剪力墻結構設計探折

剪力墻結構設計探折【摘要】在建筑結構中，剪力墻是其中非常重要的組成部分，應當給予充分的重視，而當前我國法律中，對建筑結構中的剪力墻結構卻并沒有做出明確的說明，這也在很大程度上導致在對建筑剪力墻進行設計的過程中，很多設計者都是按照經(jīng)驗來進行設計，缺乏一定的科學性與系統(tǒng)性。本文從剪力墻結構設計的主要原則入手，分析剪力墻的種類及其主要特征，并研究剪力墻在布置上的相關原則，最后論述剪力墻結構設計與計算的優(yōu)化措施，以期為相關工作人員提供借鑒。

剪力墻；結構；設計

前言：剪力墻結構是當前建筑中比較常用的一種建筑結構，合理設計剪力墻結構不僅能夠在很大程度上縮短建筑的施工工期，還能夠提升建筑的使用壽命。所以說，剪力墻結構的設計對建筑來說是非常重要的，但在現(xiàn)實生活中，也并不是所有的建筑都需要運用剪力墻結構。設計人員在對建筑進行設計過程中，需要根據(jù)建筑的具體情況與使用需求來制定適合的設計方案，以保障建筑設計的合理性。

一、剪力墻結構設計的主要原則

在對建筑中的剪力墻進行設計的過程中，需要參照以下幾方面的設計原則：

（一）以建筑中的柱子為參照原則

一般情況下，在對剪力墻進行設計的過程中，都會將高和寬設計的相對較大，而厚度則相對較小，在這種情況下，從受力的角度上看，剪力墻與建筑中的柱子異曲同工，但因為肢長與厚度的比值關系，還是存在一些細微差別。具體來講，如果肢長與厚度的比值在3以內時，對剪力墻進行設計時便可以將柱子作為設計參照物；但如果比值在3到5之間時，設計人員則需要將剪力墻當成特殊形狀的柱子進行處理[1]。

（二）同時考慮垂直與水平受力原則

在剪力墻結構中，占主要方面的墻實際上屬于一種平面范圍內的構件，在建筑中，剪力墻需要承受來自水平方向的剪力與彎矩，不僅如此，還需要承受來自垂直方向的壓力。在設計的過程中，剪力墻結構需要滿足一定的抗震性，因此，不僅僅要對剪力墻的剛度進行考量，還需要其具備一定的延性，以保證剪力墻能夠承受住在日常使用過程中出現(xiàn)的非彈性形變。

（三）將剪力墻設計在平面內原則

在對剪力墻結構進行設計的過程中，還有一個特點需要設計相關人員注意。如果建筑中的剪力墻處于同一個平面之內，其承載力和剛度都會在一定范圍內增大，但如果建筑中的剪力墻處于平面之外，則其承載力和剛度便會相對減小[2]。因此，在對剪力墻進行設計的過程中，一定要盡可能不讓剪力墻與平面外梁進行連接，如果不可避免，便需要事先做好保護措施，以避免意外事故的發(fā)生。

（四）同時考慮垂直與水平作用原則

在計算剪力墻相關設計的過程中，不僅僅要分析剪力墻垂直結構的作用，還要對剪力墻水平結構下的作用充分分析，在得出內力數(shù)值之后，還需要以偏壓或偏拉為依托進行驗算。在進行承載力的計算時，若出現(xiàn)帶翼墻，則在寬度的極端方面要取最小值。

二、剪力墻的種類及其主要特征

現(xiàn)階段，剪力墻結構可以依據(jù)開洞與否進行劃分，主要分為整體小開口剪力墻、多肢剪力墻、壁式掛架以及實體墻四種[3]。每一種都尤其獨特的受力特點，設計人員需要以建筑的具體情況與使用需求來制定適合的設計方案，選擇合適的剪力墻類型。而剪力墻的特征主要有以下幾點：側移較小但抗側剛度較大；能夠吸收地震對建筑物的力；能夠使室內墻面更加平整。

三、剪力墻的布置原則

（一）多向布置原則

在對建筑進行剪力墻結構設計的過程中，最常用的布置方法便是多向布置法，在方向的選擇上最好沿著建筑主軸，如果做不到，便盡可能將剪力墻與建筑主軸連接到一起，一定不能對直或拉通。在進行抗震設計的過程中，要注意側向剛度，其差別不能過大，而且要盡可能的保證墻肢的剪面要相對簡單，只有這樣，才能在最大范圍內發(fā)揮剪力墻的主要價值。

（二）垂直方面自下而上原則

在對剪力墻進行布置的過程中，要保證垂直方向上的自下而上，且要保證連續(xù)性，以盡可能的避免剛度突發(fā)情況的發(fā)生[4]。在對高層建筑中的剪力墻進行設計的過程中，其墻肢截面要盡可能的依照簡易的布置原則，還要保證剪力墻在垂直方向上保持剛度的均勻，且其相應的門窗或洞口要有比較明顯的連接梁與墻肢。

（三）密集度控制原則

在對建筑中的剪力墻進行布置與設計的過程中，還要保證剪力墻的布置不能太過密集，以保證整個剪力墻結構具備能夠相互使用的側向剛度。如果在這一層面不能很好控制，便容易導致剪力墻側向剛度過大，因而導致墻體的重力增加，而在發(fā)生地震時，剪力墻不僅不會吸收地震施加給建筑的力，還會在一定范圍內提升地震施加給建筑的震力，增加建筑坍塌的可能性。

（四）門窗對齊原則

在對剪力墻進行布置的過程中，一定要保證剪力墻中的門窗會或洞口的上下對其，不僅如此，整棟建筑還要成列布置，與此同時，還需要盡可能的避免對疊合錯墻洞的使用，否則，便會對剪力墻的承重產(chǎn)生一定影響，容易在使用過程中發(fā)生墻體變形[5]。

四、剪力墻結構設計與計算的優(yōu)化措施

（一）設計優(yōu)化相關原則

上文曾提到，剪力墻在設計的過程中普遍需要沿主軸方向進行多向布置，以形成一個相對穩(wěn)定的空間結構。而在對剪力墻進行抗震設計的過程中，則需要盡可能的避免對剪力墻進行單一布置，還要注意使多個方向上的抗側剛度盡可能接近，以保障其能夠具備一定的空間工作性。另外，剪力墻結構中的承載力與抗側剛度普遍比一般的結構大，為了使剪力墻的優(yōu)勢能夠被充分利用，在設計過程中可以適當減輕剪力墻結構的重量，在布置上也要遵循緊密度始終原則，以保證剪力墻結構中側向剛度的合理性。

（二）計算優(yōu)化相關原則

在我國當前的剪力墻結構的相關規(guī)范中，對剪力墻進行因多地震作用而產(chǎn)生的最大間層移位的計算時，需要以建筑之間的彎曲變形為主要依據(jù)，并將其計入到建筑的扭轉變形當中，但對于建筑整體結構性的彎曲與變形，可以不予扣除[6]。所以，在高層建筑當中，需要將扭轉變形調整到最小范圍，但也不可以只以這一條件為依據(jù)，沒有限制性的提高剪力墻豎向構件的剛度。另外，建筑剪力墻架構的剪重比不能超過限制范圍過大，如若不然，便要適當提升另一側結構的相對剛度，與此同時，剪重比的減小也能夠使地震對建筑所產(chǎn)生的震力減小，從而使剪力墻的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。

結論：

當前，剪力墻結構已經(jīng)在我國的很多建筑中廣泛使用，但由于規(guī)定方面的欠缺，仍需要依據(jù)設計人員的經(jīng)驗進行設計，在設計過程中，需要根據(jù)建筑的不同條件與需求對剪力墻進行合理選擇，才能夠最大限度的發(fā)揮剪力墻的相關作用與優(yōu)勢，保障建筑安全。

[1]呂西林，孟良.一種新型抗震耗能剪力墻結構――結構的抗震性能研究[J].世界地震工程，2013，08（25）：224-225.

[2]陳云，呂西林，蔣歡軍.帶可更換連梁的新型剪力墻仿真分析與試驗驗證[J].湖南大學學報（自然科學版），2013，04（19）：105-106.

[3]李飛前.地震作用下RC框剪結構剪力墻和框架柱的曲率延性與結構層間位移延性關系[J].鐵道建筑技術，2014，02（15）：129-130.

[4]李王鳴，江勇，徐誠瑞.基于個人行為選擇視角的社會停車場優(yōu)化措施研究――以浙江省衢州市中心城區(qū)為例[J].經(jīng)濟地理，2013，12（20