閆 銳

國糧武漢科學(xué)研究設(shè)計院有限公司

剪力墻結(jié)構(gòu)之所以能夠在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到非常廣泛的應(yīng)用，還是要從結(jié)構(gòu)體系上的很多優(yōu)勢說起。剪力墻結(jié)構(gòu)整體性好，側(cè)向剛度大，承載力高，彈塑性變形能力大，具有良好的抗震性。從歷次地震中的結(jié)果來看，剪力墻結(jié)構(gòu)的震害比框架結(jié)構(gòu)輕得多，由于變形能力不足或承載力不足而導(dǎo)致倒塌的剪力墻結(jié)構(gòu)極少。當(dāng)然，并不是所有的建筑結(jié)構(gòu)都要用到剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計者需要嚴(yán)格按照建筑設(shè)計要求和特點，進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析和規(guī)劃，才能確保其良好的應(yīng)用效果。

1 剪力墻的概念

剪力墻是建筑中主要承受風(fēng)荷載以及地震等原因引起的水平荷載的墻體。因而，剪力墻也被稱為抗風(fēng)墻、抗震墻以及結(jié)構(gòu)墻。剪力墻的功能是防治建筑遭受水平剪力的破壞，并能較好地保障房屋和建筑的堅固性，通常使用鋼筋混凝土用來制作。按照不同的施工方法，剪力墻也被分為了不同的眾多種類，例如混合結(jié)構(gòu)剪力墻、框架結(jié)構(gòu)剪力墻、框桶筒結(jié)構(gòu)剪力墻等，由于其自身具有的抗側(cè)剛度大的特點，在國內(nèi)的建筑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。剪力墻可以承受來自水平和豎直兩個方向的力，一方面是因為其使用鋼筋混凝土作為材料來制作；另一方面，在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的過程中，主要是以滿足剪力墻可以承受水平和豎直兩個方向的力的要求來進(jìn)行設(shè)計，其結(jié)構(gòu)含有豎向的鋼筋混凝土墻板，水平方向則具有鋼筋混凝土的大樓板。這樣的結(jié)構(gòu)整體稱為剪力墻結(jié)構(gòu)，因而具有較好的剛度和抗震性，這也讓剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)中常常被使用。

2 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

(1)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)在建筑主要軸線方向上，這是由于剪力墻尤其是發(fā)揮抗震功能的剪力墻其需要承受垂直和水平兩個方向上的力，沿建筑主軸分布能夠使多個抗側(cè)剛度接近，即使多個自振周期接近。(2)剪力墻沿豎向改變時，允許沿高度改變墻厚和混凝土等級，或減少部分墻肢，使抗側(cè)剛度逐漸減小，避免各層剛度突變，造成應(yīng)力集中。(3)高層建筑不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，短肢墻應(yīng)盡可能設(shè)置翼緣。在短肢剪力墻較多時，應(yīng)布置筒體(或一般剪力墻)，以形成共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。

3 建筑工程剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

3.1 設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的方法

設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)的方法包括：①基礎(chǔ)方案設(shè)計。在進(jìn)行設(shè)計建筑結(jié)構(gòu)的時候，剪力墻的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計是十分重要的，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)參照整體的建筑設(shè)計方案，進(jìn)行循環(huán)的論證的過程時，要依據(jù)實際情況，找出最為合適的剪力墻結(jié)構(gòu)。在考察項目中，不僅要考慮建筑本身的結(jié)構(gòu)和設(shè)計，還要考慮建筑所在地區(qū)的水文情況和地質(zhì)條件；②墻體承重結(jié)構(gòu)設(shè)計。在考慮墻體承重設(shè)計時，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)充分了解相關(guān)的政策和要求以及施工數(shù)據(jù)和實際施工水平，進(jìn)行整體的剪力墻的承重構(gòu)件設(shè)計，確保建筑結(jié)構(gòu)的整體受力能力和質(zhì)量，并優(yōu)化建筑技術(shù)和腔體設(shè)計結(jié)構(gòu)，更精準(zhǔn)的計算墻體的承重大小和方式。

3.2 墻肢截面厚度

剪力墻的厚度變化呈現(xiàn)階段性的規(guī)律。階段性即均勻平衡，連續(xù)不折斷。階段變化的范圍最大是100m，最小是50m，嚴(yán)格控制在這一范圍以內(nèi)，才能使結(jié)構(gòu)不發(fā)生變形。剪力墻的材料是混凝土，在混凝土的強度等級發(fā)生變化樓層時，此樓層要避免進(jìn)行剪力墻的厚度變化。高層建筑在底部的剪力墻一般厚度大，當(dāng)剪力墻的厚度超過400mm時，如果僅采用雙排配筋，會形成中部大面積的素混凝土，使得剪力墻的的截面應(yīng)力不均勻，所以厚度超過400mm的剪力墻，需要配置三排或四排鋼筋。

3.3 剪力墻結(jié)構(gòu)連梁

剪力墻結(jié)構(gòu)中連梁是作為連接剪力墻平面內(nèi)的梁，它不僅能夠連接墻肢，還能夠有效的約束墻肢。在設(shè)計連梁的時候，因連梁的剛度很大，普通配筋的、跨高比小的連梁很難成為延性構(gòu)件，所以對連梁進(jìn)行區(qū)分，按不同的形式分別設(shè)計。①跨高比大于5的連梁，此類連梁受力情況和框架梁類似，即按照框架結(jié)構(gòu)中的框架梁進(jìn)行設(shè)計即可。②跨高比小于5的連梁，尤其是住在、旅館等剪力墻結(jié)構(gòu)的建筑中的連梁，跨高比往往小于2，甚至不大于1，在側(cè)向力的作用下，這些連梁容易出現(xiàn)剪切斜裂縫。對于跨高比小的高連梁，可以設(shè)置水平縫，形成雙連梁或者多連梁，實現(xiàn)彎曲破壞。當(dāng)連梁寬度較大的時候，除了設(shè)置普通箍筋以外，還可以增加交叉暗柱或者設(shè)置斜向的交叉構(gòu)造鋼筋來改善連梁的受力性能。樓面梁支承在連梁上時，連梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，一方面不能有效約束樓面梁，另一方面連梁受力十分不利，因此要盡量避免。樓板次梁等截面較小的梁支承在連梁上時，次梁端部可按鉸接處理。

3.4 其他要點

剪力墻要避免洞口與墻邊，洞口與洞口之間形成小墻肢。小墻肢寬度不宜小于三倍墻厚(否則應(yīng)按框架柱設(shè)計)，并用暗柱加強；控制剪力墻平面外彎矩，應(yīng)采取增加與沿梁軸線方向的垂直墻肢，或增加壁柱、柱等方式，來減少梁端部彎矩對墻的不利影響。對截面較小的樓面梁可設(shè)計為鉸接或半剛接，減小墻肢平面外彎矩；同時在設(shè)計剪力墻時應(yīng)當(dāng)考慮到建筑施工的人力成本和資源成本問題，盡可能將資源進(jìn)行合理有效的分配，使資源利用率最大化。

總體來說，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中得到了非常廣泛的應(yīng)用。但從具體的應(yīng)用情況來看，目前剪力墻設(shè)計應(yīng)用還存在諸多問題需要結(jié)合工程實際情況加以解決。所以在進(jìn)行剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計時一定要結(jié)合工程的實際情況合理應(yīng)用，設(shè)計人員不可以脫離設(shè)計要求和原則，把握住要點，在保證安全的前提下，努力減少成本，才能使各方獲得最大的收益。

[1]李艷霞.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的使用研究[J].建筑知識，2016，36(14)：25-26.

[2]王俊飛.論剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用[J].山西建筑，2016，42(05)：66-67.