剪力墙结构优化措施分析

戴 苗

（中信建筑设计研究总院有限公司，湖北 武汉 430014）

0 引言

改革开放以后，国民经济不断发展，人民群众的生活质量显著提高，城市化建设越来越完善。随着国家大力推行城镇化建设，城市中的人口数量与日俱增，并呈现出集中化的趋势，这也容易引发矛盾的出现，进而对城市发展造成阻碍，比如土地资源与人口数量之间的矛盾。在城市化发展进程中，剪力墙被结构被大量运用于高层住宅中，并发挥着重要的作用，为人民群众提供了居住保证。对剪力墙进行结构优化设计，保证剪力墙安全使用的同时，有效降低建筑造价成本，做到绿色节能，具有很好的经济和社会意义。

1 剪力墙结构特点

第一、剪力墙墙体平面布置灵活，可以更好的体现居住空间和实用性。近几年建成的高层住宅大多采用剪力墙结构，相对于框架结构来说，剪力墙结构充分利用了住宅分隔墙进行布置，合理利用了建筑空间，增加了建筑居住空间的使用性能，而避免了框架结构较大的竖向构件。第二、剪力墙结构抗震性能较好。剪力墙墙体结合连梁可以提供较大的结构抗侧刚度，当遇到较大水平荷载如地震荷载、风荷载时，具有更好的抗侧力性能和抵抗变形的能力，从而提高结构安全性。第三、剪力墙结构经济性较好。相对于框架结构，剪力墙结构因为受力合理，其竖向构件、梁、板配筋都较小，具有较强的经济效益。第四、剪力墙结构具有更好的防水、隔声、节能性能。剪力墙结构在部分外墙和分隔墙替代了加气混凝土砌块，可以更好的隔绝外部降水等渗透到室内；可以更好的隔绝电梯和邻居家的噪音，可以更好的保暖、保温、防暑，防治热量流失，达到节能的目的。

2 剪力墙结构住宅的优化设计策略

2.1、优化结构体系和平面布置

针对结构平面的设置应该注意以下几点：首先，就是要保持结构平面的对称均匀，让整个结构的重心和刚度的中心尽最大限度重合，从而降低结构扭转，减小结构的层间位移角和扭转位移比。其次，设计时尽量保持结构的竖向规则性，在满足建筑功能的情况下，尽量保持结构竖向刚度连续，避免竖向结构受剪承载力突变，避免结构薄弱层的产生。

结构体系和平面布置是剪力墙结构优化的重中之重，应该从结构专业应该从方案阶段就介入结构体系的制定，保证剪力墙结构有着合理的平面布置，具有可靠度抗侧力性能，不出现局部的应力集中，保证结构变形合理，从而保证整个结构的经济合理，既保证结构安全，又保证经济合理。

2.2、合理布置剪力墙体

剪力墙体的合理布置在剪力墙结构优化的重要部分。根据统计信息，剪力墙结构中剪力墙墙体配筋占到整个结构配筋的40%～50%，对剪力墙墙体进行优化可以大幅度的减小整个结构的用钢量，提高经济效益。第一、尽量保证剪力墙结构外侧墙体的数量和长度，减小结构内部墙体的数量和长度。外部墙体的增加可以更好的提高结构的侧向刚度，减小剪力墙结构的水平位移，可以用更少的墙体达到更高的抗侧承载力，从而提高经济效益；第二、尽量保证同一个方向的剪力墙墙体在一条直线上，各种工程实践和设计经验表明，当剪力墙体在同一条直线上时，可以保证墙体共同作用提高结构刚度，提高抗侧能力。第三、充分利用建筑空间进行剪力墙布局，对于建筑布局不合理的建筑，应及时向建筑专业提出修改建筑方案，避免因为无实质用途的建筑功能导致结构超限，从而造成结构造价的提升并耽误建筑工期。

2.3、选取经济合理的剪力墙截面

剪力墙截面设计时应充分结合建筑使用功能、结构位移角指标、墙体轴压比限制、墙体稳定性要求进行统筹考虑设计。第一、为了使用的方便，在标准层原则上剪力墙墙体控制在200mm 厚度，当部分墙体轴压比较大或者稳定超限的情况下应适量提高剪力墙长度或厚度满足结构安全要求；第二、剪力墙墙体长度应尽量控制在8 倍厚度的范围左右，当剪力墙墙体轴压比超限时，可适量提高剪力墙长度。第三、尽量避免短肢剪力墙，由于短肢剪力墙受力性能延性不够，地震时容易发生破坏，所以规范上对短肢剪力墙要求较为严格，所以短肢剪力墙用钢量较大、经济效益较差、结构安全性较差，因此结构设计时应尽量避免产生短肢剪力墙。第四、剪力墙设计时应避免设计较长的墙体，剪力墙并非越长越好，当墙体长度较长时，剪力墙墙体容易产生脆性破坏，影响结构安全。因此结构设计时应在较长的墙体中开设洞口，洞口之间采用连梁连接，增加结构的延性和抗震减震能力，保证结构安全。

2.4、优化结构构造措施和结构配筋

（1）优化框架梁和连梁截面。对于框架梁来说，应尽量使梁高控制在400mm～500mm 之间，可以在满足结构安全的同时，减小构造纵筋和梁箍筋的用量；对于连梁，不能将连梁截面做的过小，连梁截面过小会降低结构整体刚度，反而会提高剪力墙的数量和配筋，应在保证连梁和结构整体刚度的同时优化连梁截面。在满足竖向承载力的情况下尽量减小框架梁高度并同时提高连梁高度，减小框架梁高度可以减小梁钢筋用量并且对结构抗侧力影响较小；提高连梁高度，可以较大幅度的提高结构抗侧能力。（2）优化楼板截面和配筋。对于普通剪力墙住宅，楼面板的厚度尽量控制在楼板较小跨度的三十五分之一，对于楼梯梯板厚度应控制在梯板跨度的二十五分之一，根据工程经验，上述楼板跨度是最为经济合理并且安全的楼板跨度。楼板配筋时应根据楼边边界条件进行和合理的设计和调整，保证其安全情况下经济合理。（3）梁板配筋精细化设计。对于框架梁箍筋，规范只要求了支座加密区箍筋的直径，并未对梁非加密区箍筋进行要求，设计时非加密区箍筋在满足梁面积配箍率的同时，可以采用直径6mm 的箍筋进行设计，从而减小用钢量。对于框架梁纵筋，建议采用小直径钢筋，可以减少梁纵筋的用钢量；对于板底钢筋，在满足最小配筋率的同时，也可采用直径6mm 的钢筋进行设计，减小用钢量。

3 结束语

综上所述，剪力墙结构优化设计是整个结构设计中的重要组成部分，是一个结构工程师专业能力的重要体现，体现了良好的经济效益和社会价值。在结构设计过程中，结构设计师应充分发挥剪力墙结构的布局灵活、抗震性能好的特点，优化剪力墙结构体系和剪力墙平面布置，合理布置剪力墙墙体，采用经济安全的剪力墙截面，同时优化结构构造措施和结构配筋，做到绿色节能，具有很好的经济和社会意义。