建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

【摘 要】随着城市化建设的迅速发展，建筑事业逐渐壮大，特别是高层建筑不断拔地而起，剪力墙作为建筑建设的重要部分，近年来对其结构设计逐渐得到重视。本文首先对剪力墙结构的概念和种类进行简要阐述，结合剪力墙结构的设计原则，具体分析其在建筑设计中的应用情况。

【关键词】剪力墙结构；建筑工程；设计原则；应用分析

随着经济水平的不断提高，人们对于建筑物的要求也越来越高，对于楼层建筑，不仅要求更宽阔的室内空间，更要具有安全稳定性。基于此，建筑结构设计中剪力墙的应用越来越多，剪力墙结构的应用，对于我国的建筑事业发展，起到了至关重要的作用。

一、剪力墙结构的概念和种类

（一）建筑设计中对剪力墙结构的定义

剪力墙结构的简单定义，是指建筑结构中的钢筋混凝土墙板。通过对钢筋混凝土的使用，将原来承担荷载的墙体替换下来，由混凝土墙板作为墙体，承载建筑物部分的水平和垂直压力。随着经济水平和科学技术的提高，剪力墙结构在建筑施工中越加普遍，特别是城市的高层建筑，但是对剪力墙结构的使用不易过多，避免楼层之间出现扭转弯曲，影响建筑物的建设质量。

（二）剪力墙结构的种类

1、实体墙

剪力墙的分类是根据墙体的开洞大小划分的，如果墙体没有进行开洞处理，则被称为实体墙。除此之外，如果墙体开洞较小，控制在总体面积的15%之内，也有可能会被划分到实体墙范围。实体墙不易出现弯矩和突变现象，所具有的承载能力较其他类型剪力墙结构较强[1]。

2、双肢剪力墙和多肢剪力墙

如果剪力墙的开洞面积过大，一般为双肢剪力墙或者是多肢剪力墙，此类墙体有多个洞口，且在剪力墙墙体上呈现列状的排列形式。这种剪力墙类型不会在墙体出发生异常情况，但是连梁处易发生反弯现象。

3、壁式框架剪力墙

当剪力墙墙体的开洞足够大，同时墙肢线刚度与连梁线刚度十分接近时，剪力墙结构类型为壁式框架。壁式框架剪力墙虽然在建筑施工中较常见，但是存在较多的缺点，比如说，异常现象出现频繁，楼层处易出现反弯点等。

4、剪力墙整体小开口

当墙体开洞面积较小，控制在总体面积的15%之内时，并不一定都是实体墙，还会存在剪力墙整体小开口。这种剪力墙结构，与实体墙的重要差别，在于剪力墙整体小开口在连梁处会出现突变现象。但是墙体的弯矩图处与实体墙相同，不会出现异常情况。

二、建筑剪力墙结构设计的基本原则

（一）楼层高和楼层之间最大位移的比例控制原则

提高建筑楼层的稳定性，首先要保证楼层间不会出现较大的扭转弯曲，对于楼层间的弯曲处置十分重要。建筑结构设计中，需要参考一定的结构配件数量，对建筑楼层的剪切弯曲进行严格控制。如果塑向结构配件的数量超过设计范围，剪力墙的剪重相应的增加，对楼层之间的弯曲处置将十分困难，造成楼层之间弯曲部分的增多，随着时间的变化，在日后的使用过程中将会出现位移现象。基于上述原因，建筑剪力墙结构的设计，应对楼层高和楼层之间最大位移的比例进行严格控制，尽可能的减少楼层间的扭转弯曲。

（二）剪力墙连梁超限的调整原则

目前在建筑施工中，建筑剪力墙往往出现跨高超限的情况，这不仅对工程总体造价造成了一定的浪费，同时剪力墙的承载力也相应的减弱。因此，在剪力墙结构设计中，应对剪力墙的连梁跨高比进行有效控制。首先，连梁跨高比不得小于2.5，这是连梁跨高设计的首要要求，只有连梁跨高比超过此数值，才能保证剪力墙具有较高的承载力。其次，连梁结构的跨高比如果等于数值5，剪力墙结构设计应以框架梁的标准为主，同时保证剪力墙结构的刚度。最后，连梁结构跨高比如果在5-6范围内，只有适当的折减连梁结构的刚度，剪力墙结构才会避免剪力超出界限，同时减少弯矩现象[2]。

（三）建筑物楼层最小剪力系数原则

建筑工程建设施工，并未越多使用剪力墙效果越好，为增加建筑结构承载地震的能力，应适当减少对剪力墙结构的使用。建筑物墙体的实际受力情况，不仅包括水平方向的剪力，同时还有竖向的压力，只有适当减少建筑自身的重量，才能将荷载有效降低，从而提高建筑结构的稳定性。基于以上分析，在建筑设计过程中，可以根据实际情况减少对剪力墙建设，为了获得更强的倾向刚度，可以将短肢类型的剪力墙墙体进行大开间处理。

三、建筑结构设计中对剪力墙结构设计的应用

（一）对剪力墙结构的合理布置

剪力墙结构的安全稳定，关系到整个建筑的施工质量，因此对剪力墙结构的应用，首先要进行科学、合理的系统布置。对剪力墙结构的合理布置，主要包含两部分，一是结构的平面布置，二是结构的竖向布置。剪力墙结构的平面布置，需要遵循均匀对称原则，在确定主轴走向后，沿轴线走向进行双向的平面布置。在布置过程中应注意以下几点技术要点：首先，保证剪力墙墙面结构的刚度中心与质量中心重合，当两者实现重合后，可以减少剪力墙结构出现扭矩。其次，对于剪力墙肢截面的设计，应尽可能的简单，最好不要过于复杂，内外墙以对直为宜，剪力墙的内外墙可以最大限度的拉通。最后，剪力墙的抗侧力刚度应控制在合理范围内，对于建筑楼层的不同，往往其抗侧力刚度存在差异。剪力墙抗侧力刚度的控制十分重要，如果抗侧力刚度过大，不仅影响施工成本，同时对建筑的安全和工程质量造成一定影响。

（二）剪力墙墙肢截面厚度

剪力墙结构的设计应用，在我国建筑行业已经发展了数十年，国家对墙肢截面厚度要求也制定了相关规定。根据目前的规定要求，墙截面厚度的大小受到抗震等级系数的影响，剪力墙抗震等级不同，其墙肢截面厚度有所差异。对于抗震等级较低的剪力墙而言，剪力墙墙底厚度要大于2米，且大于楼层高度的1/17，对于其他墙肢截面厚度的要求，则规定不小于1.6米。但是对于抗震等级较高的剪力墙来说，以上数据并不完全适用[3]。

（三）剪力墙大墙肢结构的处理

剪力墙在建筑结构的广泛使用，主要由于其既具有一定的延展性，同时对荷载的承载能力较强。在建筑设计中，楼层的主要剪力是由大墙肢结构承受的，因大墙肢结构长度往往超过8米，因此在发生强烈震动时，极易出现损坏。基于此，剪力墙结构设计中，需要对大墙肢结构的进行处理，通过一定的措施加以防范。一方面，通过将长墙肢切分，由长墙肢变为短墙肢。切分方式主要由施工洞实现，对长墙肢开施工洞，然后再进行砌填，形成填充墙。另一方面，通过增加配筋量进行弥补。在设计的计算过程中，对大墙肢结构进行设洞，这种计算方式可以使小墙肢的配筋量有所增加。

（四）剪力墙结构的连梁设计

剪力墙结构中，墙肢之间是独立结构，如果不对其进行连梁操作，墙肢极易出现扭曲。剪力墙结构的连梁设计，对整个结构的稳定性有着重要作用。首先，连梁设计需要计算出准确的连梁结构的刚度、高度以及跨度。其次，对抗震结构进行合理的设计，尽可能的增加连梁结构的抗震能力。最后，对于剪力墙结构的厚度可以适当调整，提高剪力墙的承载能力，同时可以通过增加连梁截面的方式，有效发挥连梁结构的作用。

结语：

综合上述内容不难发现，剪力墙结构在建筑工程中占据重要地位，为节省建筑工程的施工成本，剪力墙的使用越来越广泛。对于剪力墙结构的应用，应严格遵守相关的设计原则，保证建筑施工的整体质量。

参考文献：

[1]汪建设. 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究[J]. 门窗，2014，09：222.

[2]王小引. 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J]. 门窗，2015，03：116+118.

[3]吴刚锋. 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J]. 企业技术开发，2015，07：76-77+94.

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