建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

陈坤 张杰

摘要：近年来，随着我国经济建设的不断发展及人们生活水平的不断提高，城市人口的数量急剧增加，而面对越来越紧缺的城市土地资源，城市高层住宅的修建在一定程度上解决了人们居住的问题。在高层住宅修建中，由于剪力墙具有较高的抗震及抗风性能而被广泛的应用。本文就剪力墙结构设计方面的问题进行了分析，并对其在建筑结构设计中的应用进行了说明，为后期建筑施工提供参考。

关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用分析

导言

自改革开放以来，建筑行业发展速度较快，随着人们对建筑功能和质量的要求越来越高，建筑结构的优化工作迫在眉睫，剪力墙结构顺应时代的发展而出现，并以其独特的优势得到了广泛应用。剪力墙结构设计在我国建筑结构设计中起到重要作用，因此，对其应用进行分析有着非常重要的現实意义。

一、剪力墙结构遵循的原则

在建筑结构中应用剪力墙结构技术，必须按照一定的原则来进行，在设计过程中也要严格按照相关设计要求。在剪力墙结构设计时，最重要的就是墙宽和墙高问题，在实际建筑中会经常遇到一种情况，就是建筑物中的墙面比较大，但在厚度上却很单薄，这样的墙面在压力承受方面很小，这种情况不适合加装剪力墙。另外在建筑设计当中，一定要将剪力墙和其它支柱做好区分，对于建筑中的墙面来说，肢长和厚度上有具体比例，当自身比例小于3的时候，必须加装一部分支撑，比如可以加装一个支柱，而当这个比例大于3的时候，就可以进行安装剪力墙结构。在剪力墙的设计过程中，要帮助墙面承担水平方向所受到的压力，还要承受上下产生的综合压力，作为一个平面结构，剪力墙在实际应用中要承受巨大压力，所以对自身质量有着严格要求，另外，由于水平方向作用力的影响，要保证剪力墙在设计过程中保持一定的张力，否则很容易出现墙面裂缝现现象。

另外，剪力墙在和平面外的梁连接过程中，一定会对剪力墙自身产生弯矩现象，工作人员必须采取一定措施进行防护，保证剪力墙的平面安全。另外，剪力墙在设计时需要进行精准的设计计算，保证在各种作用力的压迫下，实现自身形状不变，且不受到损伤，还要对建筑物墙的宽度和剪力墙之间的距离进行细致分析，这样才可以更好提升建筑物的质量效果。

二、剪力墙结构设计中容易出现的问题

剪力墙结构设计中侧向刚度不要太大，如采用全剪力墙结构（即除了门窗洞外均为剪力墙，且无后砌填充墙），它的侧向刚度会过大，其地震作用也会随之增加，经济性和合理性显然不足。按照底层剪力墙厚度的设计要求：抗震设计中，简体和一般的剪力墙所承受的第一振型底部的地震倾覆力矩不能小于总底部地震的倾覆力矩的一半。在结构设计时，很多设计人员选择把短的墙段画成约束边缘构件或构造边缘构件，还把计算中用到的纵向钢筋均匀的配置在墙段内，使墙肢及轴附近钢筋难以发挥效用，这种做法显然很不妥。为改善该现象，纵向钢筋应向着墙肢端部集中，该做法可打印出剪力墙边缘构件配筋的计算结果，帮助完成复核工作。此外，抗震墙的截面高度与厚度之比不大于3时，设计时应按框架柱进行截面设计，箍筋应以框架柱要求来加密，SATWE等的程序在计算中也应合规。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用

（一）对大墙肢的处理

在建筑结构设计中，剪力墙的结构首先要具有延展性，一些宽高比小于2的剪力墙在设计过程中就会变成具有延性、易于弯曲破坏的剪力墙，从而避免剪力墙受到脆性剪切毁坏。当剪力墙的长度较长时，为了保证每个墙段的宽高比都能不小于2，可以对长墙进行开洞分割，使长墙被均匀的分为符合条件的独立墙段，这样形成的墙段比较小，受弯所能产生的裂缝的宽度也会比较小，这样就能保证墙体配筋发挥其良好的支撑作用。在剪力墙结构设计中，当出现一些长度超过8m的大墙肢时，在计算整个楼层的剪力时一般都是由这些大墙肢来承载这些力量，这样当发生强烈震动例如地震时，这些大墙肢最先受到破坏，那些较小的墙肢由于没有充足的配筋来支撑墙面，从而导致墙面受到全面的破坏。

（二）合理的平面布置

在对剪力墙进行结构设计时，应尽量沿着主轴方向或者其他方向展开双向或多向布置；在对剪力墙的平面进行布置时，应该严格按照均匀、对称的原则，尽可能的将墙面结构中的刚度中心和质量中心重合在一起，不管是内剪力墙还是外剪力墙都应该尽量的对直拉通，从而有效减少剪力墙的扭矩现象；在设计过程中抗侧力刚度不应该设计的太大。在对剪力墙进行结构设计时，为了使剪力墙的抗侧力刚度和承载能力得到充分发挥，增强剪力墙的空间利用率，剪力墙之间的距离不应太密，其设计结构的侧向刚度也应合适。

（三）短肢墙的处理方法

相关管理部门在建筑结构设计中，对短肢剪力墙结构的运用方法已做了明确规定。即各个横截面的高度与厚度之比要控制在 4～8 之间，指截面的厚度要在 300mm 以下。短肢墙与传统长肢墙的相比，其肢厚更小，这种剪力墙结构将有利于节省空间的排布。同时，短肢墙的运用还将节省室内的空间布局，对于二次设计中容易受到的结构限制也得到一定程度的控制。然而，在实际运用过程中，短肢墙的承载能力十分有限。相关研究人员通过对短肢剪力墙结构的受力效果进行测试表明，短肢剪力墙确实对结构受力的影响较小，但在高层建筑工程项目的结构设计中，则不建议使用该类剪力墙结构。对于这方面的运用问题，需要相关建设者加大科研力度，以解决其应用缺陷。此外，在对建筑结构进行布置的过程中，如果短肢剪力墙的数量布置较多，则应将其设计成筒体或者是一般剪力墙结构。

（四）约束边缘构件的方法

在对建筑结构进行设计时，约束剪力墙结构的边缘构件设计，将使剪力墙结构发挥出更大的承重作用。具体来说，设计人员可采用约束边缘构件和无约束边缘构件两种方法，对约束边缘的构建進行处理。这两种处理方式的选择，要根据工程建设的实际情况来进行。例如，对于承载力需求量大的可采用无约束边缘构件作为剪力墙结构设计构件；对于稳定性以及抗震性需求大的建筑工程结构，则要采用约束边缘构件。

结语

综上所述，在建设结构体系中，剪力墙结构设计得到了深入应用，这些新技术的加入，让建筑改变了人们的生活，在满足人们生活的同时，也为人类提供了很多乐趣和更安全的居住环境，为了进行更好的建筑设计，在未来的发展中建筑人员还要继续进行创新，在建筑结构设计上应用更多新技术，这样，才能让建筑行业随着人类文明的进步而不断向前发展。

参考文献：

[1]李玉成.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].江西建材，2014，（05）：34+37

[2]黄建华.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].低碳世界，2013，（23）：161-162

[3]吴建文.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].建材与装饰，2015，（50）：61-62