刍议剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

文/ 杨湘辉　浙江天韵建筑设计有限公司　浙江金华　322000



刍议剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

文/ 杨湘辉浙江天韵建筑设计有限公司浙江金华322000

【摘要】在我国社会经济发展水平不断提升的时代背景下，建筑行业的发展也逐渐步入一个辉煌的时期，现代建筑不仅应满足人们对居住质量的要求，同时也必须符合一定的安全标准，这样才能确保人们的生命财产安全，为了提高建筑物的安全性，就必须重视建筑结构设计，尤其是剪力墙结构设计，剪力墙的位置、厚度、等都对建筑结构的安全性具有直接影响。本文就针对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行了分析和探讨。

【关键词】剪力墙结构设计；建筑结构设计；应用

目前，剪力墙结构在建筑工程施工中的应用越来越广泛，该结构类型主要具有刚度大、抗震性能强等优点，有利于提升建筑结构的耐久性，进而延长建筑的使用寿命。但是该技术对施工人员的要求也比较高，施工人员必须全面掌握剪力墙结构的施工理论知识与技能，并严格按照施工方案要求进行，这样才能保证剪力墙结构施工的综合质量。

一、剪力墙结构的概述

（一）剪力墙结构的基本定义

简单来说，剪力墙结构指的就是建筑结构设计中经常出现的抗风墙、结构墙等，其主要作用在于分散地震及其他外力所造成的荷载，能有效提升建筑结构的整体稳定性，不仅如此，剪力墙结构对建筑物的整体牢固度来说也是大有裨益的，一般来说，剪力墙都是采用的钢筋混凝土墙体，该墙体的宽度较小、长度和高度较大，比传统设计中梁柱的功能相比具有较强的优越性，有利于提升我国建筑事业的发展水平。然而，该技术同时也具有成本高、施工难度大、材料消耗量大、不能拆除等主要缺陷，正是由于这些缺陷，一些小型施工单位往往会对该技术的应用进行限制。

（二）剪力墙结构的主要类型

根据不同的分类标准，剪力墙结构的类型划分也各不相同，按照剪力墙的开动大小来分，主要可将其分为壁式框架剪力墙、多肢剪力墙和整体小开口剪力墙，而不在墙上开洞的剪力墙则只有实体墙一种类型，实体墙虽然不会出现反弯现象，但是可能会在一定条件下发生突变。壁式框架剪力墙指的是开口幅度较大，且洞口是按照框架结构排列的剪力墙，多肢剪力墙则指的是洞口按照纵向列状分布且开洞较大的剪力墙。开洞面积在15%以下的剪力墙是整体小开口剪力墙。

二、剪力墙结构设计的主要原则

（一）整体性原则

在设计剪力墙的时候，必须站在整体的角度考虑剪力墙的位置、高度等。一般来说，剪力墙的纵向高度应不低于建筑物的总高度，当剪力墙在纵向方向上发生变化时，应适当调整墙体的厚度和混凝土选用的等级、类型，也可适当减少墙肢的数量，进而提升墙体的整体抗侧刚度，以免各不同层数的刚度发生变化，导致应力过度集中的问题出现。

（二）为了保证墙体的抗震能力，必须确保墙体的拉通対直

在建筑结构设计规范中，一般要求门、窗等各部位的上下各层必须位于同一垂直线上，以确保墙肢和连接梁的受力明确，这样才能简化计算，对建筑抗震结构进行设计的时候，必须杜绝错洞剪力墙和叠合错洞剪力墙的出现，因为一旦出现这种现象，剪力墙肢就会出现不符合规范的问题，同时，墙上的洞口部位的抗震性会大大降低，一旦发生地震便很容易影响到整个建筑物的安全。

（三）最大限度控制剪力墙的平面外弯矩

剪力墙的平面外弯矩对建筑结构的整体稳定性具有极大影响，因此，在实际设计过程中，必须对剪力墙的平面外弯矩进行严格控制，可采用增设垂直墙肢或者壁柱的方法，此外，针对截面积较小的楼面梁，可采用铰接或者半刚接的方法，从而有效降低墙肢的平面外弯矩。

（四）避免全部采用短肢剪力墙结构

建筑结构设计中不能全部采用短肢剪力墙的结构形式，因为该类结构在抵抗水平力方面的性能较弱，若采用的短肢剪力墙结构较多，必须适当布置一些筒体，从而使剪力墙结构的整体刚度增强。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

（一）剪力墙的科学定位

在进行剪力墙结构设计的时候，首先应对剪力墙进行科学合理地定位，遵循对称、均匀的基本原则，最大限度减少剪力墙的扭矩，剪力墙的墙面结构刚度中心必须与其质量中心必须在同一水平高度和垂直线上，内外剪力墙必须拉通对齐，保证剪力墙截面形状规则、结构简单。

（二）基础方案的设计

基础方案的设计是剪力墙结构设计中一个十分关键的环节，该项设计工作具有一定的复杂性，要求设计人员具备基本的理论知识与实践经验，在设计之前，首先必须对施工现场进行全面深入地调查，对于发现的可能对施工产生不利影响的因素，应及时采取预防和处理措施，现场考察的主要内容包括当地的天气、气候、水文、地质等条件，其次，在设计的过程中，设计人员必须按照相关的设计要求进行设计，不能一意孤行，对于设计出的初步方案，应在多方探讨之后进一步修订和完善，这样才能确保基础方案的质量。

（三）剪力墙结构的配筋

在剪力墙结构设计中，墙体配筋是十分重要的一个环节，科学合理的配筋能提高剪力墙结构的安全效益及经济效益，由于剪力墙本身具有面积大、数量多的特点，因此，在进行配筋的时候，应注意钢筋的放置方向，这样才能达到经济、安全、实用的效果，对于墙体外侧来说，应配置水平方向的钢筋，对于墙体内侧来说，则应当配置垂直方向的钢筋，在配置钢筋之前，首先必须根据建筑结构设计的规范要求，计算出准确的最小配筋率，大多数剪力墙结构都可采用双向钢筋网片的方法进行配筋，这样有利于降低保护层的厚度，以达到节省钢筋的目标。

（四）剪力墙中大墙肢的处理

剪力墙结构设计中经常容易出现的问题就是出现大墙肢，这种墙肢结构刚度较小，比较容易遭到外力破坏，因此，在设计的过程中，为了避免大墙肢的出现，使剪力墙结构在分层间隔设计的时候达到标准的承载力，就必须将长度较长的墙肢分割成短小的单独存在的个体，事实证明，该方法对于大墙肢的处理来说非常有效，将其分割成小块之后，墙体的受弯会增大，进而使其产生一些细小的裂缝，这样便能最大限度发挥出墙体配筋的支撑保护功能。

（五）结构连接梁的处理

在将剪力墙结构运用到建筑结构设计中时，通常会出现结构连接梁超限的问题，这就需要对其进行适当处理，一般来说，剪力墙的跨高比规定必须超过2.5，若跨高比低于这一标准比例，墙体产生的弯矩和剪力就很可能高于设计规定的最大限额，在这种情况下，建筑结构的稳定性就会显著降低，产生严重的安全隐患，同时，若剪力墙的跨高比高于设计标准的时候，墙体结构很可能发生异常变化，一旦跨高比达到5～6之间时，便会直接危害建筑的稳定性，要确保建筑的稳固系数和安全系数，首先就必须对剪力墙的结构连接梁进行科学处理，设计最为适当的跨高比，在提升建筑物整体承载力和稳固性的同时，确保建筑企业的综合效益。

结语：

综上所述，剪力墙结构与传统建筑结构相比具有明显的优势，将该结构应用于建筑结构设计中，能显著提升建筑结构的抗震能力和刚度，对现代建筑尤其是高层建筑的安全性来说具有重要的现实意义，但是，剪力墙结构设计具有较强的专业性、综合性和复杂性，在设计过程中很容易遇到各种各样的问题，因此，设计人员必须具备较高的综合素质，这样才能设计出真正科学、实用的剪力墙结构，促进我国建筑业的进一步发展。

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