浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

崔大宇

摘 要：快速的经济发展带动了建筑业的成长，在经济条件与生活条件都日渐提高的今天，人们除了对建筑的质量有了更加严格要求外，同时对建筑所包含的功能方面提出了更多需求，建筑业为了满足以上需求以保证自身稳定发展，不断的对建筑结构设计进行改革与提升。最终研究出了剪力墙结构，剪力墙结构具有较高的抗侧刚度以及抗震性等特点，这些特点既增强了建筑的整体稳定性，又提高了建筑的功能性所以近些年得到了部分建筑行业的使用，为了进一步促进剪力墙结构在建筑施工中的使用，本文就对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行分析。

关键词：建筑业；剪力墙结构设计；建筑结构设计；应用；研究；分析

我国的建筑行业技术发展一直都是以居民需要作为风向标的，当前人民生活条件得到大幅度提升，对建筑的质量与功能方面也有了更高的需求。在这样的需求环境下，建筑行业逐渐对传统建筑结构进行优化，并成功总结出了剪力墙结构。因为剪力墙结构具有超强的抗震效果并且很大程度上减少了施工的用钢量，所以近些年来得到许多建筑施工团队的青睐。

一、剪力墙结构概述

建筑在进行结构设计时会按照不同的建筑需求以及不同的施工方式对结构功能进行细化区分，一般的建筑结构可以分为框架结构、混合结构以及剪力墙结构，在这三种结构当中剪力墙结构的各方面效果最为突出，所以在建筑中使用的力度较大。

剪力墙又可以称为抗风墙或者抗震墙，在建筑中的主要功能是分担大风以及地震对建筑的冲击，减小建筑墙体的负荷。尤其对自然环境产生的剪切破坏有很强的阻止作用。剪力墙在结构上已经十分突出，为了发挥其最大作用一般剪力墙会采用强度较大的钢筋混凝土作为施工材料。

简单分析来说，剪力墙结构的受力原理主要是使用有一定量坚固的钢筋混凝土墙板对由上至下垂直方位和水平方向的压力进行承受和分散。目前许多施工单位为了进一步加强剪力墙结构的抗压性会将之前普通材质的梁柱换为钢筋混凝土墙板，这样的材料更换不仅增强整体建筑的稳定性还对建筑结构的水平力进行了有效的控制。

二、剪力墙结构的分类

为了保证剪力墙在各类建筑中都能得到适用，剪力墙结构经过不断升级，最终得出了四种结构类型分别为实体墙、壁式框架剪力墙、整体小开口式剪力墙以及多肢剪力墙。在这四种类型中仅有实体墙一种可以不再墙体开洞，其余三种都需要进一步按照墙体开洞的大小来细化区分。

1.实体墙

实体墙的特点是墙体的截面可以不进行开洞，即时对墙体进行开洞只要洞的大小没有超过整体剪力墙的15%，同样也不会发生功能与质量上的变化。所以实体墙无论是在灵活性还是受力方面都比较突出。

2.整体上小开口式剪力墙

从以上总结可以得知整体上小开口式剪力墙属于需要开洞的一类，但其开洞的大小和尺寸有一定的标准，与实体墙一样洞的大小不能超过剪力墙整體面积的15%。整体小开口的剪力墙以弯曲型为变形方式，虽然墙体在弯曲过程中不会出现方向弯曲的问题，但却容易发生一定的质量突变。

3.多肢剪力墙

所谓多肢剪力墙，是指剪力墙的墙体开洞，并且开洞的面积过大或者墙体上的洞口成列状分布的剪力墙。这种剪力墙墙体的弯矩图处不会发生任何异常情况，其受力特点与整体上小开口的剪力墙较为相似。

4.壁式框架剪力墙

所谓壁式框架剪力墙，是指剪力墙墙体上的开洞尺寸很大，并且墙肢线上的刚度与剪力墙墙体的连梁线刚度比较接近的剪力墙。这种剪力墙的变形为剪切型，其受力特点与框架结构比较相似。

三、剪力墙结构设计原则

1.楼层之间最小剪力系数的调整原则

在剪力墙结构的设计过程中，建筑物楼层之间应该遵循调整最小剪力系数的原则。首先，在施工的过程当中，为了降低房屋及构筑物的自身重量，进一步增强建筑物的抗震能力，应该在短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩40%以内的前提之下，尽量控制剪力墙的数量。其次，在遵循上一前提的基础之上，对剪力墙进行大开间处理，使得剪力墙结构的侧向刚度变得更好。这样建筑楼层之间的最小剪力系数将得到有效的控制，工程造价因此减少有效地降低了建筑工程的成本。

2.对楼层之间最大位移和楼层高之间的比例进行必要调整的原则

一般而言，对于普通建筑进行设计的时候，设计的重点主要集中在对楼层之间的扭转变形和剪切变形的处理上。我们知道，建筑物的剪切变形处理是用竖向构件的数量进行控制的。因此，一旦竖向构件的数量过多，剪力墙的剪重比例势必变得偏大。这种不合理的剪力墙结构设计将直接导致建筑楼层之间的扭转变形，且变形的程度较大。在这种情况之下，剪力墙结构同样难以满足建筑物楼层之间发生位移的需要。因此，在剪力墙结构的设计中，建筑物楼层之间的位移不能仅仅依靠竖向构件的刚度进行调整，还应该尽可能地减少楼层之间的扭转变形，这就需要我们注意调整楼层之间最大位移和楼层高之间的比例。

四、剪力墙结构设计要点

1.有效控制剪力墙的数量

我们已经知道，剪力墙的建设是为了承受风荷载或者地震作用引起的水平荷载，但是剪力墙的建设也不是越多越好。事实上，在建筑施工过程中，为了降低建筑结构的自身重量，进一步增强其抗震性能，反倒应该尽量控制剪力墙的数量。一般而言，剪力墙的建设比较讲究对称和均匀，数量适当就好。

2.剪力墙结构设计的其它要点

在建筑施工过程中，为了保证建筑结构的稳定性，保证建筑质量应该综合考虑多种因素，实现剪力墙结构的优化设计。首先，必须保证剪力墙结构的顺利建设，这是剪力墙结构设计的基础工作。其次，要充分考虑剪力墙结构的安全性问题。我们知道，剪力墙结构本身的建设就是为了增强建筑的抗震胜能，保证房屋及构筑物的安全施工。反过来在剪力墙结构的设计中，保证剪力墙结构的安全可靠度，也能够使剪力墙结构的功能得到最大化程度的发挥，同样能够达到经济合理的设计目的。最后，还应该考虑剪力墙结构的工程造价问题。为了节省工程造价，我们可以从技术手段以及原材料的使用等方面着手。例如，在剪力墙结构的设计过程中，将原材料的含钢量控制一定的范围之内，力求达到在不损害建筑的安全胜的前提之下充分发挥原材料的最大用途，就能实现剪力墙结构的优化设计。

五、结语

由于剪力墙结构具有较好的抗震性和抗侧刚度大等优点，目前在我国的建筑结构设计中得到了较为广泛的应尾。为了优化建筑结构，促进建筑质量的提高，我们应该了解剪力墙结构的相关理论，严格遵循剪力墙结构设计原则，把握剪力墙结构的设计要点，充分发挥剪力墙结构在建筑设计中的作用。同时，设计人员还应该具有创新意识和创新能力，在剪力墙结构设计中不断采用新方法和新技术，促进建筑结构的进一步优化，更好地发展我国的建筑事业。

参考文献：

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