房屋建筑结构设计中剪力墙设计要点

苏红江

摘 要：由于剪力墙具有很高的稳定性和抗震性，目前剪力墙结构在高层建筑中应用较为普遍。基于此，文章主要对房屋建筑结构设计中剪力墙设计要点进行了简要分析，以供参考。

关键词：建筑结构；设计；剪力墙

1 引言

建筑工程结构设计中最重要的要求是结构稳定、建筑安全，而对于建筑结构设计来说，剪力墙结构设计的可靠性以及布置合理性是整个建筑工程项目中的最主要基础。剪力墙结构设计的抗震性能好以及抗侧刚度大的特点使得其在建筑设计中应用广泛，但是随着公众对建筑结构的要求越来越高，剪力墙的结构设计也出现一些问题。因此，对于剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析是很有必要的。

2 房屋建筑剪力墙结构概述

剪力墙结构广泛应用于我国高层建筑结构中，它主要是通过混凝土和钢筋整体浇筑，通过两者的咬合能力形成整体的钢筋混凝土抗侧墙，以满足整个建筑的承载能力。剪力墙结构作为整体建筑的承重构件，要契合建筑的整体布局，满足建筑的平面要求，还应具有抗震、抗风、承重的能力。高层建筑的剪力墙既能作为结构的抗侧力构件，也能充当建筑的分隔墙体，这样使得建筑物内部的活动空间变得更整洁，房屋使用者可以最大限度地根据自己的要求对内部空间进行设计，满足自身需求。

建筑剪力墙结构的优点主要体现在：①拥有很好的稳定性、强度和抗侧力性能，承受水平和垂直荷载的能力强；②抗脆性强，具有延性变形和弯曲变形功能；③以钢筋混凝土为原料，成本相对较低；④完美替代传统承重系统，所需空间小，降低建筑物的空间局限性。需要注意的是，高层建筑在遇到地震时会产生反震力，地震震级越大，反震力越强，整体安全性随之降低。另外剪力墙结构的建筑物灵敏度较低，对空间间距的限制，不适用于大型跨度的建筑。

3 房屋建筑结构设计中剪力墙设计原则

3.1 剪力系数调整原则

在设计剪力墙结构时，要保证楼层之间的最小剪力系数。为了建筑物能最大程度地承受力，减轻自身建筑重量增强其抗震性和安全性，要在保证建筑规范的前提下尽量控制上下层的剪力墙的数量，避免刚度突变。并且，在此基础上运用科学的方法使剪力墙结构的侧向承载力和刚度更加合理。建筑楼层相互之间的最小剪力系数能更加合理的调整，工程本身成本会大大减小。

3.2 刚度均匀原则

在设计建筑物的过程中，要合理布置剪力墻，剪力墙平面布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向或其他双向均匀布置，避免两个主轴方向的侧向刚度相差较大，否则会导致楼层之间的结构扭转变形较大，对结构整体受力不利，同时对结构的层间位移比也很难满足规范要求。故而在剪力墙的设计中要根据建结构的位移变形来进行相应的刚度调整，以此来满足整个建筑结构的合理性和安全性。

3.3 连梁超限调整原则

对剪力墙结构的进行设计时会发现，如若剪力墙的实际跨高比例<2.5，就有可能会出现剪力墙的弯矩超过规定限度的现象。所以在对剪力墙进行设计时，一定要遵从这一原则。而且连梁与剪力墙的跨高并不是越大越好。所以在对剪力墙进行设计时，可采用水平缝形成双连梁或多连梁来保证结构的合理性和安全性，还要注意调整连梁的超限。这样在保障建筑施工质量的同时缩减了施工成本。

4 房屋建筑结构设计中剪力墙设计要点

4.1 剪力墙的平面布置要点

在对剪力墙进行设计的时候，应当根据不同墙型之间的不同特点进行设计，依据不同的受力特征、墙体中内力分布的不同状态以及其破坏形态，合理的布置设计如何搭配钢筋以及构造措施。剪力墙所承担的竖直水平上的压力主要是来自于结构的自重以及整体楼面的荷重，应当按照剪力墙承受的压力大小进行计算，来保证实现剪力墙“小震不坏，中震可修，大震不倒”的抗震标准。一是，在剪力墙的承载能力中，无论是水平方向的还是竖向的荷载都是由钢筋混凝土墙板承受的，所以要沿着建筑物平面主轴的方向进行剪力墙的布局，在压力集中的荷载作用下，剪力墙应该在内部设置暗柱，并且标注好暗柱与纵向的钢筋之间的连接方式，没有暗柱的时候应该对墙局部的受压能力进行测算。二是，剪力墙的平面设计要讲究对称性，这样的目的是为了将剪力墙的刚度中心同自重中心保持在同一个位置，同时也可以降低剪力墙的扭矩。三是，在温度或者收缩力较大的地方，剪力墙内分布的钢筋应有构造性的进行加强，在进行以抗震为主要功能的剪力墙结构设计时，要尽量丰富平面布置的形式，提高抗震效果。

4.2 优化剪力墙结构配筋

剪力墙配筋控制对建筑物主体造价起着关键性的作用。通过以往高层建筑物的结构设计对比，一般的剪力墙配筋几乎都是按规范规定的最小配筋率构造配筋，所以控制剪力墙厚度，可以有效地控制剪力墙身钢筋用量。选择优质的材料是进场前第一步要做好的工作，钢筋材料的选择是至关重要的，各种合格证明一定要检查清楚。合格的钢筋才能进入施工场地。剪力墙结构的配筋时应将水平钢筋安置在外侧，垂直钢筋安置在内侧。

4.3 优化剪力墙结构连梁设计

在高层剪力墙结构中，连梁是一项关键的耗能构件，连梁常被称为结构抗震设计中的“保险丝”，它可以起到耗散地震能量的作用。所以一定要优化剪力墙结构连梁的设计，连梁的强剪弱弯应该反复多次验算，确保结构连梁的弯曲破坏比剪切破坏晚。除此之外，在实际施工过程中也不能随意加大连梁纵筋和箍筋，前者会导致无法满足“强剪弱弯”的要求，后者会导致剪切破坏提前发生。例如：当连梁的跨高比大于5时，需要按照框架梁的要求设计施工，连梁跨高比小于等于5时，需要按连梁设计施工。

4.4 优化剪力墙洞口的布局

对于较长的剪力墙应当开设洞口，分隔成受力均匀的若干个墙体，在之间使用弱梁进行连接，剪力墙洞口的布局位置，会在很大程度上影响到整个剪力墙的力学性能，因而剪力墙洞口的布局基本要满足三个方面。一是，有规则的布置洞口，基本成排成列设计，同时应当满足洞口与洞口之间的间隔均匀。二是，对于不规则设计洞口的剪力墙，像是叠合错洞墙以及错洞剪力墙等，这种不规则开洞容易因为洞口分布不均而使得剪力墙出现薄弱部位，应当采取措施在洞口处加强加固措施或者使用一些比较轻质的材料进行填充。

4.5 完善剪力墙边缘构件

剪力墙边缘构件的设计对于剪力墙整体设计来说也是要点之一。合理设置边缘构件可以使整体结构更加有延性，同时能够很大程度上减小水平位移问题的产生，提升剪力墙的抗剪能力。对于剪力墙边缘构件的设计，要根据建筑的实际情况进行合理的调整和完善，从而使建筑物的安全性更高。

4.6 优化对大墙肢的处理

在建筑工程的施工过程中，对于整体结构的一个具体要求是建筑的延伸性要好，良好的延伸性可以强化建筑的整体结构，增强稳定性。因此，在设计的时候，通常会采用剪力墙的结构设计，按照墙肢的长度对墙肢进行不同的处理。例如，当墙肢的长度超过 8m 时，可以采用在墙上预留洞口或者设置计算洞的方法来减短墙肢的长度，使其符合规范要求。

5 结语

综上所述，在建筑工程项目中，剪力墙结构的设计应用已经是较为关键的方面之一，它不仅能优化建筑结构的设计，还能够保证建筑结构的稳定性与安全性。尽管剪力墙结构的设计已经被广泛应用，但是剪力墙结构的设计仍然存在着许多问题，我们应该对其进行分析，根据实际情况提出相应的优化措施。

参考文献：

[1] 周明.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究，2017（10）.

[2] 王孟国.建筑工程剪力墙结构设计方法分析[J].住宅与房地产，2016（36）.