建筑工程中剪力墙结构的设计探析

俞堂军

摘 要：近几年，随着我国建筑结构的不断提升，剪力墙也被越来越多的应用到了工程建设中，由于其设计形式较多，承载能力较强，所以成为了我国建筑结构设计中必不可少的组成部分。本文中，笔者就将对建筑工程中剪力墙结构设计的内容及其应用进行详细的阐述，以供参考。

关键词：建筑工程；剪力墙；结构设计

1 剪力墙结构设计的内容

剪力墙结构主要是利用钢筋混凝土结构来代替原有施工中的框架式梁柱，来起到支撑的效果，该结构的承压较强，可以很好的承受来自竖向以及水平方向上的压力，从而提升建筑的稳定性，确保建筑使用的安全。通常情况下，剪力墙的设置有其固定的标准和距离，大约控制在5米以内，如果设置的过多则会对其承载能力构成一定的影响，并导致建筑稳定性出现变化。

2 剪力墙结构设计的优点

剪力墙结构是目前建筑工程中应用最为广泛的一种结构模式，其凭借其自身的优势保证了建筑工程的质量以及功能的发挥。结合具体的情况来看，其主要的优势有。

2.1 稳定性

剪力墙结构主要是利用钢筋混凝土结构来完成，相比于传统的框架式梁柱结构老说，具有更好的整体性和支撑性，可以有效的提升建筑的稳定性。

2.2 经济性

使用剪力墙结构设计，可以降低在建筑施工中钢材料的增加，省掉钢材料进行混凝土加固的步骤，从而为工程建设节省了相应的资金，合理的控制了成本的消耗，进而为企业经济效益的提升提供了便利性。

2.3 美观性

剪力墙结构自身具有较强的刚性、可调节性以及整体性，将其应用到工程建筑中，不仅可以确保建设质量，还可以满足人们对建筑审美的需求。

2.4 规则性

在进行工程建设时，由于其功能性的不同，每个区域内施工的情况也会有着明显的变化，如果采用传统的施工设计方式，则会明显的增加设计的复杂性，最终影响建筑的美感，而使用剪力墙结构则可以有效的避免上述情况的发生，剪力墙结构设计相对比较简单、规则，可以很好的对建筑的不同区域进行划分，同时其还可以有效的提升后期建筑的维修和养护效率，减少不必要的损失。

2.5 连续性

剪力墙结构设计的主要目的是作为分隔构件对建筑进行不同区域的划分，以及对各个区域进行相应的水平方向和竖直方向的维护。因此，在整个建筑设计中，剪力墙的结构应该具有一定的连续性，既要保证建筑物的稳定性，又要使得建筑物之间不同的格局彼此分开又彼此相连。

3 剪力墙结构设计的重点内容

3.1 项目简介

某城市高层建筑设计，总层数32层，其中包括地下1层，整个建筑高96米，抗震等级6级，主体结构为剪力墙结构。

3.2 平面布置

剪力墙结构设计中的平面布置相对比较灵活，不过在布置过程中，仍有几点需要设计人员重点注意：

①平衡、对称。由于整体建筑的墙体结构不是对称的，其会存在长短不一的情况，如果在进行剪力墙结构设计时，其面临的墙体结构较长，可以利用开洞口的方式，将剪力墙结构平等划分成不同的小块，这样不仅可以保证剪力墙结构的稳定性，还不会对其美观性造成影响。不过在开洞口过程中，需要确保洞口的一致性、整齐性，从而保证整个墙体受力均匀、结构稳定，避免在水平力作用下产生结构扭曲，提升建筑的安全性。

②剪力墙结构抗震设计过程中，最好使用双向或者多向的剪力墙布置模式，通过空间结构的布置可以有效的提升剪力墙的稳定性，保证后续施工作业的开展，如果使用一字型的短肢布置，不仅会增加结构的荷载能力，还有可能降低材料的性能，造成破损等情况的发生。另外在进行多项剪力墙布置时，除了要保证平面主轴方向进行双向布置外，还要对主轴的侧向刚度进行合理的控制。

③剪力墙结构在使用过程中也会因刚度的突变而造成一定的影响，为了有效的规避这一情况的发生，竖直方向上的布置工作要采用从下往上的方式进行严格的操作，以提升結构的稳定性和安全性。

④同一平面上，剪力墙结构的质量中心与刚度中心要保持一致，只有这样才可以保证结构是稳定的。同时在布置过程中，要沿着建筑的层高进行标准的操作，且保证侧向刚度的均匀性，合理的调整空口的尺寸、大小以及整齐性，确保承重能力均衡。

⑤在建筑工程中，如果墙体出现加大的凹凸变化，则需要在凸出来的位置上进行剪力墙的规划布置工作，确保结构的稳定。另外在进行电梯以及楼梯间等位置的剪力墙布置时，要确保其均匀性，以免影响结构的性能和美观性。

⑥在进行剪力墙结构设计时，要对其长度进行科学设计，如果剪力墙过长，不仅会影响施工的质量，同时还增加了施工的危险性，因此，大多都是将剪力墙根据建筑的结构需求进行均匀的划分，以保证设计和施工的质量。

3.3 墙截面厚度

剪力墙的厚度虽然是成阶段性变化的，但其变化过程中承压能力仍会保持相应的平衡状态，且不会出现折断的情况。根据具体的施工分析，可以得出剪力墙厚度的变化范围大约是在50米到100米之间，这个区域内，不论其厚度如何变化都不会影响剪力墙的结构，导致变形等情况的发生。另外，剪力墙结构的主要材料为混凝土，在混凝土的强度等级发生变化楼层时，此楼层要避免进行剪力墙的厚度变化。通常高层建筑在进行剪力墙结构设计时，都会将底部剪力墙的厚度进行增加，以保证结构的稳定性。如果剪力墙的厚度超过4米，仅采用双排配筋，并不会提升剪力墙的性能，相反还会形成中部大面积的素混凝土，使得剪力墙的的截面应力不均匀，因此在遇到厚度超过4米的剪力墙时，需要配置三排或四排钢筋，来确保其性能的合理发挥。

3.4 连梁钢筋

连梁主要是将剪力墙平面内的梁进行有效的连接，一方面提升墙肢之间的连接效率，另一方面对墙肢起到一定的约束作用。在设计连梁的时候，因连梁的刚度很大，普通配筋的、跨高比小的连梁很难成为延性构件，所以对连梁进行区分，按不同的形式分别设计。1跨高比大于5的连梁，此类连梁受力情况和框架梁类似，即按照框架结构中的框架梁进行设计即可。2跨高比小于5的连梁，尤其是住宅、旅馆等剪力墙结构的建筑中的连梁，跨高比往往小于2，甚至不大于1，在侧向力的作用下，这些连梁容易出现剪切斜裂缝。

对于跨高比小的高连梁，可以设置水平缝，形成双连梁或者多连梁，实现弯曲破坏。当连梁宽度较大的时候，除了设置普通箍筋以外，还可以增加交叉暗柱或者设置斜向的交叉构造钢筋来改善连梁的受力性能。

除此之外，要尽量避免楼面梁支撑在连梁上，其会对连梁造成一定的破坏，导致连梁出现扭转的情况，这样不仅降低对楼面梁的约束效果，还增加了连梁的承压能力，导致结构出现损坏。另外，如果是一些截面较小的梁支撑在连梁上，比如说楼板次梁，可以采用铰接处理的方式来提升其连接性能，保证结构的稳定性。

3.5 边缘构件设计

边缘构件的设计在剪力墙结构中也是有着重要的作用的，目前剪力墙中边缘构件主要可以分为约束边缘构件和构造边缘构件这两种。其中约束边缘构件主要应用在剪力墙的底部，通常是用来强化塑性铰部位的，以增加剪力墙底部的延性。同时约束边缘构件对于增加高轴压比剪力墙的塑形形变能力也有着重要的作用。而构造边缘构件大多是应用在地轴压比的剪力墙结构设计中。

总之，剪力墙结构在建筑行业中的广泛应用，为提升建筑的稳定性和安全性起到了重要作用。同时技术的不断优化和改革，也能为提升建筑的质量和性能起到推动功效。为此，在工程建设中，我们除了要提升剪力墙结构的推广和使用效率外，还应对其技术进行不断的创新，从而为建筑行业的长久发展贡献力量。

参考文献：

[1] 刘耕.关于建筑结构设计中剪力墙结构设计的探讨[J].门窗，2015（5）.