剪力墙结构在建筑结构设计中的运用

边疆 王志友

由于剪力墙结构自身的优点众多，因此剪力墙结构被广泛地运用于目前的建筑施工工作当中。随着我国城市化发展进程脚步的不断加快，人们对于建筑的空间布局以及建筑的整体功能要求越来越高。这就要求相关的设计工作者，在进行剪力墙结构设计时，要遵循其自身的设计原则，合理地结合实际的工程需求。运用先进的技术手段进行全面的分析，科学地控制建筑工程的成本问题，在保证建筑结构的稳定性与安全性的同时，也能有效地保障建筑工程的经济效益，从而促进建筑行业的良性健康发展。

一、分析剪力墙结构设计的相关内容

1.剪力墙结构自身的特点

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构当中的梁柱，用以承担竖向和水平方向的力的结构。目前我国的大多数多层及高层楼房中都会使用剪力墙结构进行施工。剪力墙结构具有良好的稳定性，它可以为多层及高层建筑提供支撑，从而保持建筑整体的稳定性能。同时，利用剪力墙结构来设计楼房的楼盖，一般都可以不用再安设房梁，这样会使房间内的空间利用效果更好，可以有效地节约楼层的层高。

并且，剪力墙结构可以直接进行混凝土浇筑工作。这样可以节约建筑施工的成本，简化施工的环节，可以有效地缩短工期，还能保证建筑的坚固性能。因此，剪力墙结构是一种经济实用的建筑结构体系。此外，目前相关的设计人员正在不断地研究剪力墙结构的设计造型，希望能够符合大众的审美需求，使剪力墙具有美观的特征。

2.剪力墙结构存在的弊端

剪力墙结构虽然具有很多的优点，但其也有一定的弊端，由于剪力墙的间距有一定的限制，因此，这种结构不适用空间较大的房间设计，灵活性比较差。并且，由于剪力墙结构的剪力墙是主要的受力支撑，因此不能对其进行拆除与改动，这就导致一些有个性装修想法的群众无法对空间格局进行修改。此外，由于剪力墙结构设计使用混凝土比较多，因此会在无形之中增加建筑结构的重量。

3.剪力墙结构的设计原则

相关设计人员在建筑进行剪力墙结构的设计时，必须遵循剪力墙结构的设计原则，才能保证设计的科学合理，保证设计更受欢迎。首先，由于剪力墙结构的高度和宽度尺寸都相对较大。因此在设计的过程中，必须根据受力特点确定剪力墙结构的高度和宽度的比例问题，保证其与受力情况成正比。同时，还要根据实际的施工项目情况进行分析，明确剪力墙的连梁跨高范围，避免出现超高的问题。为了避免剪力墙的重量对建筑整体产生负面影响，设计人员要对剪力墙的数量设置进行合理科学的控制。

并且，设计人员还需要给剪力墙结构设计相应的防护措施，保证施工过程当中剪力墙结构的整体性能，提高剪力墙的质量。同时，对于剪力墙的结构设计要重点研究建筑物层高与层间的最大位移，把握好二者之间的扭转弯曲程度，才能有效提高建筑物的稳定性。此外，设计人员要确定剪力墙体结构的水平方向及垂直方向的作用力问题，研究其整体结构截面的承载范围，并严格地将相关工作落实到位，保证设计工作的科学合理，从而切实提升建筑结构的安全稳定。

二、剪力墙结构在建筑结构设计中的具体应用

1.制定剪力墙设计方案，确定剪力墙的位置

剪力墙是用来支撑建筑整体结构稳定性的重要构成要素，因此，相关的设计人员必须要科学合理地制定剪力墙的设计方案，精准地设计出剪力墙在建筑整体结构设计中的具体位置。不仅要保证剪力墙地支撑作用得到良好的发挥，同时还能留给居民一些合理改动自己房间格局的余地。由于剪力墙结构自身具有一定的弊端，这就使得施工过程当中无法大面积地运用剪力墙结构，因此剪力墙的位置如何设计就成了结构设计工作当中的一个重要的问题。

设计人员在制定剪力墙的结构设计方案时，应当结合具体的工程项目以及当地的外在因素等问题进行合理的规划设计。地震、台风等自然灾害都会影响建筑的稳定性，在设计剪力墙结构时，要把这些因素都考虑进去。并结合剪力墙结构的具体设计原则，合理使用先进的技术手段，完善建筑结构的规划，充分体现剪力墙结构在建筑结构设计当中的价值意义。在设计工作当中，要注重控制和节约成本，搜集相关的信息，为剪力墙选择适合的材料。要充分考虑建筑整体结构的平衡性，要确保剪力墙结构的高度、宽度的协调性。满足结构对称的要求，结构对称不是说要让所有的剪力墙的大小、形状都完全统一，而是要让剪力墙在建筑整体结构当中形成相互对称的格局，从而保证建筑结构的稳定性。此外，在设计工作当中，要注重将剪力墙的设计尽量简约化，剪力墙的造型不要过于复杂。避免给施工工作增加难度，特别是剪力墙的墙肢截面问题，要结合建筑结构的整体特点来进行合理的思考，避免将墙肢截面设计得过于复杂，要用简洁明了的方式来保障设计工作的质量和效率。

2.科学处理剪力墙内大墙肢的问题

由于剪力墙结构对于延展性有一定的要求，因此在进行结构设计的工作中，要使剪力墙结构具备延展性的特征。大墙肢对于剪力墙结构的应用有着十分重要的作用，设计人员通常，会把剪力墙结构设计成为高状结构，由于大墙肢的设计而出现的弯曲问题会破坏墙体整体结构，导致建筑的稳定性遭到损害。为了避免这种情况，在保证剪力墙延展性的同时，必须对大墙肢问题进行科学的处理。设计人员可以对墙肢进行设计调整，将其分割成均匀小巧的短墙肢，从而有效地提升剪力墙的承重能力。设计人员也可以与施工的过程进行配合，在设计过程中把剪力墙体需要留出来的延展性孔洞纳入设计工作的范围当中，对其进行精确的计算，在施工完成之后对孔洞进行填充工作。一般来说，剪力墙结构的墙肢不能超过 8m，并且使剪力墙具有一次的延性，避免因为墙肢脆性造成剪切破坏。

3.墙体配筋的方式

剪力墙结构是建筑设计当中的主要承重结构，墙体必须坚固结实。因此，相关设计人员在进行剪力墙结构设计工作时，需要充分考虑墙体的配筋方式，钢筋是稳固墙体的重要材料，科学而合理的钢筋配置可以保证墙体结构的安全性和稳定性，能够保证墙体不受外力影响而弯曲，遭到破坏，还能有效地提升剪力墙的抗震效果，这都与建筑的整体质量水平息息相关。同时，配筋率问题也与建筑施工的成本有着直接的联系，它关系着建筑施工项目的经济收益问题。设计人员按照配筋率，可以将纵向的钢筋放置在剪力墙的墙体内部，而外部使用横向的钢筋。这样即可以满足建筑施工的要求，也可以有效地减少墙体的配筋量。

4.剪力墙的连梁结构设计方式

连梁设计是保证剪力墙结构房梁和墙体之间得到有效衔接的重要设计方式，它能够保障衔接部分的密封性以及稳定性，还可以有效提高剪力墙结构的刚度。设计人员在进行连梁结构的设计工作时，应当重视它的跨高问题以及截面尺寸问题。这两个问题都是影响连梁结构以及剪力墙结构质量的重要因素，在设计工作中，要充分考虑受力影响因素，从结构设计的整体角度进行计算，采取刚度折减的方式进行处理。在这个过程当中，需要重点注意的问题是，折减的实际取值不能小于0.5，也不能高于1.0。合理控制折减值的范围，能够提高连梁结构的承载力。另外，在折减值刚度确定完成以后，如果建筑工程的正截受弯承载力，和斜面受剪承受压力等方面存在问题的话，也可利用降低连梁高度、减小整体刚度的方式进行适当的调整。从而保证墙面良好的承载能力，保证建筑工程结构的稳定性和安全性。