建筑结构设计中剪力墙结构的运用研究

◎黄兵华

引言：设计环节是建筑质量的关键影响因素之一，不仅对于建筑施工起到不可忽视的作用，同时与建筑的结构安全稳定息息相关，为了保证建筑具有更好的结构性能，必须要严格遵循剪力墙的设计原则来进行建筑结构设计，将理论知识更好的应用于实际的结构设计工作当中，提高建筑的施工质量水平。因此在当前深入研究建筑结构设计中剪力墙结构的运用是十分有意义的。

一、剪力墙概述

1.剪力墙布置特点与要求。在建筑的整体结构体系中，剪力墙的主要作用在于传导竖向荷载，同时抵抗地震力以及风力等荷载作用。除了墙体施工外，墙体结构通常沿着主轴进行设计，起到隔离墙地作用。在实际的实施中，布置延性墙体过程中要考虑到其抗脆性能以及抗弯长度，同时还要考虑到相对较低的墙体高度和宽度。

2.剪力墙结构分类。在剪力墙设计中，其自身的宽度、高度和厚度会在一定程度上影响到承载力，具体来说主要可以分为以下几类：第一类是设计剪力墙中不在墙体上打孔开洞，或者即使开洞，洞的面积也不会超过15%，防止出现由于孔洞过大而导致剪力墙稳定性受到影响，避免出现曲型突变。第二类是剪力墙具有较大的开洞面积，并且以分布式进行排列，需要防止发生弯曲变形。第三类是采用壁式框架设计法，剪力墙存在直径较大的洞口，由于力的作用会发生形变。

3.剪力墙结构的优缺点。第一，在建筑设计中，剪力墙结构设计成本较低，一方面能够提高剪力墙结构质量，强化建筑功能，另一方面也能同时降低设计和施工的实际成本。第二，剪力墙具有较好的刚度性，功能性完整，能够承受建筑中的各类负荷。第三，应用剪力墙结构有利于将建筑承重墙体和分割墙体进行重新组合，拓展建筑内部空间，同时提高外观的美观性。

当然，剪力墙结构也同样有着其缺点，第一，正是由于剪力墙刚度较好，因此当出现外力作用时便会进行抵抗，导致发生一定的变形。第二，在设计剪力墙框架结构时会导致其重量增加，同时也使得建筑整体重量提升。第三，在当前阶段所应用的剪力墙结果来说，其承载功能上仍有待提高。第四，虽然剪力墙的设计成本和施工成本较低，能够一定程度上节省施工材料，但是同样也会影响到剪力墙结构的延续性。

二、剪力墙结构设计原则和要点

在建筑结构中进行剪力墙的设计，其原则和要点主要有：第一，在设计剪力墙过程中要仔细的分析墙体受力状况。基于墙体的平面布置，需要充分了解墙体横向和纵向的受力状况，分析其剪力，以所得结果和数据为依据来设计剪力墙结构。第二，在设计剪力墙结构平面布置图时要与主轴方向保持一致，在纵向布置中要体现出自上而下的原则，具有一定的均匀性，不能中断，并且要考虑到刚度突变状况的发生。第三，要以施工现场的实际情况为基础来调整基数指标。例如，剪力墙必须满足抗震要求符合标准和规范，在结构连梁设计中不能出现超筋现象，跨高参数要满足实际情况，要做到具体问题具体分析，不能一贯的根据经验来进行设计，避免发生质量问题。

三、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

1. 剪力墙结构设计中问题解决技术应用。边缘构件的问题有两种情况，要采取不同的解决措施。其中一种具有约束性的边缘构件剪力墙，另一种则是无约束能力的边缘构件剪力墙。这两种情况具有一定的差异，相比于无约束力的边缘构件，有约束力的边缘构件具有更强的承载力，承载力最大可以达到无约束能力的边缘构件剪力墙，叫构造边缘构件，无约束边缘构件剪力墙和有约束边缘构件剪力墙相比较，其极限承载力降低40%，极限层间位移角就会减少一倍，对地震能量的消耗能力就会减少20%，因此，在设计剪力墙结构时，要根据不同级别的剪力墙轴压比，选用相对应的边缘构件。在剪力墙结构设计过程中要以实际情况为依据来选择墙肢的长度和厚度，墙肢长度不合理会给剪力墙结构质量造成直接的影响，不利于提升其结构的稳定性。同时墙肢的厚度也是设计的关键因素之一，在设计中要从结构刚度的状况来加以考虑。通常来说剪力墙结构的墙肢体厚度应为20cm，与其填充墙厚度保持一致。第一，设计抗震墙的厚度，严格遵循施工标准中的设计参数。通常来说，如果要求一级或二级的抗震性，必须要达到16cm 以上的厚度，并且要高于层高的1/20；如果要求三级或四级的抗震要求，那么墙体厚度设计应大于14cm，并且高于层高的1/25。第二，底部加强部位的墙肢厚度同样根据抗震要求的不同等级来确定，如果抗震等级要求为一级和二级，则厚度要大于层高的1/16，并且大于20cm。如果抗震等级要求为三级和四级，则厚度要大于层高的1/20，并且不能小于16cm。保证墙肢厚度和长度设计的合理性，能够有效提升剪力墙结构的可靠性和安全性。

2.设计连梁。连梁设计也是剪力墙结构设计中一个重要的部分，是指要科学合理的进行墙肢连接，避免发生剪力墙变形的问题。在这过程中，首先要充分明确剪力墙结构截面尺寸，掌握其跨高情况，控制好连梁的刚度，如果刚度过大则可能给连梁的设计效果造成不利影响。严格遵循相关的标准和要求来完成剪力墙折减工作，结合施工具体情况来采取适宜的办法。如果施工中具有较大的操作难度，可将内力适当地转换到墙体中。剪力墙墙体防裂指数与折减指数成正比，防裂指数越小，折减系数也就越小，反之则越大。通常来说，在当前的剪力墙结构设计过程中，折减指数通常要大于0.5，有效提高连梁设计效果。

3.合理设置边缘构件。剪力墙结构设计中还要合理的进行边缘构件设置，这也是一项重要的设计工作，要求施工人员全面掌握剪力墙的相关信息。通常来说边缘构件的问题有两种情况，要采取不同的解决措施。其中一种具有约束性的边缘构件剪力墙，另一种则是无约束能力的边缘构件剪力墙。这两种情况具有一定的差异，相比于无约束力的边缘构件，有约束力的边缘构件具有更强的承载力，承载力最大可以达到40%以上。在实际的剪力墙施工中可以根据施工实际情况来选择边缘构件的种类，无论是哪种类型都必须要满足施工中的需求。正常来说，如果指定值高于压轴指数则可以选择无约束能力的边缘构件。如果建筑水平为三级或四级，底部加强位置压轴指数小于指定值，可以构造类为主。

4.做好计算工作。在剪力墙结构设计中，如果其结构较为简单，则需要对建筑施工空间协同面积进行精确计算。而如果剪力墙结构较为复杂，则要对建筑的内力以及抗震性进行精确计算。在这过程中，可以利用当前先进的计算机技术，采用适宜的软件和程序来完成计算过程。要依据情况来设定不同的指标和参数，做到具体问题具体分析，有针对性的采取措施，避免剪力墙结构受到不良影响，保证其稳定性和安全性。

结束语：剪力墙结构是建筑结构设计中一项重要的内容，能够有效提高建筑的稳定性和安全性，其设计水平水对建筑结构质量产生直接的影响，因此要予以剪力墙设计充分的重视，满足实际的施工需求。