论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

苗遇霖

（天津中机建设工程设计有限公司，天津 300381）

在剪力墙结构设计应用于建筑结构设计时，通过剪力墙在建筑中数量及位置的适当调整，可以形成一种高效抵抗水平作用力的结构体系。尤其在一些房屋高度较高的结构中，采用剪力墙可以提高结构的抗震性能，并能获得相对较低的综合造价。因此，对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用方法进行适当分析非常必要。

1 剪力墙结构设计中的主要原则

1.1 规则性

在剪力墙结构设计中，设计人员要以区域的功能和用途及剪力墙设计的基本要求和原则为基础，合理划分建筑区域。建筑能够形成多种不同的功能区，从而满足住户对建筑的个性化需求，增强建筑空间的功能性和布局的合理性。因此，在剪力墙设计工作中，设计人员要依据业主的实际需要和行业发展趋势，调整并优化剪力墙结构设计，从而完善剪力墙设计，最大限度的展现剪力墙结构的独特优势。

1.2 连续性

建筑结构设计中，剪力墙结构主要目的是保证建筑结构的稳定性，增大建筑结构的承载能力、刚度及强度，避免因刚度突变而导致侧移问题的产生。不过在实际设计中，要想达到上述目标，设计人员需在剪力墙结构设计中坚持连续性原则，合理布置剪力墙结构，降低刚度突变带来的影响。此外，在设计中，还要对墙肢和墙体的高度予以综合考量，运用合理方式来增大剪力墙结构的抗侧刚度，并通过混凝土浇筑等方式来优化结构的抗震性能，增强建筑结构的安全性和稳定性。而对于抗震性能较高的结构来说，要需加强剪力墙结构之间的连续性，就需要在设计中对剪力墙实施延伸处理，优化其抗震性能。

1.3 延性原则

建筑剪力墙结构设计中，设计人员需合理利用延性原则，该原则的有效应用能够增强剪力墙结构的安全性和稳定性。为了实现延性设计，抗震设计时应做到以下原则：1）强墙弱梁；2）强剪弱弯；3）限值墙肢轴压比；4）设置边缘构件；5）做好底部加强部位；6）对连梁进行特殊处理措施：比如采用降低连梁弯矩设计值的方法，使连梁实现弯曲屈服；采用限制连梁名义剪应力的方法来推迟连梁的剪切破坏等措施；7）高度重视墙体设计长度的控制，当墙体长度控制在8m以内，且高宽比大于2时，容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙。如在设计中结构墙体本身较长，设计人员可采取有效措施科学处理墙体的翼缘，但须避免出现一字型剪力墙；设计中还可在部分截面设置洞口，将墙体分为若干段由弱连梁连接的性能良好的联肢墙。

2 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

2.1 合理选择合适的剪力墙结构

由于建筑类型的不同，所选取的剪力墙种类也就有不同的侧重点，不同剪力墙种类就有不同的优势。比如就短肢型的剪力墙来说，通常是指墙肢的长度为厚度的四到八倍结构的剪力墙，通常在建筑中所采用的有折线型、一字型等不同类型，根据不同建筑物的特点，应该合理选择不同种类的结构形态。首先在建筑的设计中可以对墙体进行灵活的设计，由于其类型比较多，可以进行综合分析，进而选择出最合适高效的方案来，使得整个操作过程变得简单快捷，并促进建筑物的质量达标。其次根据不同平面的抗侧刚度的需要进行不同的设计，比如可以通过规划使其组成一个中心，在建筑物中起到主要扛侧力的作用，这样不仅可以节省建筑设计中的费用%提高施工效率，而且可以满足施工单位对刚度和强度的要求。最后，由于不同建筑物的不同特点，在实际进展的过程中会遇到各种各样的问题来，因此需要根据实际情况进行及时调整，而短肢墙的数量在设计时可多可少，并且长度可长可短，可以根据实际情况及时调整，从而实现不用进行墙体的更换就可以实现完美融合，因此在建筑结构的设计中运用此方法，可以大大提升建筑的效率。

2.2 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。

2.3 优化剪力墙连梁设计

连梁能够连接墙肢，能确保墙肢在受到外力作用时不出现变形或超筋等问题，从而保证剪力墙结构质量，这就要求剪力墙连梁的设计要不断进行优化，因此在设计过程中要注重以下几方面内容：要根据实际工程情况进行连梁设计，确保连梁高度符合工程要求，避免连梁因高度问题影响剪力墙质量；连梁对剪力墙的抗震性能起着至关重要的作用，因此在对连梁进行设计时一定要注重连梁的抗震性，增强连梁的塑性；为了确保连梁具有良好的抗震性能，在设计之初就要对连梁的受力范围进行精准计算，有效预防连梁出现超出荷载能力的现象。剪力墙如出现超出荷载能力的情况，相关人员应及时采取应对措施，如可以采用铰接的方式来处理，严格控制剪力墙荷载情况。

2.4 边缘构件设计

现阶段常用的边缘构件主要有构造边缘构件和约束边缘构件两种，需要在具体选择应用中根据不同需求详细分析。构造边缘构件设计与剪力墙结构性能的发挥有着直接关系。而约束边缘构件的设计则包含较多内容，如暗柱设计、翼墙设计、端柱设计等。主要是通过砖混结构来对结构各柱体予以约束，保证结构强度及刚度。另外，约束构件设计的合理性，能够确保建筑在地震灾害中，不会出现较大层间位移或点位移，降低结构变形问题带来的影响。不过在约束构件设计中，除了要遵循现有的规定要求，还应对暗柱、翼墙及端柱边缘构件的尺寸及配筋率实行管控，这样才能提升约束构件的设计水平。在尺寸及配筋率的计算中，需要按照现有规范要求，选用合理的计算方式获得较为精准的数据，与此同时，还需要充分考虑到抗震设计的不同要求，确保其能够在不同抗震等级要求下具备理想匹配度，纵向钢筋最小截面积得到灵活设计。

2.5 谨慎对待平面内的搭接工作

从实际的应用情况来看，剪力墙结构需要起到梁柱的作用，因此在设计剪力墙结构的过程中，要保证同时兼顾梁和柱的功能，此外还要保证所构建的剪力墙结构呈现一定规律性，确保排列的方向是顺着主轴方向的。在垂直方向上布置剪力墙，要体现一定的连续性，防止刚性弱化。如果在剪力墙上开洞，则要保证与设计规范相符合。不管是在设计还是应用剪力墙的过程中，都应该将剪力墙的功能考虑在内。剪力墙的应用不宜过多，在关键位置上使用才能充分发挥剪力墙的作用。实际应用时，不能出现梁、柱与剪力墙连在一起的情况，这种设计会使剪力墙结构力矩分散。在某些情况下如果必须这样设计，可适当加大剪力墙承载力，从而实现局部平衡的目标。

2.6 剪力墙结构设计质量控制措施

在对剪力墙结构设计进行优化调整的过程中，为了能够对剪力墙整体受力均衡性做出保证，应当施行科学合理的措施。剪力墙结构设计工作进行的过程中，工程项目造价及建筑物安全性应当被放置在首要位置上，切实依据两项指标对剪力墙结构的设置情况进行优化调整。除去上文中所说的问题之外，为了能够将建筑工程项目造价控制在一定范围内，应当详细分析技术及原材料的应用问题。在工程项目施工环节当中，科学合理的控制钢材使用量，在不对建筑物运行安全性造成任何形式影响的背景之下，尽可能降低建筑工程项目造价，是优化建筑剪力墙设计方案的过程中，应当充分重视的问题。

3 结语

综上所述，在现代建筑结构设计中，剪力墙结构设计在建筑结构设计中有着重要地位。建筑结构设计人员应在严格依据国家的相关规范，规程的规定，充分理解抗震概念设计及抗震性能化设计的基础上，结合日常实践设计经验，同时综合考虑平面及竖向结构规则性、满足建筑使用功能的前提下，进行剪力墙的合理设置，保证剪力墙结构实际作用的充分发挥。