探析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

赵利兵

摘要：社会经济的快速发展为建筑行业的成长创造了良好的条件，随着经济条件与生活水平的提升，人们对建筑的质量和功能提出了更加严格的要求。为保证建筑结构的安全性、牢固性，尤其是对抗自然灾害的能力，必须不断优化和完善剪力墙结构的设计，从而保证建筑结构较强的抗震性和较高的刚度。本文结合剪力墙结构的概念、设计原则与实际应用，分析剪力墙结构在建筑结构设计中的应用，为相关的研究与工程实践提供借鉴。

关键词：剪力墙;建筑结构设计;应用

引言

建筑行业的发展受到居民需要的重要引导，随着对建筑的质量与功能要求的不断提升，建筑行业，尤其是建筑结构设计，必须对建筑结构的稳定性和安全性设计进行优化和完善。因此，剪力墙结构应运而生，剪力墙结构在减少用钢量的同时，保证了更好的抗震效果。控制了施工成本，有具有较强的实用性和可操作性，因此在建筑结构设计中受到广泛应用。剪力墙结构的设计关乎建筑的抗震性能与稳定性，关系到居民的生命财产安全，因此，探究剪力墙结构设计十分必要。

1剪力墙概述

剪力墙又称为抗风强或抗震墙，顾名思义，在受到大风或地震等侵袭时，剪力墙能够减小墙体的负荷，阻止自然环境对建筑造成破坏。剪力墙结构是把传统的建筑结构中的梁和柱用钢筋混土代替，剪力墙主要依靠钢筋混凝土板和混凝土墙面实现作用力传递，从而负荷各种负载造成的内力。剪力墙结构作为一种建筑设计结构，能够承受水平方向和竖直方向的作用力，对于高层建筑结构的设计起到了重要作用。

剪力墙在房屋结构中的作用主要是作为建筑物的核心支撑结构，负责各种荷载。剪力墙所承受的荷载包括竖向的重力和水平方向的由于地震或大风造成的作用力，剪力墙的结构使得墙体和楼板形成完整而坚固的受力整体。与此同时，由于剪力墙所采用的材料是钢筋混凝土，限制了空间的分配和使用，且设计和施工难度较高、材料耗费多，因此，在商业建筑或办公建筑中的应用不够广泛。

在设计建筑墙体时，要熟练使用剪力墙结构，尤其是在高层建筑的墙体中。建筑剪力开展墙体施工时，会使用滑膜技术和模板技术开展工作，从而提升施工效率，优化施工质量。在浇筑剪力墙时，人们更加喜爱大模板技术，它有着技术水平高、操作便捷、抗震性和整体性强等优势。剪力墙结构施工情况体现剪力墙结构的安全性和科学性，在使用建筑设计时，要优化建筑质量，提升施工的效率，因此在建筑设计中要重视使用剪力墙结构。

2常用的剪力墙类型

普通的建筑结构分为框架式、混合式和剪力墙三种结构，剪力墙结构具有最优越的应用效果，因此在建筑中使用范围最广。剪力墙结构通常分为三种，这三种类型的剪力墙除了实体墙，都可以进行墙体开洞。

2.1实体墙

当门窗洞口没有或很小、数量很少时，或门窗与洞口的面积之和小于剪力墙面积的15%，且保证洞口与墙面的相对位置设计合理可以忽略，称为整体剪力墙，即整体墙。

2.2小开口整体墙

整个小开口式剪力墙需要有一个开口，但对于开口的大小和位置也有设计标准，以确保开口面积不大于剪力墙总面积的15%。整体大开口的剪力墙不需要开口，但需要满足抗侧刚度和抗震性能的要求。但整个小孔剪力墙不同于实体墙，剪力墙的变形表现为弯曲变形。墙体在弯曲过程和墙肢局部弯矩过程中容易产生质量突变。

2.3连肢剪力墙

连肢剪力墙是指剪力墙上开孔面积较大的墙体，即墙体上的一排孔。连肢剪力墙的受力特性与小开口墙相似。连续墙的受力性能与连续墙有很多相似之处，然而，与小开口整体墙不同的是连接剪力墙的弯矩不会发生异常。

3剪力墙结构设计的基本原则

剪力墙的设计必须重视基本概念的设计，需要合理设计剪力墙结构的宽度与长度，确定轴压比等重要参数。保证设计方案的最佳效果，保障建筑结构的安全性和经济性。

3.1科学设计墙体受力

剪力墙的结构设计必须研究墙体结构的混凝土受力，考虑到墙体不仅要承受弯矩和水平剪力的剪切力，还要承受垂直和向下的压力。如果在设计时不能对具体的受力情况进行深入探究，就会造成结构刚度和强度不足，从而影响到剪力墙结构的安全性和耐久性。因此，剪力墙结构结构设计必须在充分研究混凝土受力情况的基础上进行，不仅要保证墙体强度，而且要实现墙体使用价值。

3.2关注平面内搭接

剪力墙的搭接连接方法可分为两种，即连接钢筋混凝土构件与剪力墙连接的框架结构也称为“连体结构”。因此，剪力墙与梁壁、墙体在平面外连接时，墙体外连接的强度必须保证搭接的稳固性和建筑结构的安全性。

3.3最小剪力系数调整原则

剪力墙的设计必须遵循最小剪力系数原则，在设计和施工过程中，由于存在剪力墙，必须提高建筑物的抗震能力，并遵循最小剪力系数原则。建筑物的抗震能力与建筑物自身重量，以及剪力墙的数量等有着密切的关系。为了降低建筑物本身的重量，控制剪力墙的数量或提高剪力墙的侧向刚度则是必须的，以便有效地调整楼板之间的最小剪力系数，从而控制施工成本，保证剪力墙的剪力效果。

4剪力墙结构的应用

4.1墙面规划设计

在建筑设计中，尤其是剪力墙设计，必须保证墙面的结构重量与刚度强度相匹配。除了保证墙体均匀、对称等基本要求之外，还需要考虑主轴的双向性与多向性。具体而言，为保证抗震、抗风的功能，如果剪力墙震动幅度较大，会导致韧性较低，为合理平衡这两个因素，可以通过应用剪力墙侧向刚度计算公式进行确定。在实际应用中，剪力墙的设计还要考虑施工工期和施工成本的投入以及安全問题与质量问题等，从而对剪力墙的结构进行科学合理的规划。

4.2边缘构件

剪力墙结构的边缘构件有两种，分别是有约束边缘和无约束边缘，无约束边缘的剪力墙构件会导致楼板之间的位移角度发生偏差，从而使结构的抗震能力变化到剪力墙的80%。通过对某工程实例的分析，得出结论：在无约束边缘的情况下，剪力墙的刚度、抗侧刚度以及抗侧承载力都降低到有约束边缘剪力墙的40%。同时，矩形截面极限承载力降低到约束边缘剪力墙承载力的60%。有约束构件的剪力墙具有更好的可靠性和稳定性，为保证剪力墙设计的合理性，需要综合考虑剪力墙的轴压比大小与等级，根据实际的功能需求和性能指标确定边缘构件的应用，从而选择边缘构件的类型。

4.3合理布置平面和结构

在设计剪力墙时需要开展平面布置工作，平面布置工作不达标会影响结构设计的规则，进而无法合理地分布剪力墙结构的承载力和刚度，导致结构整体短，效率差。局部的墙体有弯曲情况出现，设计人员要根据方案开展相关设计工作，实施剪力墙布置，保证平面设计房屋结构合理。把控平面布局时期在指定的范围内，有效连接外墙体和内墙体，同时解体的墙面也要有着规律性。布置结构在建筑的四角横向与电梯周围需要设置剪力墙，宽度大约在300毫米左右。在墙角会设置扶壁柱，纵向与横向的外墙间要设置壁柱和剪力墙，从而和墙肢的剪力墙构建成外框筒墙，其厚度大约是200毫米。

结语

总而言之，剪力墙功能的实现依赖于科学合理的设计原则，为保证剪力墙结构设计的可行性和有效性，必须对施工现场进行实际分析，从而对剪力墙结构设计方案不断优化。还需要增强设计方案的创新性，设计人员应当加强学习，从而为剪力墙结构设计赋予更强的生命力，更好地服务于建筑行业。

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