现代建筑工程建设中的剪力墙结构设计应用分析

寇蕾

辽宁省建筑设计研究院有限责任公司 辽宁沈阳 110005

在建筑结构设计中，剪力墙结构的使用对于提升整体建筑的稳定性有非常大的帮助。建筑结构的稳定性直接关系到整体建筑的安全，应用剪力墙结构，能使建筑在水平和垂直方向的荷载承受力得到有效保证，进而使住宅的安全性得到提高，所以，在建筑结构设计中，应加强对剪力墙结构应用的有效研究[1]。

1 剪力墙结构形式特点

剪力墙又称抗震墙，该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小，承载力大，延展性较好，因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性，其间距较小，空间会显得稍微局促，因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑应用较少。另外，剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大，且横向刚度大，因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分，室内空间会显得更为简洁、宽敞，但剪力墙不能进行拆除或破坏，对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛，室内布局改造的灵活性得到增加，但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的，虽然降低幅度较小，但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。

2 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

2.1 基础方案及承重构件的设计

按照建筑周边的地质环境及水文情况制定剪力墙结构设计方案，明确周边的建筑群分布及施工技术工艺，进行合理规划与设计，进一步提高基础方案的设计效果。设计人员需要在原本的基础方案上进行修订与整改，按照建筑工程的建设环境，在有关标准框架中规划好承重构件，确保建筑主结构能够安全稳定。在剪力墙承重构件的设计上，设计期间需要重点考虑墙体配筋率，剪力墙的竖向及水平分布筋的最小配筋率要在0.25%以上，部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率则要保证高于0.3%。在剪力墙结构设计时，设计人员需要明确基础方案的重要性，重点控制承重构件的设计及优化，选择科学的方法确定建设标准及工艺参数，避免承重构件设计误差带来的质量隐患，提高设计方案的可行性[2]。

2.2 边缘构件

设置边缘构件剪力墙会提高约40%的极限承载力，增大20%的耗能能力，并使墙体稳定性增加。剪力墙边缘构件通常分为三种，即约束边缘构件、构造边缘构件及特殊边缘构件。剪力墙抗震延性设计主要包括两个构造措施：一是限制墙肢轴压比；二是底部墙肢轴压比达到一定限值后，墙肢两端设置约束边缘构件。约束边缘构件内的纵筋可有效减小墙肢相对受压区的高度，箍筋可对混凝土有效约束，提高混凝土极限应变值，从而保证墙肢在地震作用下具有良好的塑性变形能力。在剪力墙边缘构件设置中，可根据SATWE软件计算配筋结果和暗柱配筋，此时表示柱对称配筋计算的单边钢筋面积。本工程严格按照《高层建筑混凝土结构技术规程》，短肢剪力墙控制配筋率在加强区取1.2%，在一般部位取1.0%；小墙肢其受力性能较差，应对轴压比进行控制，宜按照框架柱进行截面设计，并对其纵向钢筋配筋率在加强区取1.2%，在一般部位取1.0%来进行控制；而对于一个方向长肢另一个方向短肢的墙体，在设计中如按照长肢墙进行暗柱配筋并不恰当，这时可采用以下两种方法：第一，在计算中，另一方向短肢不计入刚度，配筋对该方向短肢的影响可不考虑；第二，在计算中，将短肢计入刚度，配筋对该方向短肢的不利影响予以考虑。建议该短肢配筋率在加强区取1.0%，一般部位取0.8%。本工程地面1-5层设置了约束边缘构件，6层以上为构造边缘构件，配筋率约在0.50%-1.00%。

2.3 墙肢的平面设计

在建筑结构设计中应用剪力墙结构包括多方面的内容，其中最基本的就是墙肢的平面设计。为保证剪力墙结构的建设质量，在对墙肢平面进行设计时，设计人员应结合建筑结构平面的功能需求，对其进行科学的设计，使结构的稳定性得到保证，这样才能更好地抗震、抗风力。①墙肢平面的设计需保证结构的质量中心和刚度中心都在标准的范围内，尽可能使楼层之间的位移比减小，使结构的坚固性得到有效的提高。②墙肢的平面设计需保证是双向的，如果是单向，结构的抗震性就会受到限制，而且结构的稳固性也较差，双向设计墙肢平面，结构才会进一步稳固。③由于是建筑结构设计，在剪力墙的墙肢平面设计中，需使剪力墙之间保持对齐排列的状态，结构之间形成整体的抗风抗震水平体系，使结构的效果得到更充分的发挥。

3 结语

城市化进程的加快和人民生活水平的提高推动着建筑设计行业的进步和发展，建筑的出现有效解决了土地资源紧张、城市人口密集等问题，但随之而来的是对保障建筑稳定性和安全性的需求，因此，探讨建筑结构剪力墙优化设计改进方案是十分有必要的。在剪力墙结构设计中，必须保证合理的经济成本和达标的抗风、抗震能力等基本原则，可以从优化剪力墙平面分布、保证剪力墙延展度、尽量采用长度、厚度、刚度合理的剪力墙分布等方面进行优化。然而，目前建筑剪力墙结构优化还面临着优化难度高、设计周期短等问题，为建筑设计师带来了一定的挑战。