现阶段建筑结构设计中剪力墙结构设计难点分析

聂诗茂

（贵州开放大学（贵州职业技术学院），贵州 贵阳 550003）

剪力墙结构具有极佳的抗震效果及较强的刚韧性，高层建筑工程建设对其尤为青睐，是建筑工程中的重点内容。现阶段，我国尚未建立健全的剪力墙结构系统，进而严重阻碍施工总体进程。就建筑施工全阶段来看，施工质量多由剪力墙结构

质量决定，所以社会各界对其应格外关注，从剪力墙结构设计层面出发，明确不同部位、时期的设计重点，利用先进技术和理念的良好作用，优化剪力墙结构设计，进而起到保障施工质量的效果[1]。

一、剪力墙结构概述

受新社会风气的影响，剪力墙结构设计已成为建筑设计中的关键环节。以高层建筑为例，在剪力墙结构的应用期间，便可直观了解设计的科学性。对此，想使建筑质量符合标准，就须得了解新时代群众对建筑物的详细要求，以便为后续建筑设计的发展指明风向。剪力墙结构的问世刚好弥补了上述缺陷，成为建筑行业发展的必经之路，可有效提升建筑设计水平及质量。

（一）剪力墙结构定义

剪力墙结构的出现，落实了钢筋混凝土的核心地位，并以此承载内里，使建筑结构水平趋于平衡。这其中，钢筋混凝土板可最大程度发挥效果，承受水平力及竖向结构。现阶段下，此类结构的应用区域已相对广泛，于建筑工程而言意义重大，并随时间推移成为其中的关键结构体系。

（二）剪力墙结构特征

剪力墙又称抗震墙、结构墙和挡风墙等，因此具有众多结构特点。对建筑结构来说，剪力墙具有支撑建筑结构、承载其负荷力的良好作用。另外，还扮演着建筑“骨架”角色，用于构建楼板与墙体。同时，剪力墙结构也具有一旦被应用便难以破坏及拆除的缺陷。在大部分建筑的施工阶段，建筑单位都会考虑到剪力墙结构具有的造价高、施工难度大等特性，稍有不慎便会将其弃用。所以，只有不断改进剪力墙结构技术，才能使其符合社会的发展需求。

（三）剪力墙结构设计中需注意的关键点

在剪力墙结构设计的准备阶段，首先需明确其使用目的。大部分建筑都需以剪力墙结构为支撑，以便增强建筑的稳定性，提升抗震效果，将剪力墙结构的功效发挥到极致，进而始终将建筑牢固度当作工作重心。此外，剪力墙结构能最大程度减少人为因素对墙体的破坏，进而延长建筑的使用期限，强化其结构的整体性。

1.具备掌控剪力墙结构高度、宽度的能力，严格遵守有关标准。通常，剪力墙结构的体积都较大，厚度则刚好相反，因而具备显著的几何特征，进而形成类似柱子结构的受力形态，但二者并不完全相同，尤其表现在厚度与肢长层面[2]。另外，墙体结构通常作为平面构件存在于设计阶段，因而会面临来自各方的水平应力、竖向压力及弯矩力等。针对此现象，在设计期间便要了解弹性、非弹性及延性的相关标准。

2.在对墙体进行设计时，需优先考量墙体承重及横向延展力结构，并就其进行分析计算。在分析剪力墙承载力的过程中，需在了解剪力墙间、翼墙宽度及门窗洞口的真实状况后，据标准取值。

（四）剪力墙结构分类

1.就实际状况可知，截面剪力墙与实体墙间存在较大的差异性，但二者的开通与未开通面积几近相似，此类剪力墙结构一旦发生改变，便会呈现出曲线状态，缺乏标准的弯射弧度，且保持固定不变的形态。

2.虽然剪力墙的开口并不大，但其开通面积早已超出标准范围，因而通常以弯曲形态示人，在无任何阻挡点的情况下，便会改变最终的形态及位置。

二、建筑结构设计中剪力墙结构设计的重难点

（一）剪力墙结构的配筋及厚度问题

据了解，地震规范早已就剪力墙抗震效果的不同做出了明确规定，以便有效避免因偏心负载而引发的墙体稳定性差、刚度较小等问题，进而致使墙体出现失稳情况。但对多地震灾害且震感强烈地区的多层及底层剪力墙来说，上述规定并不适用，例如：针对五到十五层剪力墙结构而言，对墙肢压轴、墙体高度、厚度等都具有严格要求，以此将设计得不合理性完全凸显出来。对此，必须就实际状况，合理的处理、掌控墙厚[3]。

现阶段下，我国针对“砼规”抗震等级一到三级剪力墙及相关急需强化部分的配筋率具有详细条例，此方面虽与国外有明显差距，但仍具有一定优势，若面临剪力墙短小或低矮情况，则需另行商定。

墙体水平分步筋具有防止因墙面裂缝因素引发脆性剪切的作用，此外，还可有效抵抗温度应力，将砼裂缝产生的概率降至最低。倘若建筑物、框剪结构呈现较高、较长状态，则应根据实际状况合理增加配筋，尤其是易受温度、刚度影响的连梁和部分敏感部位。针对一些房屋短且矮的情况，其水平分布筋率必须进行深入研究后再行调整。

墙体竖向钢筋具有显著的抗弯效果，就我国建筑行业的真实状况可知，部分底高、多层剪力墙中的电算结果都为构造配筋，但在其计算的过程中，经常会受到人为因素的干扰，致使构件钢筋被莫名扣除的现象时有发生，进而出现竖向配筋率缺乏科学性、计算不准确等情况。因此，在开展竖向配筋工作时，应对钢筋进行合理布置，使其符合规定的间距。另外，还应重点掌控竖向钢筋的数量，以免其应数量过多而导致墙体的抗弯强度大于抗剪强度，削弱墙体的抗震性能[4]。

（二）剪力墙结构超长缺陷

就实际状况来看，混凝土规范会因环境的不同，对框架核心筒结构、现浇混凝土剪力墙结构以及现浇框架剪力墙伸缩缝间距做出详细规定，但却难以切合现阶段建筑结构的相关要求。在工程设计阶段所使用的伸缩缝间距则突破了上述限制，致使设计人员长时间缺乏规范意识。对此，在设计人员面临剪力墙结构超长难题时，应格外细心，并针对相关问题采取科学、合理的解决举措，通过设置温度伸缩缝，重点管理伸缩缝间距的方式解决难题，具体可做以下诠释：第一，剪力墙结构多出现于商品及居民住房中，因而无法实现对使用状况的掌控，若墙体出现裂缝，将会严重危害到民众的生命财产安全，且后续事项的处理也相对繁琐，长此以往便会造成更大的不良影响；第二，剪力墙结构的刚性往往较强，可敏锐的觉察温度变化状况，对此，混凝土也会随之改变，且楼面及屋面易受到墙体的制约，一旦结构产生收缩、变形，裂缝便会随即出现。

三、优化高层建筑剪力墙结构设计的举措

（一）关注转换层结构设计

随着高层建筑形式及功能的不断丰富、完善，对建筑物功能的要求便逐渐提高。因此，建筑布局必须与时俱进，强化各构件中的衔接性，以此实现内力的有效传递。在对剪力墙结构复杂、底部空间大及高位转换结构进行设计时，更应秉承谨慎的心态。在高位转换时，具有较大刚度及质量的转换层会逐渐升高，所以必须准确把握时机，合理调整转换层和其上下层的刚度，尽量做到邻近、相同，最终起到有效掌控转换层质量的效果。此外，还可采取精准分析空间的方式，明确转换层附近层间位移角的现状。须知道，转换层结构应不断向小刚度、轻重量的方向发展，在进行计算的关键时期，可尽量选择合适的振型数参与组合类型。总的来说，通过科学、精准的计算后，能第一时间觉察薄弱部位，并以此为基础对各内力分配特点进行深入研究，进而制定出具有针对性的解决举措，以便处理上述涉及的问题，最后强化剪力墙结构的抗震性能[5]。

（二）优化连梁设计

连梁设计通常会因抗震及非抗震情况而出现两种具有差异性的高跨比，相关截面受剪承载力、配筋等内容的规定也不尽相同。因此，必须采取有效途径进行连梁的塑型调幅，尽最大努力降低剪力设计值，减小裂缝产生的风险，同时强化连梁的铰接管理。

（三）重视底部加强部位的设计

据悉，针对底部带转换层和高层剪力墙结构的高层建筑结构来说，应重视对底部加强部位的设计。如此，在面对地震灾害时，地下楼层便可发挥其重要作用。就实际状况可知，地下一层往往会受到地震干扰，只有提升其抗震等级，对相关边缘构件进行具有约束性质的设置，并在满足标准要求的前提下，才能强化其抗灾性能。

（四）剪力墙结构抗震薄弱环节的设计

针对抗震薄弱环节，可利用概念设计及行之有效的抗震构造举措进行强化，尤其是外边沿连梁、底部外围及小墙肢等易受地震干扰的部分，极容易出现变形、损坏、裂纹情况，对此需从长计议，通过商议制定出相关解决举措。

四、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

（一）合理定位剪力墙

剪力墙的平面布置应遵循对称及均匀原则，使墙面结构的质量及刚度重心能完美贴合，以便减少扭矩。内、外剪力墙则可通过对直、拉通等方式，让剪力墙肢截面更规则、简洁[6]。

（二）剪力墙中大墙肢的处理

在实际施工阶段，剪力墙便因其结构特征存在延伸性要求，对此，在相应的设计及施工过程中也应具备上述特性，使剪力墙结构更加标准化、整齐划，进而合理调整工作力度。一般来说，在剪力墙的设计过程中都容易出现高状结构特征，长期如此便会使墙体弯曲甚至损坏，形成剪力墙结构体系模式，导致脆性破坏现象出现。在开展设计工作时，墙体较长的剪力墙设计必须满足承载力的实际需求，通过分层间隔设计途径，将其划分为兼具小且均匀特征的结构，强化墙体承载力。另外，若墙体长度较小便会受各类不良因素的影响而产生宽度较小的裂缝，以此发挥墙体配筋的支撑作用。为最大程度避免此类不良现象的出现，针对超过8m的墙肢长度，可采取以下解决举措：第一，开施工洞。在施工墙面上留洞，完工时再填充墙面，并将长墙肢划分为短墙肢；第二，开计算洞。在建筑结构计算的准备阶段，施工中仍选择混凝土材料，通过计算后便可起到强化墙肢配筋能力的效果。

（三）剪力墙结构的墙体配筋

就实际状况来看，剪力墙配筋必须实现标准化，才能在保障结构安全性的前提下，满足建筑物对经济获益的要求，对剪力墙结构来说，墙面具有广大的特征。通常，剪力墙墙体配筋都会将竖向钢筋置于内侧，将水平钢筋放于外侧，且配筋之前必须精准计算最小配筋率，使其满足相关标准。

（四）优化剪力墙结构计算原则

第一，调整楼层高比及楼层最大层间。据有关规定标准可知，在计算多地震作用的楼层最大层间位移过程中，要注重楼间弯曲变形问题，并计入扭转变形，以免扣除结构整体的弯曲变形程度。所以，对高层建筑而言，理应将扭转变形的风险降至最低，才可实现竖向构件刚度最大化；第二，坚持楼层最小剪力系数调整原则。通常，在确保短肢剪力墙承受力符合要求的情况下，应尽量减少相关布置，将大开间剪力墙布置方案定为最终目标，以便其结构具备合理的侧向刚度，进而将楼层最小剪力系数控制在标准范围内。另外，此方法还具有减小地震干扰力、减轻结构自重及降低工程建设成本的作用；第三，秉承剪力墙连梁朝向调整原则。要知道，剪力墙跨高具有严格规定，一旦其无法满足相关要求便会出现弯矩、剪力超出规范限值的情况，反之也不利于剪力墙结构的设计[7]。

结语

综上所述，对建筑设计而言，剪力墙结构具有明显的优势，可最大程度满足现阶段社会发展对建筑物的相关要求，并能就民众当前的建筑使用需求做出具体改变，以此提升建筑的整体质量。但就当前的实际状况来看，剪力墙结构在其应用阶段还存在诸多问题，对此还需建筑从业人员及有关部门深入探究，才能为建筑工程发展提供更可靠的基础保障，将剪力墙结构与建筑构建有机整合起来，推动我国建筑行业不断进步。