建筑工程设计中的剪力墙结构设计分析

郭文斌 山西辰诚建设工程有限公司

1 前言

经济社会的发展，有效推动建筑行业的发展。剪力墙结构在建筑工程结构设计中被广泛应用，不仅可以优化建筑工程结构形式，还可以有效提升建筑工程结构设计水平，进而确保后续建筑工程施工的安全、高效进行。通常情况下，剪力墙结构具有稳定性更好、经济效益高、连续性更强等优势，将其合理应用到建筑工程设计中，可以充分发挥剪力墙结构的优势，既可以提高建筑工程施工的整体进度和质量，也能大大提高建筑工程的安全性。

2 剪力墙结构概述

2.1 剪力墙内涵

这里所提及的剪力墙一般是指在房屋建筑及附属结构中用于承受水平荷载的一类墙体结构，其能够有效抵抗强风、地震等灾害，因而剪力墙又被称之为结构墙或抗震墙。在装修和改装建筑物过程中，严禁改变剪力墙结构，因为其可以确保建筑物结构的整体安全性和稳定性，进而使建筑物抵抗灾害能力得到提高。

通常情况下，剪力墙均采用钢筋混凝土，能够有效承受来自纵向和横向的力，进而提高建筑结构的稳定性。实际上，剪力墙结构性能优越，既可以有效抵抗地震等自然灾害，而且所选材料具有较强的刚度，在建筑市场中得到了广泛应用。

2.2 剪力墙结构设计优势

（1）稳定性更好。通常，剪力墙结构是由钢筋与混凝土组合而成，其可以提高建筑工程的支撑能力，确保建筑工程的整体稳定性。与传统框架式梁柱结构进行对比可以发现，剪力墙结构不仅具有比较好的外观，而且稳定性更好。

（2）经济效益高。与传统框架式梁柱结构进行对比得知，剪力墙结构所需原料耗费比较多，在一定程度上提高了建筑成本。然而从安全角度发现，剪力墙结构无需填充其他钢材料，只需要将钢筋结构与混凝土混合在一起即可，而且也不需要对建筑结构浇筑混凝土，有效节约钢筋材料成本，具有比较高的经济效益。

（3）连续性更强。在进行剪力墙结构设计过程中，设计人员需要结合实际情况对其进行区域划分，这样不仅可以实现构件的有效分隔，并在各自区域发挥着至关重要的作用，而且还能够从横向与纵向两个方面来给予分隔区域维护，进而确保建筑工程的整体连续性和稳定性。建筑物看似被区域所分割，然而也是相互关联的统一整体，这就使得剪力墙结构具有比较好的连续性。

3 剪力墙结构设计要点

3.1 合理确定剪力墙数量

剪力墙结构设计是建筑工程设计中比较关键的一个环节，其需要结合实际情况来合理确定剪力墙数量。虽然剪力墙结构能够有效提高建筑结构的连续性和稳定性，但是如果其数量过多，也有可能导致结构平衡被破坏，进而增加建筑成本。同时，在剪力墙布设过程中，设计人员为了提高剪力墙结构的承载力，一般会采用钢筋混凝土剪力墙，提高墙体的抗压、抗弯、抗剪强度。如果设置的剪力墙结构比过多时，将会加大钢筋混凝土用量，进而提高整体建筑物的重量、增大建筑物的整体刚度，使建筑物承受的地震作用增大，反而降低建筑物的抗震性能[1]。

3.2 剪力墙洞口布局要点

如果剪力墙较长时，宜按要求开设洞口，将其划分为均匀受力的若干个墙体，使用连梁在之间进行连接。一般情况下，剪力墙洞口布局情况会对整个剪力墙力学性能产生一定影响，由此在剪力墙洞口布局时要做好以下几个方面的工作：（1）结合建筑工程特点来对洞口进行有规则的布置，最好成排成列设计，并保证洞口与洞口间间隔保持均匀分布；（2）如果剪力墙洞口设计不规则时，如错洞剪力墙以及叠合错洞墙等，极易由于洞口分布不均而导致剪力墙存在薄弱位置，此时可以在洞口位置进行加固处理，或选择相对比较轻质的材料给予填充。

3.3 剪力墙的平面布置要点

在进行剪力墙结构设计过程中，最好结合不同墙型间存在的不同特点给予针对性、合理性设计，同时根据墙体不同的内力分布状态、不同的受力特征以及破坏形态，来对剪力墙平面给予科学、合理的布置，提高剪力墙结构的整体强度。

剪力墙承受的竖直水平压力主要来自整体楼面的荷载和结构自重，此时需要对剪力墙实际承受压应力及剪力墙受压承载力进行计算，有地震作用时，尚应进行地震作用下的承载力计算，以保证剪力墙结构满足“大震不倒、中震可修、小震不坏”的抗震标准。

在剪力墙的平面布置过程中，主要从以下几个方面开展工作：（1）对于剪力墙结构承受的荷载而言，不管是竖向荷载，还是水平荷载均需要由钢筋混凝土墙板来承受，此时最好沿建筑物平面主轴方向来布局剪力墙结构。（2）对于收缩力或温度变化较大的位置，需要适当增加剪力墙内分布的钢筋。（3）在剪力墙结构平面设计过程中，要遵循对称性原则，这样不仅可以确保剪力墙的自重中心与刚度中心处于同一个位置上，还能够有效降低结构的扭转效应，进而提高结构的整体稳定性[2]。

4 建筑工程设计中剪力墙结构设计

4.1 平面的合理布置

在剪力墙平面布置时，需要遵循对称、均匀原则，保证墙面结构与刚度中心基本重合。同时，剪力墙最好沿主轴走向给予多项或双向布置。在进行抗震设计中，尽可能避免出现单向墙结构，充分发挥剪力墙结构的抗震作用。

为了提高建筑物的整体施工进度、质量和稳定性，则需要对剪力墙结构抗侧力刚度进行分析，以免因为刚度过大增加震力，进而增加墙体自身重力。借助相关经验公式来对剪力墙的侧向刚度数值进行计算，从而确保剪力墙结构刚度的科学性、合理性。

4.2 结构的合理定位

在剪力墙结构设计阶段，要确保建筑物质量要求和墙体结构刚度相匹配，以此来达到降低扭矩的目的。同时，针对内外剪力墙，还需要尽可能对直并拉通，保证墙肢截面更加规范、简约。

4.3 墙肢截面厚度控制

对于建筑工程而言，在剪力墙结构设计中，要按照相关规定来确定剪力墙厚度，以确保其厚度最小值满足相关规范。通常情况下，需要加强短肢剪力墙底部位置，其厚度要求大于0.2m，并保证其他部位大于0.18m，确保剪力墙结构的整体刚度和稳定性。

4.4 墙身钢筋的设计分析

为了充分发挥剪力墙结构的作用，其竖直、水平配筋率要大于0.2%。因此，在进行建筑结构设计过程中，需要根据四级抗震指标来给予设计。对已有的前三级抗震状况，通过增加剪力墙配筋率的方式来保证配筋率大于0.25%，进而使剪力墙结构的抗震性、稳固性得到提高。

4.5 边缘构件的设计分析

对于剪力墙结构而言，要做好边缘构件设计工作，因为边缘构件既能够提高建筑物的延伸性，同时也可以达到预防水平位移的目的，进而有效提高剪力墙的抗剪性能。在剪力墙结构设计阶段，要根据实际工程状况与需求，对暗柱、角柱、端柱进行分析，确保边缘构件设计的科学性、合理性。

5 在建筑工程设计中剪力墙结构的运用实例分析

5.1 在抗震设计中剪力墙结构的运用

在进行建筑工程基础结构和承重构件设计时，要严格遵守相关规范和标准，以此确保建筑工程主体结构的安全性和稳定性。例如，在建筑工程剪力墙结构设计过程中，要综合考虑墙体配筋率问题，提高其抗震效果。

在我国现有相关规范和标准中，明确提出如果剪力墙的抗震等级是一到三级时，竖向和水平分布筋的最小配筋率不小于0.25%，同时框支剪力墙底部加强部位所需要的实际配筋率不小于0.3%。在建筑工程设计阶段，按规范要求优化和完善了对配筋率的要求，目前我国规范已经与先进国家建筑工程标准配筋率偏差不大。

在进行剪力墙结构平面设计时，要综合考虑抗震能力，尽量避免单向布置，最好遵循双向布置的原则，以确保各受力方向的抗侧刚度基本一致。对于剪力墙上的门窗要给予科学、合理的排列，并保证墙的截面简单规整，与连梁保持规律分布。以此来提高剪力墙结构的稳定性，提高建筑工程的整体抗震性能[3]。

5.2 在连梁设计中剪力墙结构的运用

连梁属于建筑工程设计中比较重要的一个环节，在具体设计阶段需要对连梁超筋问题给予重视，并根据实际情况从多个方面给予有效管理和控制。

（1）在连梁设计过程中，最好结合建筑工程特点和具体要求来适当的提高连梁的跨高比，其一般可以通过增加连梁中部洞口的高度或宽度来给予有效解决，同时也可以通过对贯穿缝的合理布置来实现。

（2）需要保证洞口竖向中心线在同一条水平直线上，如果无法满足该要求时，可以采取相关措施来进行调整和改进，进而有效提高连梁设计效果。

（3）如果剪力墙的墙肢太长时，可以选择将结构洞布置在剪力墙的中部，使上述问题得到有效解决。

（4）在建筑工程设计过程中，作为设计人员最好从整体角度给予考虑，明确剪力墙的数量、分布以及墙肢情况，避免出现连梁超筋问题。如果上述对策还无法使连梁超筋问题得到有效解决时，可以选择在剪力墙结构设计过程中，将连梁刚度与相关折减系数进行相乘，其中要求折减系数不小于0.55[4]。

6 结束语

综上所述，在建筑工程设计过程中，剪力墙结构设计尤为重要，此时就需要结合剪力墙结构的受力情况来对其进行科学、合理的设计，这样不仅可以提高剪力墙结构的抗震性能，还可以提高整个建筑工程设计水平，为其后续施工奠定良好基础。