建筑结构设计中剪力墙结构设计研究

武猛 阜阳市建筑设计研究院

伴随社会进步以及经济发展，国家建筑领域的发展速度逐渐加快，在此过程中，剪力墙结构技术得到了很好的发展，也从技术角度助力了建筑设计的质量与建筑性能的提高。剪力墙结构拥有很大的刚度与很强的承载能力，而且抗震性能与抗风性能十分优异，能够被广泛应用于高层建筑。

一、剪力墙结构概念

就建筑结构设计而言，剪力墙结构指的是使用钢筋混凝土的墙板来取代框架结构梁柱，它分别承受了竖向压力以及在平面作用下产生的水平剪力。剪力墙具有诸多优点，首先，安全性能高，使用剪力墙结构可以提升建筑的整体性能，使建筑物在承受自然灾害时，拥有强大的灾害减轻能力。其次，抗震性能好，剪力墙拥有良好的抗震能力，提升了建筑物在承受地震灾害时的承压能力，毕竟地震的发生是瞬间的，人们很难全身而退，因此加强建筑物的抗震能力非常关键。最后，剪力墙具有稳定性高的优点，剪力墙结构可以有效提升建筑物的稳定性，提升人民的居住安全。剪力墙虽然拥有很大的宽度及高度，不过其厚度比较小，因此，剪力墙拥有几何特征和独特的受力特征。因为剪力墙具有厚度小的特点，和板厚度十分相近，因此在独立使用剪力墙时，如果发生地震，就会有很高的几率出现结构变形问题和断裂问题，这是因为剪力墙的刚度不够。因此在设计时不仅应考虑对剪力墙刚度进行增加，还要综合分析弹性变形能力以及抗震性，对结构种类及规模进行合理设计，为结构稳定及结构安全提供保障。一般来说，剪力墙的结构设计多是延性弯曲型。剪力墙结构如图1 所示。

图1 剪力墙结构

二、剪力墙结构的设计原则

（一）遵循因地制宜的原则

在进行建筑结构的设计中，不需严格遵守因地制宜的原则，对于建筑物周边环境、人文状况等进行了解，并结合当地的地质、土地结构进行综合性考量，争取提升建筑的整体性能。因此，在实际剪力墙设计中，需要结合实际需求进行合理设计，避免出现剪力比重失调、影响建筑物本身的抗震能力，从而影响建筑物的整体性能。

（二）确定合适的宽度以及高度

剪力墙的设计中，需要严格按照相关建设标准执行，且根据工程所需，对于剪力墙的宽度以及高度进行合理调整。在实际工作中，合适的建筑高度可以加强建筑本身的承载能力，如果出现高度与宽度不合适的问题，会影响建筑物的整体性能，因此，在进行工作时，需要根据建筑物整体条件，计算出剪力墙的高度与宽度，避免建筑出现受压而不稳定的情况。

三、剪力墙结构设计应用

（一）对剪力墙位置进行合理设计

对剪力墙结构设计而言，布置墙体位置以及布置墙体的方式都非常重要，在建筑设计中位于基础位置，同样是保障建筑工程安全性的重中之重。对剪力墙设计工作来说，工作人员需要完成的任务主要有以下几方面：第一，明确建筑结构主轴位置，之后把剪力墙位置设置于主轴方向，而且要在主轴的基础上辅助其他方向，对双剪力墙形式进行设置，以此达到各个方向剪力墙之间的衔接目的，为建筑内部空间的合理程度提供保障。建筑结构设计工作需要保障建筑结构的抗震性，禁止对单项放置设计这一模式进行应用，对剪力墙设计来说，应该从两方面来分析其性能控制，确保剪力墙各个方向墙体在振动周期以及振动频率方面具有相似性，这样做对维持墙体内部的平衡很有帮助，可以为墙体内部的稳定提供保障。第二，对剪力墙的截面设计来说，应该把规范性以及简易性当作基础，对剪力墙来说，其侧体抗压能力和内部稳定能力要远大于建筑体的侧体抗压能力和内部稳定能力，对此，能够利用剪力墙在承载方面的能力使建筑负荷得到减轻，使应用剪力墙的效果得到充分发挥。应用剪力墙不但可以使建筑承载力得到提升，而且可以使修筑墙体空间得到减少，可以扩大建筑的结构空间。在对建筑剪力墙进行布置的过程中，为保障间距的合理性，剪力墙分布禁止过于密集，避免发生受力不够均匀的问题。对剪力墙截面设计来说，应该严格依据由下至上顺序设计，之所以要采用此种方式设计，是因为这样做可以缓解其侧墙体压力。对于剪力墙的布置设计来说，应该依据墙体高度的标准来缩减厚度，还应该对混凝土等级进行综合考量。能够按照工程项目的标准，利用减少墙肢方式来提高其侧面高度。不过如果所在区域极易出现地质灾害，在此情况下，假如剪力墙高度太高，在地震发生之后，剪力墙会因此出现弯曲现象。除此之外，假如剪力墙的高度太低，也会有一定的几率使墙体太过脆弱。所以对地震多发的区域来说，高度设计工作是剪力墙设计的重点，需要为其承载力以及稳定性提供保障。与此同时，相关人员在对剪力墙进行设计之前，应该先研究工程剪力墙在受力方面的状况，确保设计的剪力墙位置与孔洞位置的科学性，确保剪力墙设计满足力学特征。对孔洞设计来说，全部孔洞均须对齐，而且需要确保孔洞之间存在对应连接点。确保剪力墙全部孔洞均可以均匀受力，在此前提下可以符合施工原理[1]。

（二）对剪力墙弯矩进行科学控制

对建筑工程来说，其剪力墙结构设计应该依据具体的工作需求来分析剪力墙结构和剪力墙特点。虽然剪力墙抗压能力和承载力都很强，不过平面之外的承载能力相对很弱。使得剪力墙的连接部位有一定的几率会因为外部的承载力较差而让墙体发生弯矩，此问题对剪力墙来说非常常见。对此，相关设计人员应该在设计剪力墙的过程中对弯矩进行有效控制。能够在剪力墙连接部位进行设计，使其拥有可以和剪力墙外侧相连的结构。在实际操作中能够先对梁轴线位置进行设计，依据轴线位置、轴线方向、剪力墙方向对弯矩进行合理计算，以此为设计的科学性提供保障。此外，应该设计好扶壁柱，对扶壁柱进行合理设计能够使剪力墙强度与剪力墙刚度得到大幅提升，从而为剪力墙的质量提供保障。假如在对剪力墙进行设计的过程中发生扶壁柱设计方面的问题，应该尽快对设计进行更改，假如不能更改，应该马上使用相应的改善措施，能够利用设计暗桩的方式来预估与计算配筋，对弯矩进行有效控制。与此同时，可设计让梁端变得更加稳定的构件来控制弯矩[2]。

（三）处理好剪力墙延伸

对建筑剪力墙的设计工作来说，应该对其可延伸问题进行综合考量，使用科学方法与科学手段对其设计结构进行优化，确保剪力墙的延伸能力可以满足需求。由于剪力墙本身带有延伸性特点，而要想使其延伸功能得到充分发挥，应该使用有效手段来提升其灵活性以及耐久性。此外，在设计剪力墙结构的过程中，应该确定建筑物在承载方面的要求，以为设计工作的科学性提供保障[3]。

（四）使剪力墙性能得到提升

通常来说，建筑的可使用时间都很长，所以剪力墙的作用需要发挥很长时间，应为其强度与性能提供保障，而且应该在墙体结构设计之中着重强化对于剪力墙的设计，确保可以满足施工需求，避免剪力墙结构在长期使用时发生质量问题。对剪力墙结构设计来说，应该全面分析使墙体遭受影响的要素，这样做能够更好地预防墙体在使用过程中的风险，使剪力墙结构的作用得到充分展现。对剪力墙结构而言，其性能和强度极易被配筋率影响，所以应该研究其纵向配筋率，在科学计算与科学设计之后，能够为其稳定性及安全性提供保障。此外，相关人员应该完成好设计与控制剪力墙的边缘部位的工作，依据施工剪力墙的要求来设计墙体边缘，使剪力墙质量得到提升，从而使建筑工程可以更加健康地发展[4]。

（五）对剪力墙的厚度进行合理控制

对建筑墙体设计来说，应该确保其厚度可以符合建筑要求，使剪力墙的承载力得到提高，对墙体结构的损坏问题进行有效预防，达到延长剪力墙墙体的使用时间目的，而且需要重点关注剪力墙的安全。在设计剪力墙结构的过程中，应该保证剪力墙的厚度可以符合规划的标准，依据实际施工的状况，能够把部分构件安置于剪力墙，使剪力墙结构的质量可以满足建筑规划的标准[5]。

（六）做好对设计人员的培训工作

对设计剪力墙的工作人员来说，他们的能力与素质会对剪力墙质量产生直接影响，出于使剪力墙质量得到提升的目的和保障剪力墙稳定性的目的，应该强化对工作人员的培训，确保他们拥有足够的专业能力，而且可以依据现场的具体情况设计剪力墙，为其合理性提供保障。第一，企业在对设计人员进行招聘时应该审核和考核好他们的资质和设计能力，分析其工作理念和核心素质，选用更加出色的设计人员。第二，对企业内部设计人员进行培训，确保每位设计人员均可以对剪力墙设计的理论知识及关于剪力墙设计的技术能力进行掌握。第三，在管理设计人员时应该对责任制度进行落实，结合设计人员的工作质量和福利，确定设计人员各自的工作内容与责任，如果工作中发生问题能够及时追责，监督工作人员的整改工作，保障剪力墙设计的质量[6]。

四、结束语

综上所述，随着人们要求的逐渐严格，以往的建筑结构设计已无法符合如今社会发展的需要。所以，在开展建筑结构设计工作的过程中，应该从多个角度进行考量，不但需要提高建筑的稳定性，而且应该对技术优势多加利用，使建筑设计可以符合人们在居住方面的要求。对此，有关人员应该继续进行研究，依据实际的工作需要，使剪力墙结构设计的优势得到更好地发挥，以提高建筑工程的质量。