建筑剪力墙结构设计优化策略研究

建筑剪力墙结构设计优化策略研究

姜旭超

浙江创新建筑设计有限公司 浙江省嘉兴市 314300

摘要:随着现代工程技术的发展和对建筑模式的多样性需求，建筑物的种类、风格、高层和形式愈发多样和复杂，不同结构形式建筑物的受力情况、结构承重不同，特殊外力作用下，建筑物的构件易受到损害，乃至影响整个建筑的整体性安全，建筑剪力墙结构的应用，为建筑的发展提供了重要的技术支撑，多种结构形式的建筑物受力不均问题得到了有效解决，为有效发挥建筑剪力墙结构在工程建筑中的抗震、抗压作用，对剪力墙结构的优化设计具有一定的必要性和现实意义。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计

引言

随着我国经济水平的提高，人们对居住建筑的安全性等要求越来越高，而剪力墙结构有着整体性能良好、抗震能力较好、弹塑性形变能力优秀、侧向墙刚度高等优点，因此被广泛运用在各类建筑物中。即便如此，剪力墙结构依旧是建筑结构设计中的一部分，有个别建筑结构是无法与剪力墙结构匹配的，建筑工程设计人员还需要结合具体工程项目情况，适宜地将剪力墙结构设计方案融入建筑工程整体结构设计方案中，最大程度地保障建筑物主体结构设计的统一性、有效性和整体性。

1概述剪力墙结构

所谓剪力墙，也可将其称为是抗风墙、抗震墙或者是结构墙。从建筑房屋或构筑物的角度来讲，剪力墙在其中的作用就是承担来自风力荷载或地震作用下产生的水平或竖向荷载墙体，以此避免结构遭到剪切破坏影响，因此将其称为是抗震墙。关于抗震墙，通常是由钢筋混凝土材料制作而成，可将其分为平面和筒体两种类型，其中平面剪力墙主要应用在钢筋混凝土框架结构、升板结构以及无梁楼盖体系中，要想进一步强化结构的刚度、强度以及抗倒塌性能，可通过在结构某个位置进行现浇剪力墙，也可以预制装配钢筋混凝土剪力墙；对于筒体剪力墙，这种类型的剪力墙普遍用于高层建筑、高耸以及悬吊式建筑结构中，具体来讲，就是由建筑中的电梯、楼梯、设计以及辅助房间中的间隔墙围起来的一种剪力墙，这种类型剪力墙筒壁全部是现浇钢筋混凝土墙体，墙体本身的刚度和强度相比较于平面剪力墙而言，能够承受更大的水平荷载力。

2建筑剪力墙结构的特点

剪力墙是建筑物或构筑物结构的主要承载构件，同时，在建筑物构建中扮演着分割墙和围护墙的角色，因此，墙体的布置与分配必须同时满足建筑平面布置和结构布置的双重需求。剪力墙结构具有突出的承载能力、整体性和空间作用，与一般的框架结构相比，在抗侧力方面性能更佳，因此，多用于中高层建筑结构体系中。剪力墙结构的突出特点在于其侧向刚度大，水平荷载对其的侧移影响小，但其也存在一定的结构缺陷，剪力墙间的间距受到一定的空间限制，在大空间建筑结构形式中的抗力作用无法体现。因其结构自重大、灵活性低等特点适用于住宅、公寓、旅馆等一般建筑物中。剪力墙结构的楼盖结构一般以平板的形式存在，可不设梁结构，相对空间利用比较好，在一定程度上可节约层高。

3建筑结构设计中的剪力墙结构设计要点

3.1优化剪力墙连梁设计

连梁作为连接剪力墙与墙肢之间的梁，当墙肢处受到自重或外部的压力时，连梁就成为传递墙肢受压产生形变或超筋的主要构件，可以说连梁的设计效果对建筑工程质量和有效寿命有着直接影响。首先，优化剪力墙连梁设计要考虑连梁的设计高度，梁体尺寸会在很大程度上造成连梁的剪切变形。其次，要注重连梁与剪力墙墙体结构的塑形互动，这会对连梁的抗震设计造成一定意义上的影响。最后，要将连梁连接多边墙肢的荷载力影响控制在可调范围之内，可以通过设计人员的多次运算实现连梁设计受力数据的精准把握。如果在计算中出现剪力墙结构可能发生超筋位移的情况，就需要根据程度的不同采取相关的剪力墙连梁变更对策，并始终在建筑工程施工规范要求的范围内考虑是否采用铰接方式处理连梁的施工技术。

3.2剪力墙约束边缘构件设计

在进行建筑结构剪力墙设计过程中，边缘构件部分的设计经常被设计人员忽略掉，但实际上边缘构件对整个剪力墙结构而言有一定作用。一般来讲，剪力墙边缘构件可分为两种形式，一种为约束性边缘构件；另一种为无约束性边缘构件，将以上两者进行比较，若无约束边缘构件的承载能力低于40%以下，就会在全范围降低其对地震能量的消耗，严重情况下就会影响整个建筑的墙板稳定性。除此之外，相关设计工作人员应结合当前建筑实际进行分析，不仅仅要确保剪力墙结构设计质量，还要符合当前人们对建筑结构设计提出的各种需求。

3.3墙体厚度设计及连梁钢筋配置

剪力墙肢厚度设计通常有着明确的规范条例加以约束，比如对于短肢剪力墙而言，要求底部加强部位应在20cm已以内，其他部位应在18cm以上。与此同时，在实际设计过程中为避免剪力墙刚度发生突变问题，剪力墙厚度在具体变化方面，应将变化范围空白纸5至10cm左右，且要保证剪力墙厚度变化的均匀性。在连梁钢筋配置方面，一般都与剪力墙设计而言，要求配筋率在0.2%以上，如果抗震要求在三级以内，要求剪力墙配筋率在0.25%以上，在确定具体连梁配筋率时，还需要结合工程结构实际灵活调整。通常而言，在实际设计时，通过适当增加剪力墙配筋率，更有助于提高剪力墙的整体稳定性，

3.4科学处理剪力墙内大墙肢

剪力墙结构自身的整体性能、抗震能力、弹塑性形变能力优秀，能够承受一定程度的水平荷载，在设计中要充分发挥剪力墙自身墙内优势，科学利用剪力墙结构良好的延展特性。建筑工程施工中要以具体情况为剪力墙结构的设计依据，在处理剪力墙内大墙肢的时候，要从建筑结构的整体性出发，大墙肢在设计中既要确保剪力墙结构墙内满足承载设计要求，进行分层间隔设计，也要保证剪力墙内大墙肢的独立性，将其均匀分布，这样才能够发挥剪力墙内大墙肢的最大设计效果，对剪力墙结构乃至建筑工程整体结构的承载力进行有效提升。

3.5超限调整及平面布置

在设计剪力墙结构时，应注意在不同楼层之间，将剪力数值控制到最小。比如在设计初期，对于高层建筑而言，做好结构自重减轻非常重要，因此需要注意做好剪力墙数量控制，并按照一定比例，合理调整楼层之间的最大位移。在实际设计过程中还应注意，不应仅仅依靠控制数学构件的数量来控制因地震引起的建筑结构变形，还应注意做好层高比例调整。

结束语

在现在的生产力所能生产出的建筑材料中，钢筋和混凝土因其具有廉价性、耐久性、技术成熟且建造出的建筑适用性更强等优点，被广泛应用于民用建筑当中。在众多钢筋混凝土所组成的结构构件中，钢筋混凝土剪力墙具有抵抗风或地震等水平力的抗侧刚度大、对建筑使用功能的影响小等优点，在多高层建筑中被广泛应用。本文通过对剪力墙结构的梳理，希望能对广大从事土木工程行业的从业人员有所启发。

参考文献

[1]李火兵.建筑剪力墙结构分析与探讨[J].居业,2018(12):139-140.

[2]王宇荃.关于建筑结构中剪力墙结构设计要点及其运用分析[J].四川水泥,2018(12):79.

[3]王凌霞.结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计[J].四川水泥,2018(12):97.

[4]秦朝刚,白国良,徐亚洲,苏宁粉,吴涛.装配整体式剪力墙结构动力特性研究[J].振动与冲击,2018,37(23):180-189.

[5]杨媛媛.试论建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究[J].建材与装饰,2018(50):105-106.