建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

马豪

中衡设计集团华中总部(湖北)有限公司

摘 要：随着建筑行业不断地发展，建筑工程的各方各面都越来越遵循科学化、合理化的发展道路。而在高层建筑的结构体系中，剪力墙的作用变得越来越重要，如何将剪力墙结构设计得更为经济合理也越来越值得探究。剪力墙在建筑工程中其墙体结构有着不错的硬度和刚度且较强的抗震作用。在建筑结构设计中，剪力墙结构的抗震性和抵抗侧刚度良好，所以该结构方式已经成为众多建筑工程的首选，由此还增强了建筑的安全性，达到现代建筑设计的实际要求。本文指出了建筑剪力墙结构设计原则以及剪力墙结构的分类，同时针对于建筑剪力墙结构设计的要点做着重研究。

关键词 剪力墙结构设计 ；建筑结构 ；承载能力

一、引言

城市化进程的加快推进了我国建筑业发展，人们为了建筑结构的稳定性和工程施工质量得到保证，便在其中广泛应用新型的建筑结构设计，而剪力墙结构就属于建筑结构中经常设计的一种，通过应用剪力墙结构不仅提高了建筑结构刚度以及抗震性能，还可以在一定程度上增强建筑工程施工效益。然而，我们在剪力墙结构设计方面还缺少统一规范的设计方案，由此导致不同尺寸和大小的剪力墙结构出现在当前的建筑工程施工中。所以，为了提高建筑结构的性能，我们就要建筑剪力墙结构设计进行严格要求，从根本上保证其质量。

二、剪力墙结构概述及分类

1、剪力墙结构概述

剪力墙也被称为抗风墙、抗震墙或结构墙，该墙体有较好的抗震性，并且在建筑结构中可以承受水平荷载以及风荷载。剪力墙被应用于建筑工程中主要目的是加强建筑的稳定性，提高其抵抗灾害的能力，使建筑的安全性及可靠度得到充分保证。为此，剪力墙通常是选用硬度较强的钢筋混凝土作为主要材料。剪力墙结构在工程中的作用不仅体现在抗震性强及性能优越方面，更在于它的材料构成的刚度好，这些优势的存在使其被广泛应用到建筑物的建设中。

2、剪力墙结构的分类

墙体的开洞情况可以作为划分剪力墙结构种类的依据，比如：开洞大小、是否开洞等。在这一基础上可以将剪力墙结构分为以下几种：一是实体墙。这类墙体通常是墙体不存在开洞的现象，即便有一部分开洞，开洞的面积基本不超过整个墙体面积的15%，反弯以及突变等现象在墙体的弯矩图处很少会出现，而它出现的变形基本是弯曲型；二是壁式框架剪力墙。它的特点是有较大的墙体开洞面积，而且连梁线、墙肢线在设计中有相似的刚度。这种剪力墙受力后会使墙体的弯矩图产生相应的突变，还会有反弯点在大多楼层中出现；三是双肢或多肢剪力墙。概括来说，这类剪力墙的特点就是拥有较大的开口面积，或者是成列的分布洞口。虽然这样的剪力墙并没有在弯矩图处有异常情况发生，但是在整体上类似于小开口剪力墙。

三、建筑剪力墙结构设计遵循的原则

1、明确建筑剪力墙结构的高度和宽度

剪力墙结构无论是在高度上还是宽度都是比较大的，它的受力状况与柱形体结构类似。所以，建筑剪力墙结构设计的开展必须与建筑结构的受力特点相结合，还有将剪力墙结构的高度、宽度和跨度之间的比值准确的计算出来。

2、对建筑物楼层之间最小剪力系数做调整

为了能降低建筑物的重量并且加强其抗地震能力，就要在建筑施工的过程中按照所规定的系数范围来减少使用的剪力墙的数量，必须将楼层内最小的剪力系数严格的控制在规范要求的设计范围内。

3、分析整体结构截面的承载能力

剪力墙结构设计人员在设计和计算时，需要先明确墙体结构的垂直和水平方向的作用力，只有明确这一点，才能进行系统分析结构截面的承载力。按照这一做法就能在剪力墙结构的应用时更好的达到建筑设计要求，使建筑结构不仅在稳定性方面得到增强，还有利于质量的提升。

4、调整剪力墙连梁超限

该原则主要指的是剪力墙的整体设计过程中，遵循剪力墙结构的设计标准，一般要求其连梁的跨高比值应该大于2.5，如果小于2.5就易出现墙体的剪力值及弯矩超出有关技术规定限值的现象。不仅如此，绝大部分剪力墙的连梁跨度会超出比值到5，这种情况下为了能完成其连梁建设，就要利用框架梁的方式得以实现。对于超出比值在5―6范围内的情况来说，为了避免其墙体刚度有变化，那么剪力墙的剪力或弯矩将有异常出现，并且超出规定的要求。所以，剪力墙结构设计时应该对连梁的超限做出一定调整，尽可能减少建筑工程的资金成本投入。

四、建筑剪力墙结构设计的要点

1、剪力墙的平面布置

由于墙型不同，其特点也不同，所以设计建筑剪力墙时就要依据实际情况进行，再根据不同的墙体中内力分布状态和受力特征等进行合理的钢筋搭配设计。首先，钢筋混凝土墙板是剪力墙荷载功能中用来承受荷载的，自身作用较为明显，不管方向如何，水平的、竖向的都要用到钢筋混凝土墙板。此外，要按照建筑物平面主轴方向来布局剪力墙。如果剪力墙正处于集中压力荷载的影响下，就要必要将暗柱设置于其内部，再将暗柱和纵向钢筋连接起来，将它们的连接方式标注出来，如果没有暗柱，就需要测算出局部的受压能力。其次，加强计算收缩力或

温度较大地方的钢筋承载能力。如果抗震作为主要功能，需要在剪力墙结构设计时不断的丰富平面布置形式，以此达到抗震性能提高的目的。再次，要求剪力墙设计时做到平面对称，这样就能保持剪力墙的自重中心和刚度中心处在同一个位置上，剪力墙扭矩从根本上得到降低。

2、控制剪力墙的数量

剪力墙被用于建筑工程中起到的作用就是提高了建筑物的整体性能，通过设计剪力墙结构使得建筑物更具稳定。对于建筑来说，剪力墙是一个主要部分，但是由于钢筋混凝土是剪力墙的构成主材，质量高、密度大，为了使建筑物的自重降低，从而提高其抗震性，就要加强控制剪力墙的数量。设计剪力墙结构时应该实行均匀排列，进行双向布置，并且保证呈对称分布的状态，还要保证合适的数量。

3、考虑剪力墙结构的安全性

剪力墙结构的建设从根本上说就是要提高建筑的抗震性能，使建筑物的施工安全得到保障。反之，设计剪力墙结构时保证其安全可靠度有利于最大程度的发挥出剪力墙结构的应有功能，最终达到经济合理的设计要求。

4、把控剪力墙连梁材料

在剪力墙结构的构成中，连梁这一部分是不容忽视的，该构件的耗能较大，它能促使剪力墙结构提升刚度、增强抗震性以及延性。所以，要求建筑剪力墙结构设计中对连梁的应有承重力要准确的计算出来，以保证连梁的弯曲破坏发生于破坏剪切之前，结构更安全。要注意所选用的连梁材料必须是符合建筑行业业内的标准要求的，使用的钢筋必须要合理、科学，只有在这种情况下，建筑才能更稳固、更安全。

5、加强边缘构件的设计

当前的剪力墙结构设计将边缘构件作为其中的一个重点内容，矩形截面剪力墙如果有约束边缘构件就要比无约束边缘构件的剪力墙更具优势，主要体现在基线承载力强，可以比无约束情况提升40%。在类型方面，主要分为两种边缘构件，即：约束边缘构件、构造边缘构件，而我国在实际应用中必须结合建筑工程的实际情况对其做出相应的设置。

结语

通过上述分析可知，在建筑结构设计方面，剪力墙结构的功能优势非常明显，实际应用较为广泛，其也是影响建筑结构安全稳定性的重要因素。基于此，在设计方面需要重视与实际情况相结合，严格依照规范要求，加强各参数的合理设计。尤其需要注意剪力墙结构的关键部位，选择合理的设计方案，加强平面布置等细节控制，充分发挥出剪力墙结构的应用优势。在建筑工程中剪力墙结构的作用是不可忽视的，作为建筑从业人员为了做好剪力墙结构设计工作，就要学会新技术以及剪力墙结构的相关理论，并且对剪力墙结构的应用技巧及设计原则能全面掌握，促使建筑结构可以得到进一步优化。

参考文献

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[3]田琦.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].中华建设，2016（3）.