建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探析

夏红光

【摘要】文章分析剪力墙结构设计的原则，并以某建筑工程为例，探析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的实践应用，旨在为类似建筑工程的剪力墙结构设计人员提供参考。

【关键词】建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用

随着城市化進程的快速发展，人们对居住和工作环境提出了高要求，建筑结构设计也不断的推陈出现，剪力墙结构具有较高的刚度、良好的抗震性能、较小的侧移能力等优点，致使其被广泛的推广和应用在多层以及高程建筑结构设计中。

一、剪力墙结构设计的原则

剪力墙结构主要由连梁、墙肢两种结构组成，具有较高的刚度以及良好的抗震性能，其在建筑结构中的作用是抵抗各种荷载，尤其是水平地震作用、荷载以及雪荷载等，是建筑物的主要支撑结构，为了保证剪力墙结构在建筑结构中充分的发挥作用，在进行剪力墙结构设计时应该尊徐以下几个原则：

1剪力墙结构设计时需要考虑墙体整体结构作用，以及墙体垂直方向和水平方向上的作用，同时还应该计算正截面荷载力，并且需要对斜截面的受力状况进行分析与验算。如果建筑物墙体受到的荷载作用比较大并且集中，需要对该部分的局部受压荷载力进行计算。

2剪力墙结构在平面内的实际承载力和刚度相对较大，在平面外的承载力和刚度则相对较小，导致连接平面外梁和剪力墙时很容易出现墙肢外弯的现象，因此在设计的过程中应该尽可能的避免两者发生连接，如果工程需要必须进行连接，则必须采取一定的保护措施。

3剪力墙结构设计时必须考虑宽度和高度，对于剪力墙结构来说，其宽度和高度相对较大，厚度相对较小，其形态与柱子结构相似，外形类似板状，因此应该根据外墙的厚度以及长度的比值进行剪力墙结构的设计，当比值在3-5之间时，应该按照双向受压结构设计，这样能够更好的满足剪力墙结构具有延伸性、非弹性和弹性等需求；当比值小于3时，通常按照柱体结构要求进行设计。

二、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的实践应用

1工程概况。文章以某建筑工程为例，该建筑工程为15层住宅楼，该住宅的安全等级为二级，Ⅱ类场地，抗震设计分类为丙类，地基基础设计等级为乙级，建筑的使用年限为50年，抗震设防烈度为8度，采用纯剪力墙结构，现浇剪力墙结构，结构阻尼比为0.05，修正之后的风压为0.42KN/㎡，整体建筑结构设计考虑了水平地震作用、雪荷载、风荷载等。

2剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析

2.1剪力墙结构设计方案。建筑结构设计中的剪力墙结构设计，通常采用两种剪力墙结构设计方案，即短肢剪力墙结构方案和传统现浇剪力墙结构方案，需要根据建筑层数确定合理的结构设计方案，剪力墙结构设计方案如下所示：

2.1.1 20层以上建筑结构。对于建筑层数超过20层的建筑工程，采用传统的现浇剪力墙结构设计方案，主要是因为建筑的高度相对较高，建筑结构体系的结构顶点位移、底部剪力系数、层间位移等都难以控制，如果采用短肢剪力墙结构设计方案，很难满足相关的限制要求，需要采用传统的现浇剪力墙结构设计方案。

2.1.2 20层以下建筑结构。对于建筑层数筹低于20层的建筑工程，采用短肢剪力墙结构设计方案，主要是因为对于20层以下的建筑工程，短肢剪力墙结构设计方案具有以下两个方面的优势：一方面，短肢剪力墙结构的承载能力能够充分的发挥，不仅能够提高建筑结构的承载能力，同时还能有效的降低建筑成本，短肢剪力墙结构设计方案节约工程成本的原因主要表现为：（1）降低了结构刚度，相应的降低了由于水平力导致的结构反应大小，降低了建筑物基础和上部结构的费用支出；（2）降低建筑结构自重，相应的降低了建筑上部结构截面，上部结构钢筋、混凝土等材料的使用量降低，降低了该部分的费用支出；（3）短肢剪力墙面有限度开洞，钢筋混凝土被造价低的其他材料所代替，有效的降低工程成本；另一方面，短肢剪力墙结构存在开洞，能够有效的降低建筑结构自重，在地震作用下剪力墙结构的地震反应也相对较小，提高建筑的抗震性能。

2.2剪力墙结构设计要点分析。剪力墙结构设计要点主要包括以下几个方面：

2.2.1剪力墙数量控制要点。剪力墙结构在建筑结构中的作用是承受地震、风荷载以及雪荷载等作用导致的水平荷载，但是在建筑结构设计中，并不是剪力墙的数量越多越好，在建筑结构设计过程中，为了降低建筑结构的自重，同时增加建筑结构的抗震性能，应该尽可能的控制剪力墙的数量，通常状况下，剪力墙结构在建筑结构设计中的应用，应该根据工程需要选择适当的数量，并进行均匀和对称的布置。

2.2.2剪力墙结构计算要点。在进行地震作用下楼层最大层间位移的计算时，应该以楼间弯曲变形为主。因此，对于高层建筑来说，应该尽可能的降低扭转变形量，同时不能只根据层间位移不足盲目的增加构件的刚度。设计师在剪力墙结构的实际设计中，当看到某方向的层间位移不足时，应该增加该层的侧向刚度，如果剪重比与规范值相近则不考虑结构刚度，如果剪重比过大，则不能降低另一侧的结构刚度，如果剪重比减小，则地震作用也相对较小，更能够满足建筑需求。

2.2.3剪力墙的平面布置要点。通常状况下，剪力墙结构的全部水平力和竖向荷载都是由钢筋混凝土承担的，因此剪力墙结构必须沿着平面主要轴线的方向进行布置。为了保证剪力墙的刚度中心和质量中心的一致性，在剪力墙的平面布置中，剪力墙的平面应该尽可能的对称设计，这样能够有效的降低剪力墙的扭矩作用。

2.2.4剪力墙薄厚设计要点。建筑结构设计的剪力墙薄厚设计应该严格的按照以下标准进行：（1）对于抗震等级为一、二级的剪力墙结构，剪力墙底部加强的厚度不应小于200mm，同时不宜小于层高或无支长度的1/16，其他结构的厚度不应小于160mm；（2）对于抗震等级为三、四的剪力墙结构，剪力墙加强位置的厚度不应小于160mm，同时不宜小于层高的1/20。

2.2.5剪力墙钢筋的设计要点。在剪力墙结构设计的过程中，钢筋设计和施工占据着非常重要的地位，考虑建筑工程的抗震设计要求，在进行剪力墙钢筋的构造和分布设计时，应该遵循以下要求：（1）对于四级和非抗震标准，水平和竖向方向分布的钢筋配筋率不能低于0.20%；（2）对于一、二、三级的抗震标准设计时，应该保证剪力墙水平和竖直方向的钢筋配筋率不能低于0.25%。

2.2.6剪力墙结构设计的其他要点。剪力墙结构设计的其他要点包括以下几个方面：（1）工程造价要点，为了尽可能的降低建筑工程总造价，应该从建筑施工材料、施工工艺等方面进行控制，例如在对建筑结构的剪力墙结构进行设计，施工材料的含钢量不能超过规定的范围，在不影响建筑工程整体性能与使用寿命的基础上，充分的发挥施工材料的最大用途，这样不仅能够实现对建筑结构的优化设计，同时还能降低工程造价；（2）安全要点分析，剪力墙结构在建筑结构中的主要作用包括承担地震作用、风荷载作用以及雪荷载作用等，提高建筑的整体抗震性能，进而保证建筑工程的安全性，因此，剪力墙结构设计过程中，首先应该保证剪力墙结构的安全性，这样才能够最大化程度的发挥剪力墙结构的功能，达到经济、合理的设计目的；（3）剪力墙结构设计的施工要点，为了保证建筑质量，应该保证剪力墙结构能够顺利的施工，这是保证剪力墙结构发挥作用的基础保障。

结束语

剪力墙结构具有抗震能力强、安全、可靠、节约成本等特点，在建筑结构设计中发挥着至关重要的作用。因此，文章针对建筑结构设计中剪力墙结构设计原则和实践应用的研究具有非常重要的现实意义。