剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析

吴建文

前言

剪力墙结构在建筑设计中十分常见，在不断地运用到实际建筑设计的同时，也在进行着技术的改进和提高，并结合具体建筑整体结构制定不同的设计方案和施工方案，在保证建筑质量和墙体安全性能的基础上，尽量降低建设成本，从而获得更高的经济效益。

1 高层建筑剪力墙结构的设计原则

当前建筑结构形式具有多样化的特点，但剪力墙结构不仅整体性较好，而且结构刚度较大，特别是在水平状态作用下的荷载力不易引发剪力墙结构变形的发生，在当前高层建筑结构设计中剪力墙结构受到普遍的青睐，应用也越来越广泛。剪力墙结构作为当前高层建筑应用最广泛的结构，在对其进行设计时，需要准确对其进行计算，同时还需要从整体性的角度来对剪力墙结构的横纵向进行分析，对多种计算方式进行合理利用和调整，同时做好建筑工程配筋的设计工作。剪力墙结构在高层建筑应用过程中，需要对其连梁跨度比进行有效控制，最适宜的数值需要保持在2.5 以上，而且还要对剪力墙结构中出现的剪力问题进行有效的避免，使其弯矩保持在规定的范围之内。通过优化设计剪力墙结构后，还需要对其使用状况值进行确定，从而有效的保证剪力设计值和连梁弯矩保持在较好的状态，确保剪力墙结构安全性和稳定性的提升。另外还需要加强对剪田和墙构建数量设计方案的优化，有效的规避剪切变形问题的发生，确保剪力墙竖向构建刚度能够得到有效的控制。

（1）通常情况下，剪力墙自身高和宽要比厚度大很多，剪力墙自身具有几何特征，所以在实际的剪力考虑过程之中，可以将剪力墙模拟为柱子，但是在实际使用过程之中，两者还是有区别的。在现实之中之所以会有差别的存在，肢体长度和厚度比值在实际之中仍然存在差异，当相应的比值不超过3 时，可以将误差最小化，也就是可以直接通过进行模拟柱形进行相应的设计，如果超过了3 但是小于5 就应该将剪力墙设计模拟为异形柱进行处理。

（2）剪力墙在结构之中属于平面件，在实际工作之中，不仅要承受水平方向的水平剪力，同样应该承受弯矩，再需要进行竖向压力的承受。在实际的设计过程之中，剪力墙设计需要满足抗震的要求，也就是需要刚度方面的考虑，同样应该考虑延伸性，这种延伸性需要承受非弹性的反复循环过程，剪力墙结构需要承受如此的应力要求。

（3）剪力墙在设计过程之中，如果在同一平面内完成设计，其所承受的承载力也就相应变大，所以在实际过程之中应该注意其刚度要求，刚度问题会导致连接剪力墙的相应构件出现自身的问题，这些就需要在实际的工作过程之中，注意这方面的相关问题，如果在设计之中剪力墙必须和梁进行连接，便需要在设计之中体现对于应力方面的保护措施，防止因为剪力墙的刚度不够，而引发的各种安全事故。

2 剪力墙的种类以及特征

对于剪力墙自身而言，按照剪力墙是否需要开洞可以将其划分为以下几种：整体小开口剪力墙、实体墙、壁式框架墙、双肢剪力墙、多肢剪力墙等。不同种类的剪力墙因为自身的结构特点，在实际的工作之中受力特点不同，在具体的选择过程之中，应该充分分析建筑结构的实际情况进行有效选择。剪力墙自身的综合特点便是安全可靠，其通过对于应力进行更为良好的应对，帮助自身建立了更为良好的相应效果，针对综合剪力墙的特征而言，主要分为：抗侧位移刚度大，而且即使发生侧移，侧移位移也相对较小；发生地震过程之中，抗震能力较强，剪力墙可以通过吸收震感来减少地震带来的破坏力；如果在建筑结构之中采用剪力墙结构，很好的保证墙面的光滑平整，但是在实际应用中，因为剪力墙的应用较为繁琐，所以其往往带来的便是高昂的造价成本。所以相关工作人员更应明确各种剪力墙的具体功用，在实际的应用过程之中，帮助建筑结构进行更为良好的自我提升，充分遵从剪力墙的自身特征，应用得当，将有限的资源进行最大程度利用，并且在工作之中一定要保证建筑结构的安全性能，这是一个大难题，也是值得每个设计人员思考的难题。

3 剪力墙结构设计及计算的优化措施

3.1 剪力墙结构设计的优化原则

在剪力墙的结构设计过程之中，通常情况下，剪力墙需要沿着主轴方向或者其他方向进行两方向的布置，这种布置方式的好处便是使剪力墙形成了一定的空间结构，针对于防震的剪力结构墙设计，避免剪力墙布置过程之中过于单一，进而出现单一剪力墙刚度不够的情况，两个受力方向刚度应该相互接近，并且具有一定的空间，充分保证其工作性能。在正常的设计过程之中，剪力墙一般具有较大的承载力和抗侧刚度，为了保证剪力墙可以正常使用，应该保证结构具有良好的侧向刚度。剪力墙在竖向布置上应该沿着房屋高度进行通高布置、上下对齐，使得剪力墙的相关数据严格遵守墙体的相关高度，并且得到良好的利用，保证剪力墙在竖向方向上刚度有效得到减小，进而可以避免竖向刚度出现突变情况，导致剪力墙不能达成自身的有效目的，而且在竖向进行合理布置，很好的保证了经济使用，而且能满足现代建筑结构的相关要求。对于一些较长的剪力墙而言，应该开设洞口，并将剪力墙进行分割，一般情况下分割成长度相等的几段墙面，在这些被分割的墙段之间应该采用弱梁进行连接，每个独立墙段的总高度和截面高度应该按照一定的比例分配，避免因为出现剪力，进而出现脆性的剪切破。在进行抗震结构的设计过程之中，应该避免形成墙肢，并且注意对于剪力墙的实际增高过程，充分保证剪力墙的自身工作效果。

3.2 剪力墙结构计算的优化原则

在进行规范计算过程之中，进行相关多地震作用的楼层最大层间位移过程之中，应该将楼间的弯曲变形作为主要计算目标，计入扭转变形的相关作用，在实际计算过程之中，不需要扣除结构整体的弯曲变形。所以在实际的设计过程之中，尽可能的缩小相应的扭转变形，而且落实到实际剪力墙的假设过程之中，不应该盲目的进行构件强度的增加。在实际的设计工作之中，一些设计人员在出现层间位移不足的情况进而会进行侧向刚度的提升，这是一种饮鸩止渴的解决办法，所以在实际工作之中并不可取。落实到实际工作之中，应该注意剪重比的规范限制，如果剪重范围过大，应该减小与其对应的另一侧的结构强度，使其减重比进行合理化的减小，通过这样的工作，很好的减小在实际之中的减重比，地震作用同样会相应的减小，在实际设计过程之中达成相应的使用效果。

4 结束语

综上所述，建筑剪力墙结构设计对整个建筑项目的施工质量保证具有关键性作用，必须重视对设计技术的研究和不断探索。另外，建筑的各部分结构之间是具有精密联系的，不能将其切割、分立，要利用剪力墙结构设计将整个建筑的各部分进行联合，使其成为一个统一的整体，这对提高建筑的结构质量具有重大意义。

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