建筑结构设计内剪力墙结构的运用分析

■蒋耀勤 ■宜兴市建筑设计研究院有限公司，江苏 宜兴 214200

多层和高层建筑的不断涌现，作为现代建筑中重要的组成部分剪力墙结构也随之被广泛的应用。建筑中墙是一种应力传导的重要纽带，其强度、刚度、延性等都会对建筑的稳定性以及剪力墙的性能产生巨大的影响。剪力墙结构中梁柱的承载形式将被改变，如果可以对结构的内力进行控制其可以承担主要载力的承担机构。剪力墙结构主要性能优势使其在小高层建筑中起到了更好的抗震性能以及适应性。

1 剪力墙的特征分析

剪力墙最初的使用功能就是在建筑结构中承载一定的风载荷，同时也可作为抵抗地震作用中的水平载荷的墙体。虽然剪力墙在墙体结构中剪切变形大且平面布置不能灵活控制限制了剪力墙的应用，但是其承载力以及平面内的刚度强，同时承受水平载荷以及竖向载荷的性能较强，与框架结构配合可以为建筑提供较好的承载性能。

2 剪力墙运用的基本原则

当建筑物中的竖向承重构件需要由墙体承担时，剪力墙既承担水平构件传来的竖向荷载，还能承担风力或地震作用传来的水平地震作用，能够可以更好的满足建筑载荷;结构形成的墙面平整，可以很好的包裹梁柱结构，对于室内的空间利用较为有利;经过合理的设计，剪力墙结构可以在建筑中起到抗震的延性作用，因此剪力墙在小高层的建筑中应用较为广泛，也取得了较好的效果。在实际的设计中，一些设计不能按照剪力墙的结构进行分析与结合，仅仅依靠规范的要求进行设计和选择，对于刚度选择不能因地制宜。因为实际情况是结构刚度不是越大越好，剪力墙不是依靠数量取胜，结构刚度一味的增加其在地震中所起到的延性作用将降低，不能保证安全也给工程带来了更大的成本支出。所以在设计中必须考虑剪力墙设计的基本原则，这样才能保证其功能发挥。

2．1 数量控制

剪力墙在结构中整体性较好，具有较大的刚度且水平位移小，可以最大限度的满足结构的性能需求。近些年高层建筑以及住宅都选择了剪力墙结构作为其主要的承载系统。但是在工程中设计人员会按照经验以及实际情况分析选择剪力墙的应用形式和数量等。其中数量选择就成为一个重要的基本原则。设计工程师如果安排过多的剪力墙则会导致其不能充分发挥其真正的作用，反而为成本支出背上不必要的负担。所以对剪力墙的数量选择是工程实践的重要原则之一，选择数量的时候应注意对建立起的自重以及短肢剪力墙的刚度进行分析，控制最小剪力系数，以此控制剪力墙的合理数量。

2．2 楼层间剪力控制

剪力墙在设计中应考虑楼层之间的最小剪力系数。在施工中要求降低房屋的自重，且保证建筑的抗震性能。由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。在基础上对剪力墙进行大开间的处理，让剪力墙的侧向刚度增加。这样才能合理的控制工程的成本支出。

2．3 剪力墙连梁超限调整

剪力墙在建筑应用中，其设计的要求是剪力墙跨高比例在一定范围内进行总体规划。如果跨高比例小于2．5则容易出现一种剪力墙和弯矩超过规定的情况，即超限。所以剪力墙在设计中基本应遵照剪力墙结构的连梁跨高比小于2．5的基本原则、但是应注意的是剪力墙获的连梁跨高比例不是越大越好。例如:某工程中保证了剪力墙刚度固定的原则，设计时选择剪力墙的连梁跨高比为5-6之间，但是在实际设计计算时发现其剪力或者弯矩都会出现超限的情况。而这样的选择直接导致剪力墙设计出现了不满足实际需求的情况。所采用的克服措施是剪力墙的连梁跨高比超过5的时候，剪力墙就应选择框架梁进行调整，以此满足建筑设计的基本需求。总体看，剪力墙结构的设计应当对剪力墙连梁的超限情况进行充分考虑与调整，一方面保证剪力墙建筑的施工可行性与质量保证;一方面对建筑所支出的投资成本加以控制，达到双赢的效果。

3 剪力墙结构设计的运用

3．1 合理处理大墙肢

建筑结构中剪力墙必须突出其延性作用，剪力墙的宽高比也应，按照一定的要求进行设计，经验表明比例小于2的时候，剪力墙的延性较好，容易受到弯曲破坏，从而剪力墙不易受到剪切而破坏。但是如果剪力墙的长度增加，为了保证剪力墙都可具备一定的延性，确保每个独立墙段的剪力墙满足建筑结构的需求，一些剪力墙的宽高比会大于2，此时如果要保证剪力墙的延性就必须进行开洞，减小剪力墙因为弯矩而出现裂缝，保证钢筋的支撑效果、如果墙肢的长度较长，则整个建筑楼层的载荷都会有长墙肢进行承担，地震时最先破坏的也就是这些较长的墙肢，偏小的墙肢配筋不足也不能起到承载作用，所以墙肢会出现大范围的破坏，要克服这个问题就必须在墙上进行合理的开洞以满足设计和应用需求。

3．2 平面布置合理

在建筑设计中，剪力墙的结构应进行合理的平面设计，设计过程中应考虑利用主轴作为中心进行辐射式的布置，布置剪力墙的平面位置时，应按照对称和均匀的原则进行。使得建筑的墙体和与质量中心、刚度中心重合。对每一面墙都应进行设计处理，减小剪力墙扭曲的程度。剪力墙结构的抗侧力的刚度应进行合理计算，不能过大，应平衡剪力墙承载和抗侧力的能力，增加空间利用效率，控制剪力墙的密度。

3．3 其他设计要点

建筑设计中结构设计较为重要和基础，要保证建筑的稳定性，就应考虑综合性的因素。剪力墙的设计也应被优化。应先保证剪力墙的施工便利性，即剪力墙可以顺利施工，同时也应充分考虑剪力墙的安全性问题，剪力墙的主要功能就是帮助建筑提高抗震能力，保证建筑的整体安全性。因此设计中必须考虑剪力墙的安全性和可靠性，使得剪力墙在地震中起到削弱地震能力的效果。最后还应考虑剪力墙的造价问题，在工程中造价和利润有直接的关系，因此在剪力墙设计中，应考虑材料和工艺等问题，如剪力墙设计中原材料的用量钢应尽量控制，在保证安全性的前提下，最大限度的节约材料，以此实现对剪力墙的优化设计。

4 结束语

建筑设计中选择利用剪力墙为主体结构基础，就是因为其具有较好的抗震性和抗侧向力的刚度。目前在我国的建筑设计中尤其小高层的建筑中应用较为广泛。其使得建筑结构得到优化，促进建筑质量提高。但是综合上述分析，其在应用中应遵照基本原理以及相关原则，把握剪力墙的实际性能和需求，充分考虑实践对剪力墙结构形式的需求，这样才能保证设计合理性。最后还应充分利用计算机等措施对剪力墙设计进行创新和新技术结合，以此促进剪力墙以及其他建筑结构设计的优化，提高建筑设计的应用价值。

［1］李敏，罗联训．分析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用［J］．江西建材，2014(5):34．

［2］杨春．建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析［J］黑龙江科技信息，2014(5):7-9．