分析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

楼晓刚

【摘要】近几年，国内城市化的脚步不断加快，城市人口也大幅度增加，这也为建筑行業的发展提供契机。随着市民对住房要求不断提高，剪力墙也得到广泛应用。剪力墙俗称抗震墙，墙体刚度较大，并且无需使用较多钢量，具有可靠性强以及造价成本低等优势。本文对剪力墙的主要设计要求进行分析，结合剪力墙的实际应用，从剪力墙布置、墙肢处理、连梁处理、钢筋处理以及边缘构建处理入手，并提出优化措施，旨在为建筑行业人员提供参考。

【关键词】结构设计；设计要点；优化措施

剪力墙结构是国内建筑设计常用的结构形式，并具有较强的抗震效果，可保证建筑的安全性。但从目前剪力墙的使用情况来看，一方面剪力墙在应用中频繁出现松动，给居民安全造成威胁；另一方面剪力墙的施工成本过高，给施工单位带来成本压力。究其原因，主要是国内剪力墙设计技术尚不成熟，不能结合建筑要求合理选择剪力墙厚度、高度以及施工材料。因此，建筑行业应对剪力墙设计给予高度重视，以此发挥剪力墙的实际效果。

一、剪力墙概述以及设计要求

（一）剪力墙概述

剪力墙是一种规模大、厚度小的墙体，剪力墙的独特结构使其可承受较大承载力。就剪力墙结构来讲，其形状呈板状，与柱子的受力情况相似。对建筑工程而言，剪力墙结构具有重要作用。设置剪力墙的目的是为了抵抗荷载，包括地震等外力，以此支撑上层建筑。因此，设计师在构建剪力墙结构时，应突出剪力墙的优势，包括刚度强、承载力大等特点。同时，还需参照建筑的性质以及使用要求，选取最优的剪力墙结构，为建筑单位创造更大效益。

（二）长度要求

通常来讲，墙肢长度应低于7.8米。为增强墙体的延伸性，可将墙体设计成延性剪力墙，但应确保高宽比不低于2。对于部分长度较长的墙体，可利用开设洞口的方式将墙体均匀分成连肢墙，以此保证墙体的高宽比。

（三）厚度要求

对于剪力墙厚度来讲，应依照国内抗震规定来确定墙体厚度。在实际设计中，如果遇到结构或性质较为特殊的建筑物时，应根据概念进行设计，将剪力墙的轴压比值控制在标准范围，使剪力墙达到最佳效果。

（四）计算要求

第一，受力分析。由于剪力墙属于平面构件，不仅要承受水平剪力以及水平弯矩力，还要承受竖向压力。因此，在构建墙体结构时，应全面分析墙体的受力情况，以此保证剪力墙的抗外力效果。第二，平面搭接。从剪力墙的实际受力情况来看，墙体平面内的承载力较大，平面外的承载力较小，且平面外刚度小于平面内刚度。将平面外梁体以及剪力墙相连接时，往往会产生平面外弯矩。如果没能提前验算墙体平面外所受的承载力以及刚度，可导致剪力墙受力不均。因此，在构建墙体结构时，需避免将剪力墙以及平面外梁体相连接。第三，高度控制。通常来讲，连梁跨高应超过2.4米，以避免弯矩以及剪力过大。如果连梁跨高超过5米，应根据架梁标准来确定剪力墙结构，避免折减墙体刚度；如果连梁跨高超过6米，可适当减小墙体刚度，以此降低工程造价。

二、剪力墙的应用要点

（一）剪力墙布置

在布置剪力墙时，应遵循均匀对称的布置标准，保证剪力墙的刚度中心点以及重力中心点能够吻合，以此减少扭矩。与此同时，将内部剪力墙以及外部剪力墙相对直，以此降低不均匀应力。除此之外，在布置剪力墙的走向时，尽量将墙面沿着主轴方向进行布置，并进行双向布置。由于剪力墙属于抗震墙，在布置中需注意一点，切忌将剪力墙布置成单向墙的形式，以保证剪力墙可发挥出更大的抗震作用。如果要降低剪力墙的施工成本，可适当降低剪力墙的抗侧力刚度。

（二）墙肢处理

通常来讲，由于材料因素，剪力墙往往具有较大刚度以及一定延伸性。在设计中，应重点考虑剪力墙的延伸性。从剪力墙的实际使用情况来看，一些剪力墙在使用中会出现较大弯曲。长期以往，墙面就出现脆性损坏。对此，可在达到承载要求的前提下，采取分层间隔的形式，将剪力墙分层布置，可增强剪力墙的承载力。对于长度超过7.5米的剪力墙，可将开计算洞以及开施工钎等技术联合使用。开施工钎主要是在墙体表面留洞，在施工结束后再将墙洞砌满。

（三）连梁处理

连梁是建筑中不可或缺的构件，并能起到承重的效果，以此增强剪力墙的刚度、抗震性以及延伸性。在选择剪力墙结构时，应重点考虑连梁的承压力，以此保证剪力墙的稳定性。

（四）钢筋处理

通常来讲，剪力墙的水平配筋率以及垂直配筋率应高于0.2%。当配筋率小于0.2%时，剪力墙就无法抵抗四级地震。如果只要求剪力墙具备抗三级地震的性能，可将剪力墙的水平配筋率以及垂直配筋率增加至0.25%，使剪力墙在具备抗三级地震的基础上保持墙体的稳定性。

（五）边缘构件处理

边缘构架是增强剪力墙延伸性的关键部件，并可避免剪力墙发生水平位移。在选择边缘构件时，可选择优质的端柱以及暗柱，以此增强墙体的抗剪力。

三、剪力墙的优化措施

剪力墙的主要作用是为了支撑上层建筑，并具有较强的抗震性。通常来讲，业主无法对剪力墙的结构进行破坏。如果剪力墙出现松动，就表明在剪力墙设计中没有考虑诸多因素，导致墙体不够牢固。因此，在设计墙体结构时，需对剪力墙结构进行优化。

（一）结构特点

就剪力墙的主要特点来讲，剪力墙结构在平面内刚度以及承载力等方面有着较大优势，并体现在侧向刚度、不会突出梁柱、整体性较好以及侧移较小等方面，便于业主对室内进行设置。这种结构容易产生剪切变形，并且平面外的部分相对薄弱。同时，剪力墙结构相对复杂，受力情况较为繁琐。

（二）优化措施

从历次地震情况来看，如果剪力墙有着较强刚度，往往受到的震害也较轻。但为了降低造价成本，只需将结构刚度控制在标准范围即可。在对剪力墙结构进行优化时，可采取相关技术使墙体均匀受力。通常来讲，剪力墙的可靠性较好，并且每个结构均可发挥作用。因此，在优化过程中，应将工程造价以及可靠性作为重点内容，并结合造价以及使用性能对结构进行适当调整。就节省造价来讲，可从原材料以及技术入手。例如，在不影响建筑可靠性的基础上降低材料的含钢量，可节省原材料成本。

结语：

本文对剪力墙进行分析，并从设计要求、应用要点以及优化措施进行考虑。就设计要求来讲，墙肢长度应低于7.8米，高宽比不低于2，依照国内抗震规定来确定墙体厚度，并从高度控制、受力分析以及平面搭接三方面进行计算。就应用要点来讲，应将剪力墙以均匀对称的形式进行布置，在达到承载要求的前提下，采取分层间隔的形式，并合理选择连梁、钢筋以及边缘构件，以便让剪力墙更加牢固。就优化措施来讲，应将工程造价以及可靠性作为重点内容，并结合造价以及使用性能对结构进行适当调整，在保证性能的基础上降低造价成本。总之，随着剪力墙设计技术不断成熟，剪力墙结构必将在建筑工程中发挥更大作用。

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