剪力墙结构设计在建筑工程中的应用研究

李兴国

摘要：目前，在建筑工程中，好的设计能够促使工程良好发展。而剪力墙作为建筑结构设计中常见的技术，其具有较好的抗震能力与抗侧刚度，因而在各种建筑当中得以广泛应用。在实际应用当中，设计人员应当对各种因素进行全方位的綜合考虑，下文主要就建筑工程中剪力墙结构设计应用进行研究。

关键词：剪力墙；建筑工程；结构设计；应用

前言

现如今，随着人们对建筑物要求的不断加强，因此为了满足人们对高品质住宅建筑结构的需求，不仅使建筑物在外观设计上追求样式的创新，对于空间结构在保证建筑物功能的基础上设计的更加趋于人性化、美观化，在这种建筑时代背景下，建筑师为了满足城市居民对建筑结构的新要求，在建筑行业发展中不断去创新建筑物的结构模式，而这便使剪力墙结构在建筑结构设计中得到了广泛应用。剪力墙在实际应用中具有结构刚度大、整体性好、抗震性能强等特点，由于剪力墙结构的多项优点使其得到了建筑企业和业主的欢迎，但是建筑行业在实际应用中要认真分析其优点和缺点，这样才能更好地提高剪力墙结构的综合利用率。

一、剪力墙结构的含义及其分类

1.剪力墙结构含义介绍

目前，剪力墙结构设计广泛应用于建筑工程之中。常见的剪力墙结构高和宽等方面尺寸相对较大，但是在厚度方面却相对较小，这些特点都决定了剪力墙结构的几何特征和受力形态，它的几何特征和板有很多相似之处，但是其受力状态却和柱子有着惊人的相似之处，但是剪力墙结构在比值上与柱子有着很大差异性。剪力墙结构中的墙是一个平面结构，墙在实际上承受着平面作用下的水平剪力和竖向压力的双重力量，地震作用和风载下，剪力墙结构如果只能满足刚度强度是远远达不到要求的，其在实际应用中还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量消耗、控制结构断裂不倒等方面的要求，所以在常见剪力墙结构设计过程中都是以延性弯曲型为主。

2.剪力墙结构的分类

根据剪力墙结构的特点可以将其划分为四个类型，主要是将剪力墙是否开洞及其开洞大小作为分类依据，实体墙又被称为截面剪力墙，其在实际上不开洞或洞口面积小于15%，这一类剪力墙结构的变形主要以曲型为主，而且在整个墙肢高度上弯矩图既没有弯点，也不会在使用中发生突变。第二类是整体小开口剪力墙，虽然这种类型剪力墙结构的开口比较小，但是其开洞面积却己经大于15%，整个剪力墙结构的变形是以弯曲型为主，但是在整个墙肢高度上却没有存在反弯点，弯矩图的主要位置在实际上发生了突变。第三类是双肢或多肢剪力墙，这个类型的剪力墙结构一般开口较大，或者是其洞口成列分布，虽然这类剪力墙结构在开口上与小开口剪力墙结构有所不同，但是这两种类型剪力墙结构的手里特点十分相似。第四类是壁式框架剪力墙结构，这种剪力墙结构的洞口尺寸相对较大，连梁线和墙肢线的刚度较为接近，其受力墙的变形是因为受到剪切型影响，这种剪力墙结构的手里特点和框架结构较为相似，但是其应用到高层建筑结构中会出现反弯点，弯矩图在楼层的地方也会产生突变。

二、简析剪力墙结构的优劣势

简言之，无论什么事物其本身都有好与不好两面性。就目前来说，在建筑结构设计中，剪力墙因其整体性强、坚固性好以及节省钢筋资源等优势被广泛肯定和采用，然而这些优势却并非不可替代，随着建筑物室内结构设计的越发创新性以及室内分隔墙的增多，在不利用剪力墙结构设计的情况下将载压墙体和分隔墙以现混凝土浇筑方式进行进行结构设计，也能够起到剪力墙结构的经济性和实用性特点，而且还能将室内结构有效而美观的进行划分另外，剪力墙机构虽然对钢筋资源能够有效节约，但是却大量消耗混凝土资源，在资源消耗的同时大大增加了墙体本身的自重，难以破坏和变形，在地震等灾害发生时，极易发生墙体整体坍塌或脱落的现象，存在一定的安全隐患。

三、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用原则

1.楼层之间最小剪力系数的调整

建筑结构设计中为了减轻结构的自身重量，避免地震发生时导致严重的后果，所以在其结构设计过程中应该在短肢剪力墙可以承受的第一振型底部地震倾覆力矩，占房屋建筑结构总底部地震倾覆力矩不能超过40%的前提下，可以根据实际要求减少剪力墙结构的布置数量。建筑结构设计过程中可以采用大开闸间剪力墙结构，这样可以保证其整体结构具有很好的倾向刚度，可以确保楼层最小剪力系数不会低于规范限制，这对减少建筑工程项目的整体造价有着重要意义。

2.楼层层间最大位移与层高之比的调整

建筑结构设计过程中首先考虑的是楼层之间的扭转变形和剪切变形，而剪切变形的控制在实际上是以竖向构件的数量来决定的，但是如果所设置的构件数量过多会导致其剪重比偏大，从而使建筑结构设计不合理，导致其在实际应用中的扭转变形较大，同样使其也无法满足楼层间位移的需求。所以，在建筑结构设计过程中要尽量减少扭转变形，而不能只依靠增加竖向构件的刚度来调整楼层之间的位移。

3.剪力墙结构连梁超限的调整

建筑剪力墙结构跨高比小于2.5的连梁容易出现剪力和弯矩超过限度的情况，所以常见的剪力墙结构中的连梁跨高比要控制在2.5以上，跨高比大于5的连梁最好以框架梁的结构模式进行设计，而跨高比在5-6之间时就会出现剪力或弯矩超出规范限制的情况。所以在剪力墙结构设计中要利用连梁超限的调整原则，这对帮助承建单位节约建筑工程造价有着重要意义。

四、剪力墙结构设计的优化措施

剪力墙结构应用到建筑结构设计中具有承载力和平面内刚度大的优势，但是剪切变形相对较大，平面外较薄弱，加上开动后剪力墙结构形式的复杂多变，导致其受力非常繁琐，这些问题都严重影响了建筑结构中剪力墙结构作用的有效发挥。针对上述问题，在剪力墙结构的设计过程中应采取有效措施使其受力达到均衡，保证建筑结构中的剪力墙每一个结构都可以同时发挥出最大的作用，这对提高建筑工程的经济合理性等方面有着重要作用。剪力墙结构在优化设计过程中要充分考虑工程造价和安全性，结合这两个因素合理调整剪力墙结构的布置设计，这样才能有效实现建筑结构中剪力墙结构的优化设计。剪力墙结构在优化设计过程中，可以从技术手段和原材料的应用等多方面进行降低工程造价，在建筑工程实际施工中可以将含钢量控制在一定范围之内，既保证剪力墙结构可以不损害建筑的安全性，又可以充分发挥原材料的最大用途，这也是建筑结构中剪力墙结构最佳的优化设计方案之一。

结语

随着社会经济及科技的不断发展，使得对于建筑要求越来越高，因此必须重视其设计方式。由于剪力墙结构在建筑结构实际应用中具有优秀的抗震性和抗侧刚度大等特点，使剪力墙结构在我国建筑行业中的应用较为广泛，但是为了通过优化建筑结构来提高建筑质量，我们要对剪力墙结构的相关理论有一个深刻的认识，并且在实际应用中要严格遵守剪力墙结构的设计原则，并要把握住剪力墙结构的设计要点，这样才能将剪力墙结构的优点充分作用到建筑结构中，这对实现我国建筑行业在新时期的良性发展有着重要作用。

参考文献：

[1]付艳强.论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用科技风.2012.

[2]秦莹.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用工程科技.2013.

[3]赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析.理论研究.2014.