建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

丁 芳

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

丁 芳

（克孜勒苏柯尔克孜自治州第一建筑安装工程有限责任公司 845350）

随着我国经济的飞速发展，建筑行业的发展迎来了新的高度，相关建筑结构设计方案也逐步渗透到了人们的日常生活之中。同时，人们对物质文化的需求也更加多样化，这对建筑结构设计提出了更高的、更严格的要求。对于此本文首先介绍剪力墙结构设计的分类及特点，并分析了剪力墙结构的设计原则，最后提出了建筑结构设计中剪力墙结构设计的优化措施，希望对相关结构设计人员提供一定帮助。

建筑结构；剪力墙设计；应用

在城市化部分不断加快的过程中，我国建设施工技术水平也有了很大的提升，在促进建筑行业发展上发挥出了巨大的作用。但是在实际建筑施工过程中，仍然暴露出了一系列问题，这些都引起了社会的强烈关注。在建筑结构设计中，剪力墙结构设计是其中主要的结构设计方法之一，在维持建筑结构稳定、降低施工难度、延长建筑使用寿命等方面意义重大。所以，相关结构设计人员在设计建筑结构的过程中，要从实际建筑特点及其使用目的出发，采用最合适的剪力墙结构，从而有效提升整个建筑工程质量。

1 剪力墙结构设计的分类及特点

为让建筑使用者多元化的需求得到满足，在剪力墙结构设计中，整个墙体通常会开设一定数量的门窗洞口，而这些门窗洞口对剪力墙的受力分析与荷载变形等情况有着重要影响。所以剪力墙结构设计中墙上洞口的数量与大小，以及墙体与开口间的排列方式等，主要分为以下四种不同的类型。

1.1 整体剪力墙

如果墙体没有设置洞口，或者是整个门窗洞口的总面积低于剪力墙侧面积的15%，则可以被称为整体剪力墙。整体剪力墙的受力特点与整体悬臂墙相类似，也就是下端被固定，而上端自由的竖向悬臂构件，在建筑水平荷载的作用下，整个截面的正应力呈现出直线分布的态势。而在整个墙肢高度上，弯矩图通常不会有弯点出现，突发情况下也只有较少弯点出现。

1.2 整体小开口剪力墙

整体小开口剪力墙是基于整体剪力墙概念而提出的，这类剪力墙虽然一般开口比较小，但是总体而言，整体门窗洞口的总面积是超过了剪力墙侧面积的15%。所以，对变形和受力曲线图而言，整体小开口剪力墙通常变为弯曲形。在建筑水平荷载的作用下，整个正应力呈现出直线分布的态势，其局部弯曲应力与整体墙弯曲应力的部分。同时，虽然整体小开口剪力墙的弯矩图通常不会在整个墙肢的高度基础上产生弯曲点，但是因为有着较大的开口面积，所以突变容易在弯矩图的主要几个位置上出现。

1.3 双肢及多肢剪力墙

简单来说，双肢及多肢剪力墙就是整个墙面开有一列或者是多个成列分布的洞口的剪力墙，虽然双肢及多肢剪力墙所开洞口的尺寸很大，因为墙体受力状况和整体小开口剪力墙相类似，所以相关概念以及弯矩图差异并不大。但是从连梁对墙肢产生的约束作用上看，由于开设了过多的洞口，而导致整个墙体的结构出现破坏，所以墙肢局部会产生比较大的弯曲情况。如果开设了过多的洞口，容易导致正应力分布的曲线图与直线分布相偏离。

1.4 壁式框架剪力墙

壁式框架一般在高层建筑中运用的比较普遍，并且开设了大量的洞口，洞口的尺寸也比较大，所以与洞口相比，整个墙肢宽度就显得很小。从线刚度来说，墙体与连梁并没有较大的差异，所以壁式框架剪力墙的受力分析和框架结构比较类似，从正应力分布来看，墙肢截面通常会出现局部弯矩，并且反弯点也会出现在大多数楼层的内墙肢中。

2 剪力墙结构设计的应用原则分析

2.1 规则性

设计师在设计建筑结构时，首先要全面考虑到建筑物内部不同区域的不同作用，通过对简单规则的剪力墙的运用，根据建筑区域的不同，将整个建筑划分为拥有不同功能的区域，这样所设计出的建筑结构方案，能够在满足现阶段建筑多样化需求的同时，还能够与时代发展紧密的结合在一起，这样有利于发挥出最佳的效果，并有利于后期的维护与拓展。所以在设计与使用剪力墙的过程中，规则性是最主要的原则。

例如：在现代高层建筑中，剪力墙的平面布置应该沿着建筑的两个主轴方向双向布置，同时这两个主轴方向的剪力墙的侧向刚度的差异不能太大，否则建筑容易出现侧向位移[1]。而在设计抗震结构的建筑时，简单规则的剪力墙设计十分重要，建筑设计人员在设计过程中，必须综合考虑多方面的因素，防治出现单向有墙的情况，这样能够确保在发生地震之后，建筑体不会受到剪力墙倒塌的影响，而出现严重的变形问题。若整个建筑平面是对变形、三角形或者圆形，为防止出现单向有墙的情况，可以根据环向和径向布置整个剪力墙的结构，若存在转折或稍有错开的情况，在设计过程中可以考虑按照一道剪力墙的模式进行。

2.2 连续性

因为剪力墙结构主要是作为建筑结构的维护和分隔构建，在建筑结构中起到一种水平抗侧以及竖向承重的关键作用。所以为了防止剪力墙因为刚度变化而出现的建筑偏移情况，我们在进行建筑结构设计时，剪力墙的设计必须要从上到下进行连续布置，最大程度的防止刚度突然变化。建筑设计人员应当在墙肢或者墙体高度方向上，选择更加高标号的混凝土或者提高墙体的厚度，进而让其能够在一定程度上分担剪力墙结构抗侧刚度[2]。对住宅或者客房这类开间小、墙体多、房间小且抗震性能需求较高的结构来说，若无法确保剪力墙的连续性，则考虑对其加强延伸，可以选择上下洞口对齐的方式，在洞口设置不明显重叠的连梁来提升其结构抗震性。

2.3 延性

只有具备较好的延性，才能确保剪力墙的稳定性与可靠性，在建筑结构设计中，在连梁应力的作用下，细高的剪力墙容易出现弯曲或严重拉伸的问题，从而出现无法恢复的脆性剪切破坏。所以在建筑结构设计过程中，特别是在高层建筑结构设计中，所采用的细高剪力墙整个墙体长度的设计不能够大于9m，高宽比不能大于2。如果实际建筑结构必须用到较长的墙体时，要尽量设置好翼缘，最大限度防止整个剪力墙形成一字型，或者考虑将洞口开设在部分截面处，这样能够将整个较长长度的墙体被分割为若干段均匀墙段，并且墙体长度不超过9m，形成弱连梁连接的连肢墙[3]。这里必须引起重视的问题是，只要存在较多的短肢剪力墙，这样是与高层建筑剪力墙设计中的规定相违背的，所以通常要将部分短肢剪力墙布置成一般剪力墙或筒体，让所形成的剪力墙能够能够共同抵抗水平应力。

3 建筑结构设计中剪力墙结构设计的优化措施

3.1 剪力墙连梁设计的优化措施

近年来，人们对建筑提出了更高的要求，在设计剪力墙连梁的过程中，因为其可以确保结构有一定刚度，并能够减少建筑侧移等优点，所以在建筑结构设计中有着极其重要的价值。在建筑结构的设计过程中，一般存在有大量因素制约连梁的设计，一方面，对梁的内力与结构抗侧力刚度而言，必须对与之相连的剪力墙墙肢刚度加以考虑，若在进行设计师，连梁跨高比较小，经常会受到反复荷载的作用，从而出现斜裂缝，并形成剪切破坏[4]。所以，建筑结构设计师要认真处理剪力墙连梁问题，尽量选择使用跨高比较大的连梁，如表1所示，这样能够有效避免其过早的出现剪切破坏，确保连梁有一定的可延性。此外，在进行设计时，需要分析其内力，折减计算连梁的刚力，这样能够减少甚至避免连梁出现剪切破坏的问题。

表1 剪力墙连梁设计中的建议连梁高度

3.2 墙肢平面外弯矩的优化措施

如果剪力墙平面内刚度和承载力远大于其平面外刚度及承载力时，在刚度突变的影响下，整个剪力墙方向的梁连接处容易出现墙肢平面外弯矩，这是在设计剪力墙结构过程中，最容易出现的问题。因此，建筑设计人员在设计剪力墙结构过程中，可沿着梁轴线的方向，设置一定长度的剪力墙与梁相连，或是将一定数量的扶壁柱和暗柱等相关设施设置在整个梁与墙的连接处，这样能够有效解决墙肢平面外弯矩的问题。

4 结语

总之，在我国经济的发展过程中，人们对建筑结构的安全性与可靠性提出了更高的要求，为确保建筑结构设计中剪力墙结构的设计更加科学合理，既需要建筑结构设计师运用一系列科学有效的方法，实现施工设计水平的提升，同时还要以严谨、认真、负责的工作态度，不断进行创新，从而进一步提高建筑结构设计中剪力墙设计质量的提升，只有这样才能真正推动我国建筑行业的稳定长远的发展。

[1]宋士忠.解析建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].四川建材，2014（02）：76～77.

[2]孙士臣.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2014（16）：194.

[3]陈民乐.试析剪力墙在建筑结构设计中的应用资料[J].门窗，2014（08）：192.

[4]胡金焱.浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用，2013（31）：220.

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