剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探析

殷复青+尚玉斌

摘 要：剪力墙借助自身的刚度强、成本低等优势在建筑工程中发展范围越来越广，特别是在房屋建筑中，剪力墙的应用作用更为明显，不仅实现承重墙与隔离墙的合成，节省空间，促进施工简单，具有外观美的特点，还可以有效的提高建筑企业经济效益。剪力墙結构设计合理、科学是保证剪力墙在建筑结构设计中应用有效的基础。任何一种剪力墙的设计都需要依据一定的设计原则，只有合理的设计才能够在建筑结构中发挥更好的作用。

关键词：剪力墙 结构设计 建筑结构 应用

引言

随着社会经济的发展，高层建筑的发展越来越快，剪力墙的应用则更加具有普遍性，提高剪力墙结构的优越性，完善剪力墙结构在建筑结构体系中的应用至关重要。在剪力墙结构设计应用中，不仅需要创新设计方式，而还应该吸收国外的成功经验，推动我国建筑工程设计水平的提高。

1、剪力墙结构设计的优化原则

1.1剪力墙平面内外承载力及刚度适当

工程设计应注重剪力墙平面内外承载力及刚度适当的原则，应保证剪力墙平面外承载力及刚度较小，而平面内承载力及刚度则相对较大。实际建筑施工过程中，梁与平面外方向的剪力墙的连接方式为单侧连接，这常会导致墙肢平面外弯矩，但常规的设计施工对墙的平面外的承载力及刚度实际验算量不足，除了特殊设计施工需求，通常不要采用平面外单侧连接方式，当使用平面外单侧连接方式，应采用合理改进方法，保证剪力墙平面外稳定性。

1.2楼层剪力系数最小

实际工程施工过程，应保证各楼层间的剪力系数最小的原则，有效降低建筑物重量，防止建筑物的抗震性能降低进而引起严重安全隐患的问题，建筑设计根据短肢剪力墙承受力矩的大小，实际调整楼层间剪力系数达到最小值，并保证建筑物质量的前提下，合理减少剪力墙的数量，对剪力墙结构的侧向刚度进行适当加强，这可以有效降低整个建筑工程的建设成本和资源浪费，在合理范围内扩大建筑各方和建筑用户的经济利益。

1.3楼层间位移最大化

与层高比在建筑设计过程中，应实际调整层间位移和层高比，以保证楼层间位移最大值和层高比原则。与传统建筑结构相比，剪力墙结构设计计算位移没有加入建筑结构变形因素，其位移计算关键点是楼层间的弯曲变形情况，而通常楼层间发生的弯曲变形主要是扭转和剪切，就剪切变形而言，其主要受建筑结构中的竖向构件影响。竖向构件应根据实际建筑情况进行有效调整，保证数量适中，保证楼层间不会出现扭转变形或变形程度较小。因此实际高层建筑结构设计及施工过程中，应重点对楼层间位移最大化与层高比进行实时监测，以降低扭转变形，进而提升整体建筑结构的安全性和刚度。

2、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

2.1对大墙肢的处理

建筑结构设计中，剪力墙的结构必须有延性，当其高宽比>3时，就会变成延性高、易弯曲的剪力墙，能有效降低脆性剪切破坏。而当剪力墙的长度过大时，为使各墙段的宽高比均>3，可在长墙上开洞分割成均匀合理的独立墙段，降低受弯裂缝出现的可能，并增强墙体配筋的支撑性能。一旦出现>8m的大墙肢时，在楼层建立整体计算中，多把主要承载力算到大墙肢上，这样一旦发生地震等震动，首先遭破坏的就是大墙肢，而小墙肢因配筋不足也会受到损害，进而造成整个墙面的破坏。为解决这一问题，在剪力墙结构设计中，当墙肢长度>8m时，应根据实际情况采取措施，方法有二，一是开施工洞，即施工中在剪力墙上开动，施工完成后再把洞填好，以将大墙肢分解为小墙肢来降低破坏；二是开计算洞，即在结构计算中设置计算洞，施工中仍设置混凝土墙，以提升小墙肢的配筋性能。

2.2合理的平面布置

剪力墙结构设计中，最好沿主轴或其他方向进行双向或多向布置；在布置剪力墙平面的过程中，必须遵循匀称原则，最大可能的使墙面结构的刚度和质量两者中心重合，为减少剪力墙扭矩发生的对直拉通设计不但适用于内剪力墙，同样适用于外剪力墙；且设计中的抗侧力刚度设计不宜过大。此外，为了充分发挥剪力墙抗侧力刚度和承载力，应在确保其侧向刚度合理的情况下，适度加大剪力墙的设置间距。

2.3剪力墙结构连梁钢筋配置

连梁是高层建筑的重要承重构件，按照国家四级地震抗震指标来说，剪力墙结构的配筋率不得低于0.2%，前三级抗震则要求不能低于0.25%。因此，在剪力墙结构设计过程中，连梁配筋率必须严格按照相关指标进行，结合实际对建筑结构连梁进行精确的承压计算，可适当增加剪力墙的配筋率，有效防止扭曲、剪切力对建筑结构的破坏，同时也不可盲目增加，避免剪力墙结构自身重力过大影响其抗震性。

2.4剪力墙的开洞处理

为满足建筑功能的要求，需对剪力墙开洞。比如电梯井位置，需要预留电梯口通道，要对剪力墙开洞。为了使结构的侧向刚度均匀，减少结构的扭转，对剪力墙进行开洞处理。通过对剪力墙开洞，可以降低目标剪力墙的刚度，有意识的使整体结构的侧向刚度更均匀，也可以有意识的调整结构的刚度中心位置，使其与形心尽量重合，减少结构的扭转。墙长超过8m的剪力墙（属超长墙肢），由于其单片墙的刚度很大，吸收了大量的地震作用，还由于超长墙肢的延性较差，地震时往往不能充分发挥作用，导致其他墙肢承担比计算大得多的地震作用。为了确保结构安全，应对超长墙肢进行开洞处理，墙肢之间设置适当刚度的连梁。

结束语

综上所述，为了取得良好的设计效果，建筑结构设计人员需要遵守剪力墙的设计原则，结合实际的建筑情况，展开科学的建筑结构设计。此外，建筑人员要能选择正确的建筑方法，这样才能将建筑结构设计与建筑结构相融合，进而在维护人们生命安全的基础上，有效的减少建筑成本，只有这样建筑工程才能在保证质量的基础上促进整个工程的稳定发展。

参考文献

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