建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探究

王可可罗杰

（1.湖南大学设计研究院有限公司 湖南长沙 410082 2.湖南承运环境建设集团有限公司 湖南长沙 410205）

建筑结构的设计是否合理、是否科学都会很严重地影响建筑修建时的整体安全性。所以，建筑结构设计受到了建筑行业的极大看重，剪力墙结构设计也在整个建筑行业中获得了一个极高的地位。剪力墙结构设计现在被使用的范围日益增大，其所发挥的作用也是越来越不可替代，这是由于结构墙具有稳定、安全、有整体感等特点。正是因为剪力墙结构设计的优点多而且带给人们的好处明显，其在建筑业的地位才有一步步的上升，受到了各大建筑工程师和开发商的喜爱。

1 剪力墙结构优势与种类探析

1.1 剪力墙结构的优点

剪力墙结构的优点之一是稳固，这种墙的构成材料中最多的就是钢筋混凝土，这种材料坚固、受力程度大，所以在水平和垂直方向，结构墙能承受的力都要比其他墙大。剪力墙是这种墙最普通的一种称呼，其还可以被叫做结构墙等。剪力墙对于一个建筑来说就相当于人类身上的骨头，其是整个建筑最核心、最重要的部分，需要有能支撑起整个建筑的，背负各种巨大作用力的坚固[1]。剪力墙也特别适合各种高层建筑，因为其有足够的抗震能力、整体也结构能支撑高楼的重量。所以剪力墙结构设计是我国最重要的、应用最多的结构体系之一。

1.2 剪力墙结构的分类

（1）小开口剪力墙结构。小开口剪力墙结构顾名思义是会在墙上开一些比较小的口，虽然这个口小，面积却是不小的。小开口剪力墙结构很容易变形，一般只要受到一定的外力就很容易变形，因此平时能见到的都是弯曲了的小开口剪力墙结构。虽然这种墙发生弯曲的可能性非常大，但并没有出现过反弯的情况。

（2）多肢剪力墙结构。这种墙一般会分布成列，并且洞口面积较大的洞，就像是多肽化合物一样，所以被称为多肽剪力墙结构。

（3）有壁式剪力墙结构。这个墙也会开面积比较大的洞，并且其樯肢线的刚度和剪力墙的刚度是差不多的。有壁式剪力墙结构和其他类型的结构相比是最容易发生变形和反弯的一种。

2 剪力墙结构设计原则

剪力墙结构的布置必须满足建筑分割墙的需要，要具有一定的分隔作用；还要满足结构墙体的需求，在布置当中有合理的位置。

剪力墙的刚度和抗震性是剪力墙最突出的优点，要利用这两点，使剪力墙结构设计在建筑项目中能发挥更大作用，而在使用中，对剪力墙结构有一些原则说明。

2.1 位置选定原则

剪力墙一般是要遵守一定的原则来选取位置的，首先是要均匀分布在建筑的纵横两侧，然后再在一些类似于屋顶或者其他形状曲折多变的地方，在设计时就减少剪力墙的分布；在水平布置中要尽量遵循对称原则，如果实在无法对称，那就尽可能让中心接近；在剪力墙上开洞时要切记要把洞开在中部，避开墙根等地方，防止安全性降低。

2.2 间距和厚度设置原则

剪力墙有一个最大间距范围，其最大间距都要在这个范围当中，才能在保证了屋顶的侧面刚度一定时，楼盖平面在水平受力过大的情况下不容易弯曲变形；厚度的取值则要通过各种指标原则计算确定，这与抗震等级下的混凝土厚度比是不同的原则，同时还要满足剪力墙的稳定性原则和结构性原则，最后就是要遵循《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中的一些强制性要求来确定厚度。

2.3 墙肢长度确定原则

一般来说，墙肢长度的确定要是情况而定的，但大多数是≤8m的，因为这样子太长，容易折断比较危险，当然肢长也不能太短。有一个确认方法就是把肢长长度确定为厚度的8倍多，而且剪力墙整体长度也应≤4m[2]。如果确实需要设计较长的墙体，那么可以使用在墙上开洞的方法使墙体增长，只要比值＞2，所开的洞尺寸合适那么墙体就不容易被破坏，也达到了目的。

2.4 数量确定原则

剪力墙的数量需求要适量，不是一味地多就是好的，有时候数量过多还会使自身承受的力变大，容易毁坏，而且还消耗了更多不必要的材料，所以数量要合适。所以为了降低建筑重量，减少数量过多而导致的承载力过重的情况，剪力墙的数量确定要在满足了建筑设计的情况下，尽可能少地使用剪力墙。

2.5 梁板分布原则

一般来说，越高的房屋所承受的力是越小的，所以楼层数决定了楼板厚度，而楼板的厚度大小又决定了钢的用量多少，为了减小钢的使用量，应在满足了楼板厚度的情况下使钢的用量最小化，也节约了很多成本。而梁的分布要简单明了，质量过关，减少次梁数量，减少传力途径繁冗的情况。

3 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

3.1 约束边缘构件的作用

为了使剪力墙发挥更大的作用，设计者想了很多办法，约束边缘构件就是其中一种方法。约束边缘构件处理是由两种方法结合而成，即无约束边缘构建和有约束边缘构建，这两种都是不可缺少的，也各有各的利弊。通过各种比较来看，无约束边缘构建的表现要更好一点，能承受更大力。而在稳定性上面有约束边缘构件又要比无约束边缘构件要好，所以在实施到建筑结构上时要视情况而定。

3.2 控制墙体配筋中的作用

剪力墙有一个最大的特征就是特别消耗钢量，而钢的生产消耗的人力物力都特别大，所以就要考虑如何把钢的使用量降低，节约资源和成本。可以通过控制墙体配筋量来减少钢的使用。一般最常见的方法是在确定了最小配筋量的情况下，在钢筋的分布上做文章，水平外侧分布，垂直内测分布。在使用双向钢筋网片的保护层也可以降低配筋量，即把厚度降到30mm就可以了。

3.3 短肢剪力墙的说明

在《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中规定说明：厚度≤300mm、横截面的高度与厚度比在范围4～8内的剪力墙就是短肢剪力墙。短肢剪力墙在生活中的使用范围越来越大，因为其肢厚比比长肢剪力墙的要小，这种微小的改良应用到一些小型的住宅区能在空间排布上看出优势，而且在布局上和对于住户日后对于房子的设计也会方便很多。

短肢剪力墙的优点很明显，即其灵活性，但与长肢剪力墙对比，其也有一些弱势，它的承受能力大大降低和减弱了，这些问题都是需要解决的。对于短肢剪力墙的受力程度曾经有过相关测验，其结果说明了短肢剪力墙对于结构受力的反应不大，但还是很少有人会把短肢剪力墙用于高楼的建筑当中。如果遇到在一个建筑结构中有很多短肢剪力墙的情况，就要把建筑布置成筒体最合理，使许多的短肢剪力墙成为一体，成为一个受力更强的剪力墙体。

4 结束语

综上所述，由于剪力墙明显的优势和使用范围的广泛，剪力墙结构在建筑行业的受欢迎程度超出了人们想象，其受到了设计方的喜爱，业主的信赖。剪力墙结构的作用还没有发挥到最大，建筑设计的质量也没有得到最大的保障，为了实现这些愿望，各个设计人员要对剪力墙结构的每一个点要进行精密的计算，减少失误。而且要好上加好，要充分完善剪力墙结构设计，让其以后能使用到每一次的建筑修建当中，使我国的建筑事业发展前程更乐观、快速。