建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用分析

王 燕 生

(大同市二院建筑设计研究有限责任公司，山西 大同 037000)

在建筑结构设计中，剪力墙结构作为其中极为重要的环节，在建筑领域得到广泛应用。剪力墙结构具有整体性能良好、承载力及抗震力较好、弹塑性形变性能优良、侧向具备极高刚度等特点。相较于框架结构，剪力墙结构的变形能力及承载力更加优良，在地震中坍塌的剪力墙结构相对较少。在实际建筑施工中，剪力墙结构并不适用于各个建筑结构，设计人员要结合实际情况，制定适宜的剪力墙结构设计方案，以保障建筑结构设计的有效性。

1 剪力墙结构概述

1.1 关于剪力墙的内涵

剪力墙作为建筑结构中常用的一种构件，也被称为抗风墙、抗震墙或结构墙。剪力墙在建筑物中的科学应用，主要用来承接风荷载或当发生地震时，承载水平荷载。依据剪力墙洞口大小、数量多少、排列措施等要素，可划分为不同类型。一是整体墙，当门窗洞口面积的总和小于剪力墙面积的15%，且洞口边长尺寸小于洞口之间净距及孔洞和墙边之间的净距，则被称为整体墙。二是框支剪力墙，若建筑低层对空间的需求量略大，利用框架结构，承载上部剪力墙结构。在地震高发区域，设计人员在制定建筑结构设计方案时，不宜仅采用框支剪力墙结构。三是壁式框架，洞口尺寸偏大，连梁线刚度和墙肢线刚度相互贴近的墙体被称为壁式框架。不同框架结构适用于不同建筑要求，设计人员要结合实际情况及建筑施工要求，制定适宜的建筑结构设计方案，以提升整体建筑工程质量。

1.2 运用剪力墙结构设计的准则

在建筑工程项目中，剪力墙的高度及宽度的尺寸略大，在受力情况和柱形体结构方面略微类似。为此，在开展剪力墙结构设计工作时，设计人员要以建筑结构的受力特点为基础，对剪力墙结构的高度、宽度、跨度等进行准确分析和测算，在综合考虑各要素之后确定最终比值。其次，在建筑工程实际施工中，从平面角度来说，剪力墙结构刚度极强，具备良好的承载能力，而在平面之外，刚度及承载能力有所降低。鉴于这一实际情况，设计人员在设计剪力墙结构时，常常不对剪力墙平面外的刚度及承载能力进行测算，而是针对剪力墙结构制定相应的防护措施，保障剪力墙结构的整体性能，避免剪力墙结构受外界因素的干扰，进而危及质量安全。此外，设计人员给予剪力墙结构开展设计工作和计算工作时，既要确定墙体结构的水平方向及垂直方向的作用力，还要细致研究整体结构截面的承载范围，将相关工作落实到位，以确保剪力墙结构符合建筑设计要求，切实提升建筑结构的安全稳定。

2 运用剪力墙结构的利弊

2.1 剪力墙结构的优势

剪力墙结构作为建筑结构设计中的重要组成部分，其在建筑工程项目中的科学运用，有利于降低建筑结构中钢的使用量，能够起到减少建筑工程成本的效果。此外，剪力墙结构整体性能强大，相较于其他结构，刚度及承载能力卓越，特别是水平荷载，其在建筑工程项目中的合理运用，有利于增强建筑物的抗震能力。此外，将剪力墙结构合理运用到高层建筑之中，可以与建筑内部分隔墙及承重墙有效整合，让室内空间得到科学规划，有效增强建筑物的质量安全。

2.2 剪力墙结构的缺陷

剪力墙结构具有诸多优势，对提升建筑物的质量安全及美观程度具有积极作用，但也存在不少缺陷。首先，相较于框架结构，使用剪力墙结构会增加建筑负荷，使得建筑工程建造成本有所提升。其次，剪力墙结构本身具备良好刚度，对侧向性具有良好的抵御能力，但在实际施工中，需要加大建筑物上部结构及下部基础的建设力度，在一定程度上会增加建筑成本。此外，相较于其他结构，剪力墙结构中的钢筋的配筋率偏低，能够减少钢材的使用量，却也使得剪力墙结构的延展性不够优秀。最后，在建筑工程项目中，剪力墙墙肢本身的承载能力得到有效利用。

3 剪力墙结构设计在建筑结构设计的应用策略

3.1 完善剪力墙设计方案

在建筑工程项目中，剪力墙结构具有保持平衡的作用。设计人员在制定剪力墙设计方案时，需要采取有效措施，彰显剪力墙结构的作用，在提升建筑工程质量的同时，有效降低建筑成本。为此，设计人员在设计剪力墙结构时，需要结合实际情况及建筑要求，科学运用现代化的技术手段，完善建筑结构规划，体现剪力墙结构的价值。此外，设计人员要关注工程成本，选择适宜的建筑施工材料，确保原材料符合剪力墙施工要求。在实际施工环节，相关工作人员要基于施工要求，调整长度偏长的剪力墙，并设置适宜的洞口，确保各剪力墙长度适宜、协调。对于各个墙段，须利用弱连梁连接起来，科学控制各个独立墙段高度和截面高度的比值，起到维护剪力墙免受破坏的作用。

3.2 准确定位剪力墙结构

在建筑工程项目中，为充分发挥剪力墙结构的优势，相关工作人员要完善剪力墙结构布局，围绕着平面结构布置及竖向结构布置开展设计工作。基于剪力墙平面结构开展设计工作时，设计人员需明确剪力墙结构的刚度中心及质量中心，并对剪力墙开展拉直处理。总的来说，在设计剪力墙结构时，不宜过于繁琐复杂，需要依据相关规范及原则，开展设计工作，确保剪力墙刚度适宜，符合建筑结构要求，以充分发挥剪力墙结构的作用。

3.3 科学处理剪力墙内大墙肢

剪力墙结构自身具备诸多优势，设计人员在开展剪力墙结构设计工作时，需要充分考虑到剪力墙结构的延伸性。剪力墙结构的延伸性对整体结构性能具有密切联系。在一般情况下，设计剪力墙结构时，大部分设计人员会将其设计为高状结构，该墙体结构关系到整个墙体性能及质量。为此，设计人员要基于施工需求及实际条件，调整和优化设计方案，避免由于细节处理不到位影响整体质量。若墙段长度偏小，当经过受弯部位时，容易产生裂缝，而剪力墙质量优劣关系到整个墙体配筋的支撑力。鉴于这一情况，相关工作人员要结合实际情况，开展施工流动工作，在施工完成之后进行填充，以改变长墙形态。另外，设计人员在设计阶段，并以建筑结构要求为基础，设置适宜的预留洞。

3.4 有效控制剪力墙内墙体配筋

在建筑工程项目中，设计人员在落实剪力墙结构设计工作时，要基于建筑结构安全稳定及经济效益等，完善剪力墙结构设计，剪力墙设计方案与整个墙体质量相关，还关系到墙体内部钢筋设置情况。为此，设计人员需要在剪力墙内放置竖向钢筋，并在科学计算和测量之后，确定适宜的钢筋配筋率，确保墙体配筋情况符合建筑施工要求。

4 结语

在建筑结构设计环节，设计人员在综合各要素之后，选择适宜的剪力墙结构，有利于增强建筑物的抗震能力，提升整体建筑的综合性能。为此，在实际运用环节，设计人员要明确剪力墙结构的内涵及设计准则，科学计算剪力墙的长度及宽度，从而增强建筑结构的实用性和整体性能，优化建筑结构设计效果。另外，设计人员要充分考虑墙体配筋、短肢墙、约束边缘构件的运用策略，基于这些要素采用适宜的控制措施，从而切实增强建筑结构设计质量，体现剪力墙结构的优势，为推动建筑行业发展发挥积极作用。