浅论建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用

孙启刚

平顶山平煤设计院有限公司 河南 平顶山 467000

1 剪力墙结构概述

1.1 剪力墙结构的定义

剪力墙结构一般是指承载多种负荷所造成的横向力和纵向力过程中，采用钢筋混凝土板对结构的横向力予以有效控制。该结构目前在高层和超高层建筑中得到了较为广泛的应用。

1.2 剪力墙结构的特点

剪力墙也被人们称为挡风抗震墙和结构墙，所以剪力墙主要是承担建筑结构当中的多种负荷，此外其也是建筑结构中起支撑作用的一个重要的组成部分。剪力墙能够承担纵向荷载与横向荷载，与墙体和楼板能够构成一个相对较为完整的结构体系。但是这一结构体系无法拆除，所以灵活性较差。从当前的建筑设计工作中我们也可以清晰地看到，剪力墙结构需要消耗大量的施工材料，同时在施工中还增加了成本投入，施工难度相对也比较大，很多建筑单位在工程建设和施工的过程中都不是十分推崇这种结构形式。所以设计人员在剪力墙结构设计的过程中必须要充分地总结和归纳剪力墙结构自身的优势和不足，从而更好地找到技术的突破口。

1.3 剪力墙结构设计原则

在建筑结构设计中，剪力墙结构应用越来越广，在高层建筑结构中的应用则更为广泛。剪力墙主要是承受建筑结构当中的风荷载和水平荷载，所以剪力墙在建筑结构当中也是一个重要的支撑结构。剪力墙在抗风和抗荷载方面具有非常显著的优势。比如在地震发生时，剪力墙可以吸收地震释放出来的能量，同时还能很好地避免墙体结构由于地震作用的影响而产生非常严重的损坏。而在这一原理的指导下，设计者在设计工作中一定要科学控制剪力墙的宽高比。剪力墙自身的高度和宽度均较大，但却比较薄，墙体有着比较明显的几何形态，所以主要为柱状结构。但是墙体受力状态和柱体的受力状态还存在着较为明显的差别。如果在合理范围内，则可按照柱体的结构数据完成设计工作。剪力墙结构设计的过程中普遍为平面结构，当需要承担较大的水平应力和弯矩力时，通常是沿平面发挥其作用。此外，结构自身还需要承受纵向应力。因此在设计过程中一方面要保证其弹性满足设计的要求，同时非弹性和延性也应充分满足设计的需要。在剪力墙设计过程中，设计人员一定要综合各项因素进行全面分析，对重力和延展力进行科学的计算。在计算剪力墙承载力以及对其进行综合分析时，取值的科学性十分重要。应分析计算出带翼墙的宽度和门窗以及洞口之间的翼缘距离和剪力墙之间宽度的最小数值，一般而言，该数值为墙肢的十分之一[1]。

2 剪力墙设计要点分析

剪力墙结构设计的过程中需要涉及很多方面的内容，如设计的方法、整体的布局以及强度的控制等诸多方面都会影响到剪力墙结构最终的设计质量及设计效果。因此我们必须要在设计中充分了解并掌握剪力墙结构设计的要点内容，保证设计的质量。

2.1 合理选择剪力墙设计方法

在建筑结构设计中，若要更好地确保剪力墙结构自身的安全性与稳定性，不断提高建筑结构的质量与水平，设计人员在日常工作中一定要选择合理的剪力墙设计方法，保证施工方案的科学性以及有效性，确保设计人员在技术强度和稳定性上都能得到有效的提升。因为受弯状态下的剪力墙本身延展性较好，所以设计人员应将剪力墙设定为宽细状，进而使建筑工程更为安全和稳定。此外，设计人员还应根据结构物的具体情况在计算机上进行精准计算。此外，还要积极参照过往剪力墙设计工作中的实际经验，进而能够更好地为日后的剪力墙设计工作服务。在保证建筑工程建设顺利进行的同时，也能更好地保证剪力墙设计工作的改进与完善。

2.2 提高布局合理性

设计者在剪力墙水平结构布置工作中一定要最大限度地选择对称的设计方式，进而能够更好地保证剪力墙平面设计的质量与效果。这种布置形式一方面可以有效保证剪力墙自身的抗震效果，同时还可避免剪力墙设计中的扭矩问题。为了保证剪力墙设计以对称的形式来布置，设计人员需要将刚度中心与重量中心设计在同一个位置。为了更好地保证剪力墙自身的抗震性，设计热暖还应根据实际情况减少剪力墙的种类。而在设计工作中必须要注意的一点是，设计者需要观察剪力墙侧向的刚度是否能够满足结构设计的整体要求，其也成为确保建立墙结构自身抗震性能的一个关键要素。

2.3 科学控制剪力墙的延展性

剪力墙结构设计工作中，其延展性是一个非常关键的内容。在建筑设计的过程中，采取科学措施对剪力墙的延展性进行处理是必须要做到的一个工作。一般而言，剪力墙结构本身就具备了良好的延展性，所以在设计工作中，必须要确保其本身具有非常强的延展性，只有这样，才能确保剪力墙自身的整体性与耐久性。设计者在调整剪力墙结构延展性的过程中，为了更为有效地防止剪力墙结构受到不必要的损害，在实际的工作中一定要确保剪力墙结构的承载作用能够满足设计和施工的基本需要。在设计工作中还可以借助对称设计方式和连贯式的设计方式，更好地保证剪力墙的承载力，进而更好地保证剪力墙结构的设计效果。

2.4 保证剪力墙强度及性能

剪力墙设计工作中，必须要对其强度和性能予以高度重视。建筑设计的相关规范中已经说明，在建筑设计和施工时，要采取有效措施保证剪力墙竖向和水平方向分布筋的配筋率，所有建筑的配筋率至少为0.25%，从而使建筑的抗震性能得以显著提升。设计工作中，有关人员还应严格按照设计的基本要求及相关标准对构造边缘以及边缘位置的剪力墙结构进行严格控制。这种处理方式一方面可以更好地保证剪力墙的强度，同时还能优化剪力墙的性能。剪力墙的抗震能力在这一过程中也得到了十分显著的提升，所以对提高工程设计的质量也起到了非常积极的作用[2]。

3 工程案例分析

3.1 工程案例概述

某高层建筑是民商两用的建筑，共为23层。其中，地下共1层，地上1～5层为商业广场，其他部分为住宅区，建筑的总建筑面积为32133m2，抗震设计防烈度为7级。建筑的内部一共有2个单元，采用350mm的分隔缝将其分开，本文主要以1单元的剪力墙结构布置进行分析和探讨。如图1：

图1 剪力墙结构布置示意图

3.2 剪力墙布置分析

在剪力墙结构设计工作中，必须要确保结构的竖向和水平承载力要求，剪力墙应在隔墙的位置上，同时还要最大程度减少边缘构件的数量。根据建筑结构设计的规定与要求，剪力墙截面的厚度一定要满足设计的规定，要能够充分发挥自身的结构性能。该工程商业广场部分的核心筒楼梯处为剪力墙的位置，其厚度为150mm、240mm、300mm，其余的位置为400mm，住宅区剪力墙的厚度为200mm。

3.3 梁板布置分析

高层建筑中，梁板的跨度相对比较小（经特殊工艺处理之后的楼板除外）。楼板布置中通常是配筋和梁的布置，同时还要具备十分明确的传力路径，进而可以更好地保证传力效果。该工程部分剪力墙所采用的是C50混凝土，而5～10层采用的是C45混凝土，11～18层采用的是C40混凝土，其余的楼层采用的是C35混凝土。梁板在商用的部分采用的是C40混凝土，而民用的部分采用的是C35混凝土。

4 结束语

现阶段，在建筑结构设计中，剪力墙结构得到了较为广泛的应用，同时剪力墙结构对整个建筑的稳定性都有着十分显著的影响。因此，在剪力墙结构设计工作中，我们必须要对每一个细节加以控制，只有这样，才能更好地发挥其积极的作用与价值，不断完善剪力墙结构的设计工作，也能对其在更广的范围内加以应用起到非常积极的推动作用。