剪力墙结构在房屋结构设计中的应用

冯小生

摘要：本文着重的对剪力墙结构的特点与设计原则进行了介绍，通过实例对设计要点的实际内容进行了阐述，并且采用计算分析的方法对房屋剪力墙结构进行探究，以其可以使房屋建设的抗震性得以提高，并且可以使房屋建筑更加安全及稳定。

关键词：剪力墙；房屋；结构设计；抗震性能

引言：

由于房屋剪力墙结构拥有优秀的抗震性能，同时可以使房间里面无柱、无梁，所以在现代化的房屋建设中，房屋剪力墙结构的运用是十分广泛的，。它不仅仅满足了人们对房屋规划上的需求，而且可以使房屋建筑的整体质量得到显著的提升。故而有关部门与设计人员对屋剪力墙结构的设计方面进行着不断的探索，希望可以使剪力墙结构设计水平得到显著的提升，从而使房屋建设的抗震性得以提高，并且可以使房屋建筑更加安全及稳定。

1、剪力墙特点与设计原则

1.1剪力墙特点

在房屋建筑主体结构中，剪力墙是其重要组成部分之一。剪力墙可以为房屋在抗震方面、稳定性方面以及安全性方面的提高提供保障。而且如果在房屋结构设计体系内引入剪力墙结构的话，可以有效的提高房屋应对风或者地震等自然灾害的能力，从而使得房屋建筑刚度能够得到提高。另外，当进行设计剪力墙的结构的时候，应该按照有关规范对墙体进行设计，同时在施工方面一定要用钢筋混凝土整体浇筑法。

剪力墙的优点很多，其主要的优点有适合在高层房屋建筑中使用、不影响对房屋内部装修的规划、有非常大的侧向刚度、没有外露梁柱和构件等等。

剪力墙的缺点也很明显，其主要体现在建成后拆除难、需要消耗大量的钢材、对房屋建筑空间有特定的要求等等。

1.2结构设计原则

设计剪力墙的结构的过程中，我们要对下面几个方面的原则进行严格的遵守：

（1）在进行设计剪力墙的结构时，需要重视的是房屋建筑的楼层与整体高度间会出现位移，所以必须在设计的时候将其位移的范围考虑进去。而位移的变化量主要是受到房屋结构里面的竖向构件影响，故而剪力墙数量一定要设定的科学合理，防止由于布置太多而导致位移距离超过标准范围。

（2）在进行设计的过程中，连梁的设计必须符合相关的规范，即连梁满足超限标准。而连梁超限通常是指连梁在剪力墙结构设计中的高跨比值大于2.5，只有符合这个标准，才可以保证墙体中的弯矩和剪力设计值都满足相关的建设规范，另一方面也可以确保剪力墙结构拥有符合相关标准的抗震能力。进行剪力墙的布置时，也一定要保证其科学合理，这样才可以将房屋的最小剪重比控制在规定的范围内。

2、工程实例

某高层建筑坐落在商业住宅区，其中地下为两层，地上为18层。其中大空间商业区域集中在地下两层，而地上18层均为住宅区域。对此建筑进行建设的时候，部分框架使用的是剪力墙结构，结构的最终高度为63.3m。此建筑的抗震设防烈度达到了6度。位于底部加强区域的框支框架可以达到二级的抗震级别，剪力墙可以达到三级的抗震级别，位于非加强区域的剪力墙达到的抗震级别是四级。

3、房屋剪力墙结构的设计要点

3.1合理规划墙面

当进行设计剪力墙结构的时候，设计人员应该从建筑的两个主轴方向和建筑的主要抗侧力构件方向进行设计方向的定位。在抗震方面，墙体的刚軔性可以直接被剪力墙抗震烈度影响，而且我们知道墙体刚軔性与抗震烈度是成反比关系的。故而需要设计人员将剪力墙的抗震烈度和墙体的刚韧性进行科学合理的设定，以确保双方都在规定的范围内。另外，当进行设计方案的规划时，设计人员也应该考虑到施工材料、剪力墙施工周期等因素，特别要对施工成本的預算进行重视，只有这样才可以使房屋设计质量得以保证、施工管理成本得以控制、安防措施更加完善，确保设计出来的剪力墙结构是科学且合理的。

3.2墙体配筋的合理设置

当进行剪力墙结构的施工时，钢筋的需求量是非常大的，所以结构设计人员需要将如何科学合理的设置钢筋作为一个重要的课题进行突破。通常情况下，对钢筋的最小使用量是有规定的，在保证钢筋的使用量最小的情况下，可以在墙体的内侧和外侧分别使用竖向钢筋、水平钢筋，另外在钢筋的选取阶段，为了达到减少钢筋的总量、节约钢材的目的，则需要对钢筋的直径、间距和强度进行合理分析，然后再进行决定。

3.3平面与结构布置

（1）平面布置。当开始进行设计剪力墙的时候，需要提前将平面布置工作科学合理的完成，如果平面控制工作没有完成，将会对结构设计规则性产生直接的影响，最终将会使承载力平面分布和剪力墙结构刚度不合理。而具体的体现为结构整体出现明显扭转效应，部分墙体的变形及弯曲情况超出规定范围。故而确保剪力墙布置作业合理规范的条件是，设计人员要严格根据有关规定和方案设计进行工作，只有这样，才能保证房屋结构平面设计的规则性，平面布局科学且可控。

（2）结构布置。对落地剪力墙进行布置的时候，一般都会布置在楼电梯周围及建筑区域四角横向处，设定器宽度为300毫米，需要在墙端布置扶壁柱，而在外墙中间通常会设置扶壁柱和剪力墙，与角部剪力墙结合组成外框筒，且墙体的厚度为200毫米，另外需要保持上下一致的是门窗洞口部位，只有这样才可以有效避免剪力墙承载能力因布置不合理而减弱。

4、剪力墙的数量计算

在设计剪力墙的过程中，剪力墙的数量是其设计中非常重要的一环，在独立的结构单元里面，抗震墙的数量必须满足《建筑抗震设计规范》里面所规定的最小间隔距离和依据结构弹性计算的层间位移比的最大值限制，只有将这两项指标控制在要求范围里，才可以确保剪力墙数量和位置规划的科学合理，才可以做到对剪力墙的设置优化，才可以保证剪力墙结构体系的经济且合理。为了使设计出来的剪力墙结构体系符合抗震要求并使结构延性得以提高，那么就要保证落地剪力墙底部总倾覆力矩与地震倾覆力矩的比小于百分之五十。另外，在设计理念为多道防线的影响下，框支柱所受到的地震剪力的总和需要大于或等于基底剪力的百分之二十。剪力墙的数量也不宜过多，因为其数量多必然导致结构刚度过大，而这引发的结果就是增大了结构水平地震力。当剪力墙受到水平地震力的时候，其结构特征应该可以被充分发挥出来。此外，对于力墙荷载情况的计算，应该根据实际情况，然后再套用公式计算，以防止墙肢出现小偏心受拉状况的出现。

5、结语

当进行设计剪力墙建筑结构的时候，结构设计师应严格按照其设计理念进行设计，以保证剪力墙结构布置的科学性、合理性。首先应做好设计规划，然后根据设计的相关规定及原则，来确保设计出来的剪力墙结构可以在结构刚度、受力变形能力方面均满足要求，这样才可以使剪力墙结构的优势完整的发挥出来，同时可以将剪力墙房屋在结构设计方面的水平进行有效的提升。

参考文献：

[1]谭武.剪力墙结构在结构设计中应用[J].四川水泥，2015（12）：137，

[2]郑鹏.剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用论述[J].科技创新与应用，2017（3）：248.