建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

余冉

摘 要：建筑结构的安全性尤为关键，要求建筑单位在建筑结构设计中合理应用安全措施，保障工程的建设质量。剪力墙结构在建筑结构设计中得以广泛应用，该结构形式具有显著优势。以下笔者就将简要分析建筑结构设计中剪力墙结构设计的具体应用，以供参考。

关键词：建筑结构设计;剪力墙;结构设计

引言：

剪力墙结构作为目前建筑工程结构设计中较常使用的形式，具有抗侧刚度大、抗震性好等特征，尤其是对于现阶段的高层建筑来说，剪力墙结构的运用能够确保建筑的稳定性和安全性，提高建筑的实用价值。本文就重点对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用加以说明，希望可改善建筑结构设计水平，丰富建筑实用性能。

1.建筑剪力墙结构概述

剪力墙是一种具有一定刚度和整体性的结构，不但用钢量较少，同时建成后不存在露柱露梁情况。同框架结构进行比较，剪力墙结构的美观效果更好，适用性更广。因此在建筑中使用剪力墙结构为室内装修提供便利，有效提高室内使用面积。同时剪力墙具有较大的抗侧刚度，抗震效果较好。但是因为剪力墙需要使用较多的混凝土墙体，直接导致高层建筑物自重提升，可能会引发地震反应，因此需要做好防范措施，加大对剪力墙高层建筑上部结构与基础施工的投入力度，强化其稳定性[1]。同时剪力墙结构各墙肢轴压比较低，难以发挥其承载性能。构造配筋施工形式导致结构延展性不佳，都会对剪力墙质量造成不利影响。因此需要在确保其本来抗侧性能的前提下，对结构进行优化，降低成本，提高建筑质量。

2.建筑剪力墙设计原则

2.1墙体延性

在对剪力墙结构进行设计的过程中，需要全面分析墙体的延性，墙体延性对剪力墙结构具有一定的影响，因此如果设计质量存在问题，过高或者过薄，都会导致连接梁使用问题，进而引发张拉、弯曲等问题，造成剪力墙结构受损。因此，在实际设计过程中需要加强对剪力墙安全性能的重视，避免发生弯曲问题。同时截面部分还需要设置一个孔，将墙体分为多个部分，形成连接墙，使剪力墙延性效果发挥作用。

2.2连续性

在进行剪力墙结构设计过程中，具有多种结构形式，展开工作前需要根据工程要求及施工环境选择合理的结构。剪力墙结构在高层建筑工程中十分常见，其主要作用便是提高建筑的整体承载性能。因此在进行设计时需要遵循连续性原则，以防刚度变化导致建筑存在位移情况。在实际设计阶段需要坚持自上而下布置原则，以防刚度变化对工程整体结构的稳定性造成影响。

2.3对墙体进行受力分析

在建筑剪力墙结构设计阶段，还需要信息分析墙体混凝土应力情况。作为一种建筑平面结构，墙体压力还包括水平剪力、弯矩及竖向压力。因此在设计阶段需要全面分析受力情况，重点研究剪力墙的自身应力，进而提高剪力墙使用效果。

3.建筑设计剪力墙结构设计的应用策略

建筑设计中剪力墙结构设计尤为关键，在设计的过程中需全方位考虑工程设计和建设的基本要求。为此，设计人员务必做好细节的把控和处理，如剪力墙的合理布置、剪力墙墙肢长度的确定、厚度确定，连续梁类型、配筋及边缘构件设计等。下面将作具体论述。

3.1剪力墙连续梁方案

连续梁指的是剪力墙中连接墙肢结构的梁，具有跨高比小、连接墙肢刚度大等特点。连续梁除起到连接作用外，还具有较为明显的支撑作用，能够有效抵抗地震荷载、风荷载带来的影响，一旦连续梁结构出现问题，建筑结构也将受到较大影响。所以在设计中需结合实际情况，合理设计连续梁施工方案，增大其刚度，保障结构的稳定性[2]。在工程实际设计中，剪力墙连续梁的设计宜按“强墙肢弱连续梁”原则进行抗震设计，为了提高连续梁的延性，通常情况是对于跨高比较小的连续梁内宜设置交叉斜筋，交叉斜筋的走向与主拉应力的走向一致，目的是抵抗弯剪作用下主拉应力的变化，从而控制应力变化产生的裂缝问题。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相较于传统配筋连续梁具有更大优势，在提高剪力墙结构质量，增强建筑结构整体性和稳定性上起到了显著作用。

3.2确定剪力墙结构的厚度

按照現有规范要求可知，在抗震等级在一二级时，底部加强部位的剪力墙厚度要控制在200mm以上，长度要求在层高或无支长度的十六分之一，当抗震等级为三、四级时墙厚不应小于160，且不宜小于层高或无支长度的1/20。其他部位的剪力墙厚度，当抗震等级为一、二级时墙厚不应小于160mm，且不宜小于层高或无支长度的 1/20，当抗震等级为三、四级时墙厚应在140mm以上，长度在层高或无支长度的二十五分之一。之所以这样规定，是为避免因剪力墙厚度过小，刚度不足，导致结构稳定性减弱，产生压屈失稳情况。

不过这一规范也存在特例，对于八级地震区的多层或地层剪力墙结构建筑来说，上述规定可能会存在较大偏差。如10层以下的剪力墙结构，在重力荷载作用下，墙肢压轴相对较低，墙柱结构只能进行构造配筋，但为保证底部结构的质量，按照层高要求，剪力墙厚度一般设定在240mm，已经超出规范标准要。所以在设计过程中，需要在规定基础上，根据实际情况加以综合分析，以确保剪力墙厚度设计的合理性。

3.3剪力墙的规划布置

在剪力墙结构设计中，需要参照空间特点展开合理布局，一般情况下，如果是高层建筑，会采用双向剪力墙结构，确保两侧剪力墙刚度的均衡性，减少水平位移的产生，避免剪力墙在外界荷载作用下出现扭转，提高建筑结构的稳定性。剪力墙的水平地震作用力较大，自振周期短，结构本身稳定性很容易受到影响。所以在设计过程中，需考虑到力的平衡，可通过减小剪力墙厚度，或者增加剪力墙之间的间距，来降低水平地震作用力带来的影响，防止位移、断裂等问题的出现。同时上述操作也能够降低剪力墙自重，削弱建筑结构承担荷载。如果剪力墙设计中存在较大洞口，洞口位置要保证在一条线上。考虑到墙体结构受力情况，应展开应力的科学划分，确保两者均衡性、对称性。底部结构如果设置框架支撑层，落地剪力墙的数量要在上部剪力墙数量的一半以上。剪力墙设计中，需充分考虑抗震性能要求，避免楼板平面等结构因变形发生危险。

3.4确定剪力墙墙肢长度

确定剪力墙墙肢长度时，首先应考虑满足建筑功能的要求，其次是剪力墙墙肢长度不能太长也不能太短，确定原则是，尽可能布置长墙，少布置短墙。当墙肢长度很长时，受弯后产生的裂缝宽度会较大，墙体的配筋容易拉断，因此墙段的长度不应过大，墙肢长度宜控制在8m以内;当墙肢长度很短时，可能形成短肢剪力墙，短支剪力墙的出现可能会导致多楼层出现反弯点，受力发生改变，逐渐接近异形柱的状态，抗震性能较差[3]。所以为保障建筑的安全性，不会将其应用在地震区域内，且不得采用全短肢的剪力墙的结构。

结束语：

综上所述，当今建筑对剪力墙结构的应用愈加普遍，如果剪力墙结构设计存在问题，势必对建筑的整体稳定性和安全性造成影响。建筑结构的设计质量，与房屋建筑结构整体的安全性和稳定性具有直接关联。因此设计人员需要采取有效的措施，从结构设计、连梁设计、配筋选择、平面布置等多方面出发，全面优化剪力墙结构设计，为工程的稳定性提供保障，降低成本，促进建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1]曾云.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].智能城市，2020，6（08）：215-216.

[2]陈南生.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].房地产世界，2020（21）：37-39.

[3]杨鹏.剪力墙结构在高层住宅结构设计中的应用研究[J].建筑技术开发，2020，47（22）：11-12.