建筑工程设计中的剪力墙结构设计分析

郭伟刚

摘要：新的发展环境下，建筑工程项目呈现出高层化、集成化和大体量化的特点，对其结构设计的合理性和安全性提出了更加严格的要求。剪力墙结构在建筑工程中的应用能够在保证建筑主体稳定、牢固的同时，延长建筑的使用寿命。剪力墙结构的形式众多，适用于不同的地质环境以及项目类型，设计人员在对其进行设计的过程中，需要充分考虑各方面的影响因素，将剪力墙的优势充分发挥出来。鉴于此，本文主要分析探讨了建筑工程设计中的剪力墙结构设计，以供参阅。

关键词：建筑工程;剪力墙;结构设计

引言

随着土地资源的紧缺以及城市化进程的高速发展，建筑逐渐向空间方向发展，近年来市场上出现越来越多的剪力墙结构的高层住宅，高层住宅的安全性及可靠性就显得尤为重要。一旦遭受地震作用或者外部撞击时，高层住宅会发生剧烈晃动，严重的甚至会出现局部塌陷，这就要求设计人员设计时提高结构的抗震性能，保证结构的安全性和稳定性，满足规范要求的各项指标。

1剪力墙结构设计的优势

（1）设置剪力墙有其经济性：与传统的框架梁柱相比，剪力墙的材料和造价似乎更高。事实上，从其安全性来看，设置剪力墙更有优势，因为剪力墙是将混凝土和钢筋混合在一起，不需要填充太多的钢材，另外，也不需要用钢筋材料向建筑结构中灌注混凝土来增强结构的稳定性该建筑不仅节省了时间和成本，而且符合企业发展的初衷，有利于企业的经济利益;（2）剪力墙设计具有稳定性：从考虑建筑物的稳定性出发，剪力墙是使用的钢筋混凝土，其比传统的框架式的梁柱更加稳定，就外观上而言，剪力墙的整体外观感受较传统的框架式梁柱更好，并且剪力墙用钢筋混凝土，其支撑效果也更好;（3）剪力墙的设计具有连续性：剪力墙在设计的过程中会进行不同区域的划分，主要的目的就是分隔构件，并且从竖直方向和水平方向对各个划分的区域进行维护，这样就是的剪力墙在整个建筑工程当中既保持了建筑物的稳定性的同时又建筑物具有一定的连续性，这样建筑物之间即使其格局是分开，但其又是连续的，构成一个整体。

2建筑工程设计中的剪力墙结构设计

2.1选择科学合理的设计方法

剪力墙结构由于处于受弯工作状体，具有较高的延展性，设计人员在选择设计方法时，应先将剪力墙形状确定为宽细状，还需要注意剪力墙的长度，以防止出现低宽剪力墙，不利于建筑工程的安全、质量，满足不了建筑工程的抗震需求。同时，剪力墙的数量不是越多越好，数量过多会增加建筑负重，极易导致楼层出现位移或者扭转变形，要根据建筑的抗震要求对剪力墙数量进行控制。另外，随着科学技术的不断发展、进步，还可利用计算机技术对剪力墙结构设计进行精确计算，并参照以往设计经验，更好的提升剪力墙结构的适用性。

2.2对大墙肢的处理

建筑结构设计中，剪力墙的结构必须有延性，当其高宽比>3时，就会变成延性高、易弯曲的剪力墙，能有效降低脆性剪切破坏。而当剪力墙的长度过大时，为使各墙段的宽高比均>3，可在长墙上开洞分割成均匀合理的独立墙段，降低受弯裂缝出现的可能，并增强墙体配筋的支撑性能。一旦出现>8m的大墙肢时，在楼层建立整体计算中，多把主要承载力算到大墙肢上，这样一旦发生地震等震动，首先遭破坏的就是大墙肢，而小墙肢因配筋不足也会受到损害，进而造成整个墙面的破坏。为解决这一问题，在剪力墙结构设计中，当墙肢长度>8m时，应根据实际情况采取措施，方法有二，一是开施工洞，即施工中在剪力墙上开动，施工完成后再把洞填好，以将大墙肢分解为小墙肢来降低破坏;二是开计算洞，即在结构计算中设置计算洞，施工中仍设置混凝土墙，以提升小墙肢的配筋性能。

2.3墙体厚度设计

在剪力墙结构设计环节，需要对其厚度进行合理设计，确保结构在使用期间具备较强的稳定性和安全性。设计人员应参照相关设计标准的要求，做好建筑结构的受力分析，确定最佳墙体厚度。一方面，如果剪力墙需要设置开洞，需要确保墙体厚度不小于边缘构件的宽度，以保证构件在浇筑后与剪力墙形成整体，提高结构整体的强度。边缘构件的作用是提高剪力墙的水平刚度，减小墙体的位移。另一方面，在我国相关建筑结构设计标准中，对建筑剪力墙的最小厚度进行了明确，如短肢剪力墙的最小厚度为18cm，受力状态下墙体的变形和位移不能超过10cm等。剪力墙结构的设计方案必须满足这些基本要求。

2.4平面布置的设计

①在建筑专业提供建筑平面布置图之后结构人员先对建筑平布布置图做概念设计，从整体把握剪力墙结构布置的方向及类型，如布置矩形（如电梯间位置处）、T形（如分户墙位置处）、L形（如墙体转角处）剪力墙墙肢，确保建筑平面三个方向上均有剪力墙结构以提升剪力墙结构受力均匀、抗扭能力强;②如果在特殊位置处布置了三角形或Y形剪力墙结构，也应沿着建筑平面三个方向布置剪力墙;③如果建筑平面墙体呈现正多边形或圆弧形墙体布置情况，应沿着正多边形或圆弧形的径向或环向方向布置剪力墙，以确保在X轴方向和Y轴方向上剪力墙墙体的抗侧力刚度均匀;④据《抗规》具体条文表明剪力墙布置长度不宜过长，可选择在剪力墙墙体上布置连梁或框架梁的方式控制剪力墙的长度，这也在一定程度上有效控制了不同方向上剪力墙墙肢刚度过大的情况。

2.5配筋设计

设计配筋时需要依照剪力墙厚度来科学设计，在14厘米墙厚度时，配筋应当设置成双排，如果是40厘米到70厘米厚度时，配筋应当设置成三排;超过70厘米的墙厚度时，配筋应当设置成四排，同时也应当合理布置受力主筋，成排布置。在非抗震设计以及（1-4级）抗震设计过程中，配筋在水平及竖向剪力墙上的分布需要在0.20%以上，同时利用八毫米以上的钢筋，间距控制在30厘米以下。针对一些框支剪力墙结构，为达到抗震要求，配筋率在加强部位需要控制在0.3%以上，采用大于八毫米的鋼筋，按照20厘米的间距进行设计。如果属于非抗震设计，需要控制在0.25%的配筋率。如果是电梯间、房顶以及楼梯间剪力墙应当依照0.25%以上设置配筋率，并按照20厘米设置钢筋间距。

2.6墙体连梁设计

在建筑剪力墙结构中，因为水平荷载的影响，墙肢会发生一定的变形，在连梁中产生内力，此时，连梁端部内力会影响连接墙体的变形及内力，对墙肢变形问题进行有效约束。从这个角度分析，连梁对剪力墙结构非常重要。在对剪力墙结构进行设计的过程中，应做好连梁问题的处理。以剪力墙连梁设计中常见的连梁超筋问题为例，主要是因为剪力和减压比无法很好地满足相关要求，在墙段相对较长的情况下，连梁中间段容易出现超筋问题。对于连梁超筋问题的处理，可以从实际情况出发，适当削减连梁界面的高度，若连梁破坏不会对垂直方向的荷载产生巨大影响，可以就独立墙肢在遭遇地震时的结构应力进行分析，依照多次计算得到的最大应力对墙肢配筋进行计算，以避免出现连梁超筋的问题。

结束语

综上所述，剪力墙结构工程在建筑结构中的应用已经取得很大成效，因此在剪力墙结构的设计中，要遵循设计的基本原则，根据实际情况设计相应的结构，达到每项设计的规范要求，确保剪力墙结构设计的可行性、经济性，进而减少施工项目施工成本，使剪力墙结构在建筑工程中的应用发挥出最大效果，为使用者增添便利性与舒适性。

参考文献

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2187500520266