建筑剪力墙结构设计优化策略研究

杨丽琛

【摘要】近年来，经济快速发展，城市化建设不断加快，建筑行业迅猛发展，建筑工程对承重和负载的工艺要求逐渐提高，由于框架剪力墙结构在各方面都更具优势，框架剪力墙结构逐渐在建筑行业得到广泛的应用。本文就框架剪力墙结构技术概述、主要特点、施工技术要点和质量控制的措施进行分析。

【关键词】建筑;剪力墙;结构设计;优化策略

大城市因其优越的公共资源，产生了巨大的人口吸引力。在我国这个人均耕地面积不足世界人均一半的国家，城市的发展向地下与空中延伸成为必然选择，如何让城市更好地竖向成长也成了日益重要的课题。特别是对土木工程专业的从业人员，更好地掌握本专业技术及如何把建筑师们的意图变成真实的建筑成为不可回避的挑战。钢筋混凝土结构应用最广泛，其中钢筋混凝土剪力墙是工程实践中最为常见的一种结构。

1、概述剪力墙结构

所谓剪力墙，也可将其称为是抗风墙、抗震墙或者是结构墙。从建筑房屋或构筑物的角度来讲，剪力墙在其中的作用就是承担来自风力荷载或地震作用下产生的水平或竖向荷载墙体，以此避免结构遭到剪切破坏影响，因此将其称为是抗震墙。关于抗震墙，通常是由钢筋混凝土材料制作而成，可将其分为平面和筒体两种类型，其中平面剪力墙主要应用在钢筋混凝土框架结构、升板结构以及无梁楼盖体系中，要想进一步强化结构的刚度、强度以及抗倒塌性能，可通过在结构某个位置进行现浇剪力墙，也可以预制装配钢筋混凝土剪力墙;对于筒体剪力墙，这种类型的剪力墙普遍用于高层建筑、高耸以及悬吊式建筑结构中，具体来讲，就是由建筑中的电梯、楼梯、设计以及辅助房间中的间隔墙围起来的一种剪力墙，这种类型剪力墙筒壁全部是现浇钢筋混凝土墙体，墙体本身的刚度和强度相比较于平面剪力墙而言，能够承受更大的水平荷载力。

2、建筑剪力墙结构设计优化策略

2.1严格遵循剪力墙结构布置原则

在进行剪力墙结构设计过程中，剪力墙本身需要承受垂直和水平两种作用力，因此在进行实际设计中，要将上述两种因素考虑在内，将房屋建筑物主轴作为剪力墙设计的参考依据，以此为基础分别布置垂直方向和水平方向的剪力墙，特别是在设计建筑抗震结构过程中，要避免出现单向带墙结构布置情况，基于以上，这就需要相关建筑结构设计工作者根据建筑实际来适当提高垂直和水平两个方向在横向上的刚度，这样做的目的在于强化两个不同方向在固有振动周期下的相似性。在设计长剪力墙结构时，首先要做的就是打开一个开口，然后将剪力墙均分为多个墙段来开展相应的设计。除以上之外，因剪力墙墙体实际长度相对比较小，因此剪力墙在处于弯曲状态下产生的裂缝宽度也比较小，这就需要剪力墙墙体内部设置的钢筋发挥其应有的作用，能够保持墙体实际高度在8m左右，这样做的目的在于强化剪力墙结构设计质量。另外，在进行剪力墙设计过程中，楼板主梁不能直接支撑在剪力墙之间的连接梁上，这主要在于主梁端本身具有一定的约束性特征，不能满足剪力墙在承重上的要求，若楼板主梁支撑在连接梁上，就会导致耦合梁失去扭转刚度，从而使得剪力墙承重面出现弯矩情况，因此相关设计工作人员在进行剪力墙结构设计过程中，应严格遵循剪力墙结构的布置原则，从根本上保证剪力墙结构在建筑结构设计中的应用成效。

2.2剪力墙结构中的应用

有些房屋的剪力墙自建筑基础至屋顶没有被打断称为全部落地剪力墙结构。这是剪力墙最常见的一种结构体系。全部落地剪力墙是单一的抗震防线，因此相关国家规范中对其位移角的要求最严格。相对全部落地剪力墙结构，部分框支剪力墙结构由于框支框架的存在，其实先天性存在竖向抗侧力构件不连续这一项不规则类型。由于其竖向和水平向的力学复杂性，在分析其受力时，一般要求采用更为复杂的计算方法。首先进行常规的振型分解反应谱法得出位移、底部剪力等结果，与采用弹性时程分析方法相比，若后一种方法计算出的结果大，要按比例提高振型分解反應谱法中地震剪力。在罕遇地震作用下转换部位是薄弱部位，为保证大震不倒要满足弹塑性变形要求。对框支框架一般要采用有限元法分析转换梁与剪力墙的共同受力。

2.3模板施工

框架剪力墙结构中的模板施工在剪力墙施工之后进行，模板施工是决定建筑工程质量的关键环节。如果模板工程施工环节不过关，直接影响建筑的稳定性和安全性。模板施工从前期的准备环节到后期的施工环节都要严格按照设计要求操作。模板施工的位置及尺寸须与设计图纸一致，并且在模板施工过程中须针对工程项目的具体设计要求对模板工程自身的承载力及整体稳定性进行严格的控制。只有这样，在建筑施工过程中的模板才能承受来自混凝土自身的重量以及施工中其他施工荷载的压力，从而确保工程施工的安全性及稳定性。在模板施工中经常会出现混凝土漏浆现象，主要是因为模板接缝处没有密封到位、接缝不密，从而导致漏浆，所以在模板施工过程中须对模板接缝处进行封堵加密措施处理。在模板施工过程中应根据建筑原材料和资金投入等客观因素进行精确施工。

2.4配筋设计

配筋设计应当以剪力墙的具体厚度作为可以把控的具体数据，一旦墙体厚度超过0.7m，就应当使用四排钢筋的方式，在内部设立主筋，以便在应力的管控之下可以形成一个单独的序列。如果墙体的厚度低于14cm，就需使用双排钢筋的管理模式，一旦外部的总体厚度在40-80cm之内，可以使用三排钢筋做合理的调整。例如在当前的建筑设计阶段中，设计人员为保证建筑的使用质量，在抗震的等级规划中设定4个不同的抗震等级。剪力墙内部纵向的配筋以及横向的配筋总体配筋率需要低于0.2%，具体的配筋直径应当低于8mm，将间距控制在40cm以下。在局部的环节中，因为部分框支剪力墙结构具体的配筋率高于0.3%，相对应的配筋直径需要被管控在8mm以上，间距维持在30cm以下。

结语：

综上所述，剪力墙结构优化设计对建筑工程来讲是一项极为重要的工作，基于剪力墙结构的基本概况，进行优化设计的思路探讨、具体策略探讨，使剪力墙结构得以完善和发展，从而促进建筑工程的特色化建设。

参考文献：

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