探讨剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

陈犇时

怀远白乳泉风景区管委会 安徽 蚌埠 233000

引言

在设计建筑墙体时，要熟练使用剪力墙结构，尤其是在高层建筑的墙体中。建筑剪力开展墙体施工时，会使用滑膜技术和模板技术开展工作，从而提升施工效率，优化施工质量。在浇筑剪力墙时，人们更加喜爱大模板技术，它有着技术水平高、操作便捷、抗震性和整体性强等优势。剪力墙结构施工情况体现剪力墙结构的安全性和科学性，在使用建筑设计时，要优化建筑质量，提升施工的效率，因此在建筑设计中要重视使用剪力墙结构。

1 剪力墙结构的相关阐述

1.1 剪力墙结构概述

剪力墙结构属于剪力墙体，通常它使建筑墙体截面高度和厚度存在着适当比值范围，并且是使用钢筋混凝土取替墙体的一种新型方式。剪力墙的优势是承重力强、抗侧刚度大和防震性强，它能被广泛应用在高层建筑中。目前高层建筑墙体要把控好剪力墙墙体承受的地震力矩和倾覆力矩，减少剪力墙墙体的倾覆力矩，将其把控在适当的范围内。

1.2 剪力墙结构特征

剪力墙俗称抗震墙、挡风墙，有着多种结构特征，建筑结构的剪力墙作用是可以承载建筑负荷力，将其作为核心。新型建筑结构中的剪力墙结构能够承载建筑负荷，并且担当建筑骨架，在楼板和墙体间构建复合体系，若是使用剪力墙结构则无法拆除，更无法被破坏，建筑结构施工费用高、施工难度大，目前有待进一步完善剪力墙结构技术。

1.3 设计剪力墙房屋结构的原则

在设计剪力墙房屋时需要遵守的原则有：第一，延性设计。在设计墙体延性功能时，要增加材料墙体部位的延展性，在设计时要合理分配构件的功能，综合性分析墙体承载力，从而解决墙体产生坍塌的情况。如果是墙体设计底面面积大，则要根据主体建筑的层高进行调配，保证构建墙体结构延性功能，能够有效控制墙体发生变形；第二，抗震性设计。在设计抗震性时，要保证统一框架结构的支架刚度、功能和尺寸。使用测试办法探究墙体的应力功能和承载功能，进而优化设计建筑结构的质量，按照墙体载面情况进行测试，保证材料变形参数和收缩功能数据符合标准。工作人员需要设计规划筑体功能，针对性解决梁的优化功能，合理把控墙体的承载性和剪力功能，保证管件材料有着可塑性。分析承载力功能与变形的情况，优化抗震设计指标；第三，双向布置原则。在设计墙体时，通过设计双向布置原则，增加轴线的多样化功能。在规划设计工作机制中，要保证构件墙体框架的有效性。在布置时，把控相同轴线材料的抗侧刚度，统一自振周期。在设计整体墙面时，要确保窗口面积低于墙板面积，并且要设计上下窗面儿，保证梁体和墙面儿能够均匀受力。在设计抗震时，也要防止墙体有叠合的情况发生，使墙体开口距离在指定的范围内减小支撑结构的不稳定性。按照墙体构件规则明确连接墙体的情况，在连接墙体时，保证不会有墙体裂缝产生。

2 剪力墙结构内容

剪力墙厚度小，高度和宽度大，因此剪力墙的尺寸也决定着受力形态与几何特征。几何特征相当于板，但受力的情况和柱子相同。剪力墙的比值和柱子存在差异，剪力墙结构中的墙属于平面结构，墙承受着水平剪力和竖向压力。在风载和地震的作用下，剪力墙的刚度和强度值较小，若想符合非弹性变形反复循环以及控制结构断裂、消耗能量的要求，在设计剪力时，要将其设计为延性弯曲型。按照剪力墙墙体开洞尺寸开展工作，因此剪力墙通常分成：

2.1 壁式框架剪力墙

此种剪力墙的洞口尺寸大，墙肢线刚度与连梁线的刚度相近，受力墙变形属于剪切型，框架结构与受力特征接近，大多数是在高层建筑中会有反弯点出现。在楼层中，弯距图也会产生突变。

2.2 剪力墙整体小开口

剪力墙小开口的开洞面积大于15%，剪力墙变形多数是弯曲型墙直高度，反弯点存在弯矩图的位置产生突变。

2.3 实体墙

实体墙尚未开动或开动的情况下均属正常，开动的面积通常小于超剪力墙墙体面积的15%。实力墙承受能力强，剪力墙的弯矩图无反弯情况出现，也不会发生突变。

2.4 多肢行剪力墙和双肢型剪力墙

多肢行剪力墙或双肢型剪力墙指的是剪力墙墙体的洞口以列状排列或者是剪力墙开洞的面积大存在，此种剪力墙墙体的弯曲处通常不会发生异常情况，产生异常的位置大多数是在连梁处。

3 优化设计建筑剪力墙结构要点

某建筑位于商业区域，下部三层是商业区域，上部十八层是工作区域，使用部分剪力墙结构，结构的主体高度大约是70m，工程抗震设计为7度，设计的地震加速度是0.05g。底部加强框支框架抗震等级是三级，剪力墙抗震等级是四级，柱混凝土强度和底部强等级是c40。

3.1 科学合理的规划墙面

工作人员在设计剪力墙结构时，工作重点是抗侧力构件和轴方向，从抗震角度看，剪力墙抗震强度会使墙体的刚韧性受到影响，若是抗震强度大，则墙体的刚韧性会降低，设计人员要科学合理的设计墙土抗震强度和钢韧性，确保其维持在合理范围内。设计人员在规划设计方案时，需要考虑施工的材料，把控施工成本的预算。在设计房屋质量时，要节省施工管理的费用，合理把控安全防范措施，确保全方位的设计剪力墙结构，使其满足合理性与科学性的需求。剪力墙结构中会使用较多的钢筋，因此结构设计人员也要考虑合理设置配筋的情况，对配置最小值有着明确的规定，能够将水平和竖向的钢筋在墙体外侧、内侧分别设置。在选择钢筋网片时，要优化钢筋的强度等级与直径，从而减少结构的配筋量，保证能够实现节约材料的目的。

3.2 合理布置平面和结构

第一，平面布置。在设计剪力墙时需要开展平面布置工作，如果是平面控制工作不达标，则会使结构设计的规则受到影响，进而无法合理地分布剪力墙结构的承载力和刚度，导致结构整体短，效率差。局部的墙体有弯曲情况出现，设计人员要根据方案开展相关设计工作，实施剪力墙布置，保证平面设计房屋结构合理。把控平面布局时期在指定的范围内，有效连接外墙体和内墙体，同时解体的墙面也要有着规律性。布置结构在建筑的四角横向与电梯周围需要设置剪力墙，宽度大约在300mm左右。在墙角会设置扶壁柱，纵向与横向的外墙间要设置壁柱和剪力墙，从而和墙肢的剪力墙构建成外框筒墙，其厚度大约是200mm。门窗洞口位置上下相同，避免由于布置问题而减弱剪力墙承载力，使受力不匀产生变形。剪力墙在垂直方向不间断布置，防止刚度发生改变，同时剪力墙也要有着规则性，在数值上保证均匀适中的刚度。当装机完成施工后，要开展基坑回填土，并且压实系数要低于0.95。地下室地面也要设置混凝土地面，商业区域和工作区域的转换层要明确受力和传力转换构件，使用双层双向配筋增加转换层的整体性。建筑在各方向最小配筋率要大于0.25%。

3.3 剪力墙开洞处理和大墙肢处理

为了实现建筑功能的要求，需要实施剪力墙开洞措施（如图1所示），例如在电梯井的位置需要将电梯口通道预留出来，从而实施剪力墙开洞措施。为了让结构侧向刚度能够均匀受力，减少扭转结果，需要在剪力墙上开展开动处理，剪力墙开洞能够减小刚度，保证整体结构的侧向刚度更完整且均匀，从而调整结构扭转刚度，中心位置墙长需要超出8m的剪力墙，单片墙的刚度大，会增加地震的作用，在地震时发挥失误作用，使其他墙肢承担地震作用。为保证结构安全，需要开动处理超长墙肢，使墙之间能够有着适当的连铸。在设计建筑结构时，要保证剪力墙结构的延性。若是其高度大于3，则延性高，容易弯曲，能够破坏脆性。如果剪力墙长度大，强度宽大于三，则长墙上可分割均匀的独立墙段，减少受弯裂缝出现概率，提升墙体配筋支撑性[1]。

图1 剪力墙开洞

3.4 明确墙体位置处理边缘构件

工作人员要按照剪力墙的核心设置墙体位置，按照设计规则开展实验测试，保证剪力墙结构能够增加材料的刚性。工作人员要根据要求规划设计纵向墙体，实施控制措施进行简化操作。使用信息化分析技术定位剪力墙的位置，综合设计墙体的功能，保证墙体刚度满足剪力墙承载的需求[2]。在处理边缘构件时（如图2所示），要按照剪力墙边缘构件情况开展测试工作，从而巩固控制墙体承载力。工作人员要分析边缘构件应用的材料种类，使用比例测试法探究边缘构件的契合性，从而增加属性结构的边缘，构建功能功能分为两种，即结构构造性和约束性构建结构，两者均能够进行检测，从而开展综合设计，巩固墙面的功能[3]。

图2 处理边缘构件

3.5 剪力墙连梁结构设计和剪力墙肢类型

剪力墙连梁结构和截面大小、结构高度间是由多种因素影响，若是设计产生失误或者不合理，则会让剪力墙结构设计受到影响。因此设计剪力墙连梁结构时，需要设计师根据规定折减剪力墙连梁结构刚度，也可适当添加剪力墙结构跨度。适当减少刚度，降低结构刚度。设计师也要加强剪力墙结构厚度，扩大连梁截面宽度，确保剪力墙连梁结构的作用充分发展，提升抗震力。剪力墙要按照墙面开口大小划分成壁式框架、整面剪力墙等。高层建筑偏爱剪力墙结构，特别是大建筑，因此要设计剪力墙结构为双向，形成新建设结构。剪力墙双向墙体刚度值接近，确保墙面的受力均匀，实施有效的方式把控剪力墙刚心，增加剪力墙承载性和稳定性。

4 结束语

综上所述，建筑结构设计人员使用剪力墙结构开展设计工作时，要合理引进国内外先进技术，选择剪力墙种类，增加设计建筑结构的合理性和有效性，提升设计建筑结构的经济效益，保证建筑结构建设质量符合标准，从而为后续探究提供参考。