建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

范垒

摘  要：建筑工程随着科技的的发展有个更大的空间发展，然而，随着房地产市场的高速发展，越来越多的开发商对建筑的经济成本提出了要求，这就使得设计师必须采取良好的措施减少钢筋混凝土用量的同时保证建筑的承重能力和稳定性。因此，优化建筑结构设计中的剪力墙设计方案、寻找合适的力学结构是当今建筑结构设计的重中之重。基于此，本文主要探讨了建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用。

关键词：建筑工程;结构设计;剪力墙结构;应用

引言

随着我国建筑施工水平的不断提升，建筑工程项目遍布城市的各个区域，建筑工程项目的建设规模逐步扩大。当前常应用的建筑施工形式为剪力墙结构，这是由于剪力墙结构设计较为灵活，能够满足建筑工程项目不同的使用要求。

1剪力墙结构形式特点

剪力墙又称抗震墙，该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小，承载力大，延展性较好，因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性，其间距较小，空间会显得稍微局促，因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑应用较少。另外，剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大，且横向刚度大，因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分，室内空间会显得更为简洁、宽敞，但剪力墙不能进行拆除或破坏，对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛，室内布局改造的灵活性得到增加，但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的，虽然降低幅度较小，但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。

2建筑结构设计中剪力墙设计基本原则

2.1保证合理的经济成本

实际工程设计过程中，必须采取合理的結构，减少不必要的成本浪费。例如剪力墙设计应尽可能处于水平或垂直平面，减少突起、拐弯等情况，建筑平面的长度和宽度也应在合理的范围内，降低施工困难度，从而降低施工成本。不规则、不规范的剪力墙设计不仅会增加施工成本，也会带来质量检测成本的提高，建筑后续的优化和修缮措施成本也会显著增多。因此，控制经济成本是结构剪力墙设计的原则之一，标准化规范化设计是保证合理经济成本的关键。

2.2保证合理的设计基本布局

合理的布局便于施工，并且是保证建筑结构稳定的关键。主要有以下基本标准：首先，保证剪力墙的走向与高层建筑轴线平行或垂直，并且需要保证墙体四周抗侧移能力相近，保证建筑结构的抗地震能力;其次，应保证剪力墙在垂直方向的分布均匀，随着楼层的升高需要调整剪力墙的分布位置及其厚度，避免出现承重能力突变造成楼体坍塌;最后，应综合利用各种形式的剪力墙结构，保证一般剪力墙与短肢剪力墙交叉使用，形成高抵抗外界影响的稳定体系。

2.3抗风抗震动能力达标

对建筑结构最基本的要求是其安全性，即需要保证在大风、地震等情况下住宅的稳定性达到标准化要求，只有抗风、抗震动能力达标才能保证居住人员的生命安全。首先需要保证剪力墙的抗侧移能力，通常用施加的水平压力与造成的水平位移之比来衡量，抗侧移能力越强，结构稳定性越强;其次需要保证剪力墙的抗扭转效应能力，扭转效应是指由于平面分布不规则导致的楼层最大层间位移大于楼体两端的层间水位移，如果剪力墙结构抗扭转效应能力弱会导致地震来临时楼体出现明显扭转，造成巨大的安全隐患。

3建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

3.1剪力墙构造设计

3.1.1配筋

建筑工程剪力墙地面以上水平钢筋于外侧放置，竖向钢筋于内侧放置，地下部分墙体配筋经过简化计算由竖向筋控制，可将地下部分墙体水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧，以此来增大计算墙体的高度。

3.1.2边缘构件

设置边缘构件剪力墙会提高约40%的极限承载力，增大20%的耗能能力，并使墙体稳定性增加。剪力墙边缘构件通常分为三种，即约束边缘构件、构造边缘构件及特殊边缘构件。剪力墙抗震延性设计主要包括两个构造措施：一是限制墙肢轴压比;二是底部墙肢轴压比达到一定限值后，墙肢两端设置约束边缘构件。约束边缘构件内的纵筋可有效减小墙肢相对受压区的高度，箍筋可对混凝土有效约束，提高混凝土极限应变值，从而保证墙肢在地震作用下具有良好的塑性变形能力。在剪力墙边缘构件设置中，可根据SATWE软件计算配筋结果和暗柱配筋，此时表示柱对称配筋计算的单边钢筋面积。建筑工程严格按照《高层建筑混凝土结构技术规程》，短肢剪力墙控制配筋率在加强区取1.2%，在一般部位取1.0%;小墙肢其受力性能较差，应对轴压比进行控制，宜按照框架柱进行截面设计，并对其纵向钢筋配筋率在加强区取1.2%，在一般部位取1.0%来进行控制;而对于一个方向长肢另一个方向短肢的墙体，在设计中如按照长肢墙进行暗柱配筋并不恰当，这时可采用以下两种方法：第一，在计算中，另一方向短肢不计入刚度，配筋对该方向短肢的影响可不考虑;第二，在计算中，将短肢计入刚度，配筋对该方向短肢的不利影响予以考虑。建议该短肢配筋率在加强区取1.0%，一般部位取0.8%。建筑工程地面1～5层设置了约束边缘构件，6层以上为构造边缘构件，配筋率约在0.50%～1.00%。

3.2剪力墙结构水平钢筋的连接设计

对于剪力墙水平钢筋连接过程，施工人员一般会选用预留U型钢筋连接方式，这样才能提高剪力墙水平钢筋施工的可操作性，给施工人员提供了良好的便利，降低了施工的难度。然而，在实际操作过程中，如果施工人员在进行墙体吊装施工中发现叠合板两侧预留的钢筋产生“打架”现象，那么就要采取针对性的措施进行及时解决，如果置之不理，那么就会给施工工期、施工质量带来不利影响。因此，如果发生预留钢筋“打架”现象，那么施工人员就要将原有的预留U型钢筋连接方式转变为预留直线锚固方式。然而，在使用预留直线锚固方式时，施工人员需要保持一定的锚固长度，这样就会使得混凝土现浇区域面积产生扩大的现象。目前，对于这个问题而言，部分建筑企业选择在梁底部钢筋的外围再插入一排钢筋，这样就能降低钢筋在浇筑过程中产生位移现象的可能性，从而就能提高柱内混凝土、外部附加钢筋之间的咬合能力，不会产生锚固长度缩短的现象，提高了预制构件之间的抗滑移摩擦能力，给剪力墙施工作业带来了良好的积极影响。

结束语

综上，在实际工程设计中，为了进一步强化剪力墙结构设计，就必须对剪力墙结构设计要点进行综合分析，根据分析论证对结构受力进行计算，以此科学配筋，合理布置剪力墙结构，加强剪力大墙肢处理，从而使结构的稳固性得以提高，达到设计规范的要求，促进我国建筑设计水平的发展。

参考文献

[1]沈国勇.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用研究[J].建材与装饰，2016（40）：18-19.

[2]杨媛媛.试论建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究[J].建材与装饰，2018（50）：141-142.