建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探究

许 涛

（安徽金江建筑规划设计有限公司，安徽 合肥 230000）

伴随我国科技不断发展，人们对于建筑空间的使用同时也提出更高要求，高层建筑逐渐增多，剪力墙结构设计的应用也愈加普遍。剪力墙自身拥有诸如施工快捷、高强度与刚度、结构抗震性能佳等优势，能够对不同建筑特别是高层结构的强度与稳定性的要求充分满足，因此，在现今我国建筑结构设计中，剪力墙的应用已经成为不可或缺的一部分。

1 剪力墙结构概述

剪力墙泛指房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和建筑竖向荷载（重力）的墙体，防止结构剪切（受剪）破坏，又称抗震墙，一般为钢筋混凝土，其结构体系能够为建筑结构自身兼顾性能与稳定性提供保障。因此，结构设计中对于其受力体系应予以更大重视力度，通过对钢筋混凝土等材料合理应用，促使其结构坚固性得到有效提升，从而令建筑结构设计性能要求得到充分满足。

剪力墙结构主要是由钢筋混凝土墙板结构取代传统的建筑框架结构，具有更高的侧向刚度，从而对建筑结构所受水平力形成更好制约，提高对建筑竖向荷载抗力限值。经过诸多实践表明，剪力墙结构自身有效性优劣对于建筑水平方向荷载能力、水平力、结构属性等方面控制有着最为直接的影响。在通常情况下，剪力墙结构自身具备一定抗震性，因此其能够在建筑结构设计当中得以广泛应用［1］。

因此，在对其结构设计阶段当中，设计师需合理布置结构体系，并严格遵守结构受力途径与相关刚度分配比例等开展设计工作。

2 剪力墙结构优缺点与分类

2.1 优缺点

因普通剪力墙要求墙长必须大于8倍墙厚，具有较大的侧向刚度，故而能够令建筑结构强度与抗震能力得到有效提升，同时保证建筑整体安全稳定性［2］。虽然剪力墙自身拥有显著优点，但其自身也有不可忽略的劣势，例如剪力墙的间距不能过大，其平面布置不够灵活，特别是针对较大空间设计时，剪力墙的应用会因其抗震受力间距限制而无法满足大空间要求；其次建筑抗震设计中剪力墙自身强度受压达到一定限值后便无法继续增加，反而成下降趋势，这点也要足够重视。

2.2 分类

剪力墙结构可分为整体墙、联肢墙、框支剪力墙和壁式框架剪力墙。其中，整体墙是指没有门窗洞口或只有少量很小的洞口（可忽略不计），窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%，且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸。

联肢墙是指剪力墙上开有一列或多列尺寸较大的洞口，相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢，其类型结构通常是在剪力墙墙体开洞较多或洞口成列状排列时应用，剪力墙弯矩图处同样不会出现反弯等异常情况，但是其梁连接处会有较大发生突变几率。

框支剪力墙是指为了获得较大底层空间而采用框架结构支撑上部剪力墙结构的剪力墙体系，具有底部刚度较弱，地震侧移大，变形大等特点。

壁式框架剪力墙是指开洞较大，使得墙肢刚度较弱、连梁刚度相对较强时的受力特性已接近框架的剪力墙体系，这一类型剪力墙墙体具有较大开洞，并且其肢线自身刚度与墙体梁连接处刚度接近，其在通常情况下会伴有诸多异常状况，其中以楼层处弯矩图点突变极为显著，其反弯点也同样会在大部分楼层当中显现。

3 剪力墙结构在建筑结构设计当中的应用

3.1 剪力墙结构底部加强部位高度

根据相关规定，在建筑结构设计当中，剪力墙结构底部加强部位高度可取墙肢总共体高度的八分之一与底部二层的二者较大值，并且高度不能超高15cm，如若建筑剪力墙结构与室内为高度差异为0.6m，便需在剪力墙底部加强部位高度增加为：依照成熟计算增加二层，按照高度计算，不得大于（28-0.6）/8=3.425m这一范围之内。除此之外，根据相关规范要求，建筑剪力墙结构底部加强部位高度取决于建筑高度和形式，针对低于七层的多层建筑这一高度规定可能存有较小偏差。另外，由于出自对建筑剪力墙结构底部截面受到重力荷载作用下轴压比的考虑，其高度通常不会大于0.3，根据建筑结构设计相关规范标准剪力墙结构边缘构件可根据实际要求进行配筋，其配筋率最小限度不能低于0.25%。基于上述内容得出，在剪力墙结构设计过程当中，剪力墙结构底部加强部位高度应取建筑底部二层为最佳，从经济性亦或其自身功能角度上来看，二者之间皆无过大差异。

3.2 剪力墙结构约束边缘构件设计

剪力墙结构约束边缘构件长度、配箍特性值、钢筋纵向配筋方位、钢筋纵向最小配筋率，应取其长度范围内部阴影部分箍筋最小直径与最大间距值，在相关规定当中明确指出，在建筑结构设计过程中，其设计需简单明了，易执行。然而，在剪力强结构约束边缘构件长度范围阴影外部分，箍筋或拉筋是否应与阴影部分箍筋间距保持一致，其纵向又如何配筋却尚未发布明确相关规定。因此，在建筑结构设计过程中，剪力墙约束边缘构件长度氛围非阴影部分箍筋与拉筋应采用以下方式。在设置箍筋，拉筋，箍肋纵向间距时，其间距不能大于间距分别为100mm与150mm，即为阴影部分与箍筋间距一致。

3.3 剪力墙结构的形式数量设计

在剪力墙结构的形式设计时，需要注意的是应慎重选择一些短肢结构，这种短肢剪力墙虽然具有良好的灵活性，建筑结构易于布置，但其本身的抗震性能不够良好，尽管减轻了工程建筑的重量，但不能够有效保证工程项目的安全稳定性，因而设计时需要对其进行着重考虑和合理化应用。同时，短肢剪力墙结构在具体设计过程中需要体现出较强的针对性和个性化特点，尤其是在优化相应高层建筑的抗震性方面，更是需要以实际项目为出发点，避免仅仅根据规范标准进行设计处理。具体到抗震性能的优化中，在短肢剪力墙结构的处理上还需要关注到各个参数的合理设置，比如地震倾覆力矩就需要充分考虑，确保整体结构具备更强的稳定性。在剪力墙结构数量设计时，需要注意的是剪力墙并非越多越好，数量较多反而会可能对工程结构本身产生一定的不良影响。因此需要结合实际情况，根据工程建筑项目要求的承载力和抗震能力，设计合适的剪力墙数量，最终达到剪力墙的稳定状态。

4 结语

综合上文所述，通过对剪力墙结构深入探究，不难发现，剪力墙因其自身优势与广泛适用范围，其在建筑行业当中受到人们广泛欢迎与应用，但是，现阶段剪力墙自身结构作用尚未得到最大化充分发挥，对于建筑质量的保障也尚未达到最佳程度，若想切实将其自身能效得以实现，现需相关工作人员在剪力墙结构设计过程当中对其加以精密计算，最大限度减少误差。从而在促使其为建筑安全稳定提供保障的同时，取得突破性成就。