剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析

张墨

摘  要：在新的发展环境下，建筑项目呈现出高层化、集成化和广义量化的特点，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，可以保证建筑主体的稳定性和坚固性，延长建筑的使用寿命。剪力墙结构形式多样，适合不同的地质环境和工程类型，设计人员在设计过程中，需要充分考虑各方面因素的影响，充分发挥剪力墙结构的优势。

关键词：剪力墙结构;建筑结构设计;应用

在建筑结构设计的过程中，剪力墙结构可以很好地保证建筑整体结构的稳定性和耐久性，从而在很大程度上满足人们的应用需求。剪力墙结构的形式较为多样，可以适用于不同的地质环境和建筑结构需求，并且通过灵活运用、合理选材，能够保证整体设计的科学性和质量。特别是在一些地震、台风等自然灾害频发的地区，剪力墙结构的應用能够在很大程度上减小不同方向作用力的影响，提升整个建筑的强度。相较于传统的建筑结构形式，剪力墙结构更具优势，因此加强其在建筑结构设计中的应用有着非常重要的作用和意义。

1剪力墙

在建筑结构设计过程中，整个工程的基础结构，使建筑结构的平衡和稳定得以保证，因此，剪力墙结构设计的概念应运而生，这种用钢筋混凝土墙板来承受绝大部分竖向和水平地震力影响的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构设计的核心思维，是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，使其能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力。依据本概念产生的设计具有较强的支撑力，可以在一定程度上减轻强风和地震对建筑结构的影响。随着工业技术的提高，本概念在实践中的应用越来越多，在其概念下产生的建筑工程也具有更加稳定、工程质量更加可靠的特点。此外，本概念的应用推广，在实际工程中可以帮助提高施工速度，有效优化整个工程的施工周期。

在实际工程设计中，剪力墙结构应当依据现场工程地质实况和用户使用需求，进行不同的设计，在实践中分为普通剪力墙和开洞式剪力墙。对于前者而言，在实践中的应用需要符合以下两点：一，现场地质工况复杂及地震烈度和抗震需求较高的工程;第二，整体使用功能复杂、非单一结构形式的工程建筑。只有满足上述情况，才能在实践中应用剪力墙时不进行开洞设计。于后者而言，在实践中的应用又分为不同的几种情况：一，具有正常使用功能需求的剪力墙设计;二，特殊功能区，有多个开洞需求，且分布规律的剪力墙设计;第三，大开洞剪力墙设计。不同的设计需要通过具体的工程需求进行分析，在对现场工况与实际使用需求进行充分了解，和采取实际模拟地震水平力分析计算之后，根据实际工程经验和规范要求，判断所采用的设计形式。

2剪力墙结构设计的应用

2.1基础方案及平面布置

在剪力墙基础方案及承重构件设计的过程中，需要综合考虑建筑周边的地质条件、水文条件、建筑群分布情况以及施工工艺等来进行剪力墙结构的综合设计，进一步提升基础方案设计的可行性。剪力墙是一个平面性的墙体，所以平面布置非常重要。一方面，通过双向布置设计的方式进一步提升剪力墙的承重和抗力效果，对提升空间的利用率以及企业的经济效益等方面都有着重要的作用。在墙体布置的过程中，需要始终坚持对称性原则，不仅要满足建筑墙体的承重要求，而且要符合审美需求。另一方面，剪力墙的中心要与整个建筑内部空间的轴线保持一致，并且要保证其均匀性，以便能够有效分散剪力作用。对于高度较高或是面积较大的建筑结构来说，剪力墙的墙肢长度要保证合理并且使其形成一连串的联肢墙，这样有利于提升墙体的整体稳定性，从而保证平面布局的合理性。

2.2剪力墙结构设计

在设计的过程中，需要保证刚度中心与建筑中心一致，减少扭转效应对整个建筑结构稳定性的影响，并且根据实际情况改变墙肢长度、连梁高度，以此来保证刚度中心位置与建筑中心重叠。除此之外，由于其自身的特性，整体性能较好，相较于传统的墙体来说能够承受更大的水平地震作用。在具体设计的过程中，相关设计人员应通过多种方式来对剪力墙结构的抗侧刚度、承载力等进行全方面优化，比如降低纵横墙体的厚度、根据工程实际情况适当增加墙体之间的距离、减少墙体使用的数量等，进而对剪力墙结构的性能进行优化与提升。

2.3剪力墙厚度与配筋

合理控制剪力墙的厚度以及配筋能够进一步提升整体应用效果。在剪力墙结构厚度设计的过程中，要根据建筑抗震需求以及相关规范中的要求进行合理设计。但是部分规定在面对多层或是高层建筑结构设计的时候并不能完全适用。如果建筑结构对于空间有一定的要求而不能设计外纵墙、翼墙等，则墙体的厚度需要达到320mm的最低值，同时进行合理计算和分析，保证墙肢轴压比满足工程的实际需求。对于墙体配筋率的设计应当遵循我国相关规范中各项条款所规定的内容，如《混凝土结构设计规范》中明确规定，如果抗震的等级为123级，那么在剪力墙结构设计的过程中，其墙体的配筋率不得低于0.25%，加强部位的配筋率应在0.3%及以上。此外，设计人员在进行配筋的过程中需要根据剪力墙的压力进行合理计算，并且以结果为基础适当增加钢筋的用量，以满足剪力墙结构的建设需求，但需要考虑到剪力墙本身的形状和厚度，如果盲目增加钢筋的用量，会导致墙体自重过大。

2.4大墙肢处理

在设计的过程中如果使用到较长的剪力墙，那么需要先保证这部分墙体自身的承载力能够满足工程的实际需求。同时，为了提高墙体的整体承载力，设计人员可以考虑将剪力墙结构划分为数量众多的独立墙段。如果使用较短的剪力墙，那么就需要通过配筋的合理设计来提高墙体的整体承载力和强度。而为了保证剪力墙结构的整体质量，施工前需要对剪力墙进行开洞，并在施工完成后再将洞口砌填。

2.5连梁设计

2.5.1适当折减连梁的刚度

为保证剪力墙结构的性能，在计算时要根据工程的实际需求适当折减连梁的刚度，并且以设防烈度为基准来进行或多或少的折减。但是在整个折减的过程中要保证折减系数的合理性，避免连梁本身的承载力受到较大影响。

2.5.2适当提高洞口的宽度

根据工程的实际情况来适当拓宽洞口的宽度，能够达到有效且适度降低连梁本身刚度的目的。并且由于连梁结构刚度的适当降低能够提升其对于地震波的抵抗力，因此对提高剪力墙结构的稳固性有着非常重要的作用。

2.5.3适当提升剪力墙的厚度

在剪力墙厚度设计的过程中，适当增加剪力墙的厚度等同于增加了连梁截面的宽度。连梁截面的宽度越大，其承载力就越高，二者之间成正比例关系。但是加大剪力墙的厚度很可能会导致连梁抗剪承载力超限而影响整体结构的承载力，因此设计人员需要根据实际情况进行适当优化与解决，以便能够保障充分发挥剪力墙结构的稳固性优势。

2.6边缘构件设计

通常情况下，施工中会用到约束性边缘构件和无约束能力的边缘构件，相对于后者来说，前者在承载力上要更强，几乎可以达到40%。实际设计的过程中，需要根据工程的实际情况来选择合适的边缘构件种类。通常情况下，如果实际轴压比大于可不設约束边缘构件的最大轴压比，那么可以选择约束性边缘结构构件;而如果实际轴压比小于可不设约束边缘构件的最大轴压比，则选择构造类的边缘构件。

3结语

在建筑结构设计的过程中，剪力墙结构的设计和应用能够在很大程度上提升整个建筑的质量，对提升建筑的安全稳定性、整体刚度、承载力以及抗震性能等方面都有着非常重要的作用。为了能够充分发挥出剪力墙结构的优势，相关设计人员必须要对剪力墙结构的优势和劣势加以分析，并且掌握该结构应用过程中的要点，进一步突出剪力墙结构的优点，使该结构能够进一步提升建筑的整体质量。

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