剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析

吳建文

前言

剪力墻結構在建筑設計中十分常見，在不斷地運用到實際建筑設計的同時，也在進行著技術的改進和提高，并結合具體建筑整體結構制定不同的設計方案和施工方案，在保證建筑質量和墻體安全性能的基礎上，盡量降低建設成本，從而獲得更高的經濟效益。

1 高層建筑剪力墻結構的設計原則

當前建筑結構形式具有多樣化的特點，但剪力墻結構不僅整體性較好，而且結構剛度較大，特別是在水平狀態作用下的荷載力不易引發剪力墻結構變形的發生，在當前高層建筑結構設計中剪力墻結構受到普遍的青睞，應用也越來越廣泛。剪力墻結構作為當前高層建筑應用最廣泛的結構，在對其進行設計時，需要準確對其進行計算，同時還需要從整體性的角度來對剪力墻結構的橫縱向進行分析，對多種計算方式進行合理利用和調整，同時做好建筑工程配筋的設計工作。剪力墻結構在高層建筑應用過程中，需要對其連梁跨度比進行有效控制，最適宜的數值需要保持在2.5 以上，而且還要對剪力墻結構中出現的剪力問題進行有效的避免，使其彎矩保持在規定的范圍之內。通過優化設計剪力墻結構后，還需要對其使用狀況值進行確定，從而有效的保證剪力設計值和連梁彎矩保持在較好的狀態，確保剪力墻結構安全性和穩定性的提升。另外還需要加強對剪田和墻構建數量設計方案的優化，有效的規避剪切變形問題的發生，確保剪力墻豎向構建剛度能夠得到有效的控制。

（1）通常情況下，剪力墻自身高和寬要比厚度大很多，剪力墻自身具有幾何特征，所以在實際的剪力考慮過程之中，可以將剪力墻模擬為柱子，但是在實際使用過程之中，兩者還是有區別的。在現實之中之所以會有差別的存在，肢體長度和厚度比值在實際之中仍然存在差異，當相應的比值不超過3 時，可以將誤差最小化，也就是可以直接通過進行模擬柱形進行相應的設計，如果超過了3 但是小于5 就應該將剪力墻設計模擬為異形柱進行處理。

（2）剪力墻在結構之中屬于平面件，在實際工作之中，不僅要承受水平方向的水平剪力，同樣應該承受彎矩，再需要進行豎向壓力的承受。在實際的設計過程之中，剪力墻設計需要滿足抗震的要求，也就是需要剛度方面的考慮，同樣應該考慮延伸性，這種延伸性需要承受非彈性的反復循環過程，剪力墻結構需要承受如此的應力要求。

（3）剪力墻在設計過程之中，如果在同一平面內完成設計，其所承受的承載力也就相應變大，所以在實際過程之中應該注意其剛度要求，剛度問題會導致連接剪力墻的相應構件出現自身的問題，這些就需要在實際的工作過程之中，注意這方面的相關問題，如果在設計之中剪力墻必須和梁進行連接，便需要在設計之中體現對于應力方面的保護措施，防止因為剪力墻的剛度不夠，而引發的各種安全事故。

2 剪力墻的種類以及特征

對于剪力墻自身而言，按照剪力墻是否需要開洞可以將其劃分為以下幾種：整體小開口剪力墻、實體墻、壁式框架墻、雙肢剪力墻、多肢剪力墻等。不同種類的剪力墻因為自身的結構特點，在實際的工作之中受力特點不同，在具體的選擇過程之中，應該充分分析建筑結構的實際情況進行有效選擇。剪力墻自身的綜合特點便是安全可靠，其通過對于應力進行更為良好的應對，幫助自身建立了更為良好的相應效果，針對綜合剪力墻的特征而言，主要分為：抗側位移剛度大，而且即使發生側移，側移位移也相對較小；發生地震過程之中，抗震能力較強，剪力墻可以通過吸收震感來減少地震帶來的破壞力；如果在建筑結構之中采用剪力墻結構，很好的保證墻面的光滑平整，但是在實際應用中，因為剪力墻的應用較為繁瑣，所以其往往帶來的便是高昂的造價成本。所以相關工作人員更應明確各種剪力墻的具體功用，在實際的應用過程之中，幫助建筑結構進行更為良好的自我提升，充分遵從剪力墻的自身特征，應用得當，將有限的資源進行最大程度利用，并且在工作之中一定要保證建筑結構的安全性能，這是一個大難題，也是值得每個設計人員思考的難題。

3 剪力墻結構設計及計算的優化措施

3.1 剪力墻結構設計的優化原則

在剪力墻的結構設計過程之中，通常情況下，剪力墻需要沿著主軸方向或者其他方向進行兩方向的布置，這種布置方式的好處便是使剪力墻形成了一定的空間結構，針對于防震的剪力結構墻設計，避免剪力墻布置過程之中過于單一，進而出現單一剪力墻剛度不夠的情況，兩個受力方向剛度應該相互接近，并且具有一定的空間，充分保證其工作性能。在正常的設計過程之中，剪力墻一般具有較大的承載力和抗側剛度，為了保證剪力墻可以正常使用，應該保證結構具有良好的側向剛度。剪力墻在豎向布置上應該沿著房屋高度進行通高布置、上下對齊，使得剪力墻的相關數據嚴格遵守墻體的相關高度，并且得到良好的利用，保證剪力墻在豎向方向上剛度有效得到減小，進而可以避免豎向剛度出現突變情況，導致剪力墻不能達成自身的有效目的，而且在豎向進行合理布置，很好的保證了經濟使用，而且能滿足現代建筑結構的相關要求。對于一些較長的剪力墻而言，應該開設洞口，并將剪力墻進行分割，一般情況下分割成長度相等的幾段墻面，在這些被分割的墻段之間應該采用弱梁進行連接，每個獨立墻段的總高度和截面高度應該按照一定的比例分配，避免因為出現剪力，進而出現脆性的剪切破。在進行抗震結構的設計過程之中，應該避免形成墻肢，并且注意對于剪力墻的實際增高過程，充分保證剪力墻的自身工作效果。

3.2 剪力墻結構計算的優化原則

在進行規范計算過程之中，進行相關多地震作用的樓層最大層間位移過程之中，應該將樓間的彎曲變形作為主要計算目標，計入扭轉變形的相關作用，在實際計算過程之中，不需要扣除結構整體的彎曲變形。所以在實際的設計過程之中，盡可能的縮小相應的扭轉變形，而且落實到實際剪力墻的假設過程之中，不應該盲目的進行構件強度的增加。在實際的設計工作之中，一些設計人員在出現層間位移不足的情況進而會進行側向剛度的提升，這是一種飲鴆止渴的解決辦法，所以在實際工作之中并不可取。落實到實際工作之中，應該注意剪重比的規范限制，如果剪重范圍過大，應該減小與其對應的另一側的結構強度，使其減重比進行合理化的減小，通過這樣的工作，很好的減小在實際之中的減重比，地震作用同樣會相應的減小，在實際設計過程之中達成相應的使用效果。

4 結束語

綜上所述，建筑剪力墻結構設計對整個建筑項目的施工質量保證具有關鍵性作用，必須重視對設計技術的研究和不斷探索。另外，建筑的各部分結構之間是具有精密聯系的，不能將其切割、分立，要利用剪力墻結構設計將整個建筑的各部分進行聯合，使其成為一個統一的整體，這對提高建筑的結構質量具有重大意義。

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