剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用研究

王哲 劉杰

鄭州市建筑設計院 河南 鄭州 450000

引言

隨著經濟及科技的發展，建筑結構設計在追求安全、經濟、美觀的同時，極大地滿足了人們對居住品質的要求。而剪力墻結構由于其具有一定的抗震性能以及剛度，使其能夠很好地滿足建筑的抗震需求。但是鋼筋混凝土剪力墻，其建材成本高昂，如何在追求安全的同時滿足經濟性的要求，是值得我們探討的課題。因此我們需要對這種結構進行科學分析，了解它在建筑設計中的具體應用。

1 概述

剪力墻結構是采用混凝土墻板來代替結構體系中的梁柱，使其能夠承擔地震作用以及各類荷載引起的內力。 這種豎向和水平力由鋼筋混凝土墻板來承受的結構體系被稱為剪力墻結構。

1.1 優勢特點

目前，剪力墻結構是一種在設計中使用非常廣泛的設計方式，因為它有著自身的優勢，能夠提供良好的穩定性和安全性，同時滿足了現代化工程施工的基本要求。

（1）穩定性。在進行剪力墻施工建設時，由于剪力墻使用了含有鋼筋的混凝土，因此與傳統的框架式梁柱相比較，這種結構設計方式的整體穩定性要優于框架式結構，具備更好的承載應力。

（2）經濟性。剪力墻結構中，由于剪力墻分散布置，地震作用被眾多剪力墻分擔。并且可以通過設置耗能構件（連梁）。相較框架結構由梁、柱承擔地震作用，而肥大的構件尺寸。可以大幅降低混凝土和鋼筋用量。使得有效地降低了企業生產的成本投入。

（3）美觀性。這種設計類型具有很好的穩定能力和剛性，同時可以隨著設計內容而進行變化。因此可應用的范疇非常廣，能夠有效地滿足人們對建筑美觀方面的追求。

（4）規則性。任何一個設計的內容必須遵循建筑自身的功能需求。因此一個建筑物會被分成多個不同的區，同時每個區域所能發揮的作用也各有不同。因此在進行結構設計時，設計師會選擇這種結構設計方式來進行空間劃分[1]。將剪力墻隱藏于建筑墻體中，使其擁有劃分建筑功能的作用。并且因為其厚度可控，不會影響建筑有效使用面積，從而改善居住體驗。

（5）連續性。剪力墻結構主要是用于對建筑進行區域性劃分，它能夠幫助設計師來對橫向和縱向的空間進行有效的分割。同時，由于該設計方式還有一定的連續性能，因此可以保證整個建筑物的穩定。

1.2 結構特征和種類

（1）結構特征

鋼筋混凝土剪力墻在擁有較好的剛度的同時擁有一定延性。合理的布置剪力墻和連梁，可以使其在地震作用下不會發生脆性破壞。且其因為多片墻體共同受力，即使局部失穩也可以保障建筑不會發生連續性倒塌。

（2）種類

①一般剪力墻。一般剪力墻主要是指墻肢截面高寬比大于8，且有效翼緣長度大于3倍墻厚剪力墻，這種墻平面內剛度極大，具有較高的承載力，因此不會出現突變的情況，具有較高的穩定性[2]。

②小開口墻體。在有些設計中，需要在墻面設計一些小開口的洞，相對于整個墻體來說開口面積較小，同時不會超出整個墻面整體面積的15%，一旦墻體出現形狀變化常表現為彎曲型，甚至在彎矩處有可能存在突變的情況。

③多肢剪力墻。它主要是用于開洞面積較大的墻體，同時洞口對隊列狀分布，這種墻體并不會出現彎矩突變的情況，而且受力情況與小開口墻體相近。

2 應用優化措施

2.1 連梁設計

在進行設計過程中，應將連梁作為抗震耗能構件，保證其能在地震時成為第一道防線，即使發生破壞也不會危及整個結構的安全。所以應將連梁設計的內容著重的應用于剪力墻的結構設計內容中，比如我們可以進行內力分析，對連梁設計所具有的剛度來進行相應的折減計算，以避免連梁設計所帶來的剪切性的破壞，進而提升整個建筑物的安全性。

2.2 彎矩優化

由于設計的多樣性需求，因此在進行設計時經常會遇到一些非對稱結構的設計要求。這種需求與剪力墻設計所講究的對稱性的結構相悖。如果出現這種情況，我們可以通過設置一切暗柱或者是將墻體與連梁之間進行采用鉸鏈或者是半剛接的方式來進行墻體的支撐，進而增加整個剪力墻平面外所具有的承載能力，以減少墻面出現彎矩的幅度。

2.3 結構優化

近些年來，內陸地區地質構造運動頻繁，經常會引發地殼震動，給人們的正常生活和工作帶來影響。因此人們對于建筑的整體結構對于地震的抵抗能力的要求也隨之增加。所以在進行設計時，必須要依據實際情況做出對應的調整[3]。在水平面上所設計的剪力墻不能出現中斷的情況，同時還需注重建筑物內部空間與側面墻面產生的力量之間的影響。

2.4 軟件優化

隨著科技的發展、變化帶動著我國社會發展不斷與數字化以及信息化的領域相互融合。而作為建筑行業應當站在社會發展的前端，將先進的科學技術引入進來。剪力墻設計結構應當充分的利用現代化的計算機設計以及相應的軟件進行計算，從而通過數據收集和分析來更好地對建筑結構進行處理，進而使設計能夠更加有效和準確。

3 結束語

合理使用剪力墻結構這種結構形式能夠使建筑結構的穩定

性和安全性得到保障，同時可以減少工程項目的成本投入，有效地增加建設單位的施工效益。同時鑒于這種設計方式的設計特性，可以充分地發揮出建筑功能性需求對空間的要求，因此我們應當合理的利用這種設計優勢帶動整個行業的發展。

[1] 何正權.建筑項目剪力墻結構設計應用研究論述[J].甘肅科技縱橫,2017,46(09):51-52,74.

[2] 趙文覺.建筑結構設計中剪力墻設計的解析[J].建材與裝飾,2016,(26):131-132.

[3] 錢志華.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的實踐應用探究[J].智能城市,2016,2(10):24.