剪力墻結構設計在建筑設計中的應用

韓保江

（青海省建筑勘察設計研究院有限公司，西寧810001）

1 引言

剪力墻結構在建筑工程中的應用非常普遍，因為剪力墻結構可以很好地優化建筑工程整體的結構性，為此，設計人員應嚴格按照相關標準和要求進行剪力墻結構的設計，不斷提高建筑工程的質量。

2 剪力墻結構的分類和設計原則

2.1 剪力墻結構的分類

在進行剪力墻結構設計時，可以結合墻體是否需要開洞以及需要開洞的尺寸將剪力墻分成4個類型，分別是整體墻、小開口整體墻、連肢墻以及壁式框架。（1）整體墻是指進行剪力墻結構設計時不需要進行開洞的墻體，或墻體開洞面積小于整個墻體面積的15%的墻體。（2）小開口整體墻是指墻體開洞面積大于整體墻總面積的15%，但是洞口依然是比較小的墻體[1]。（3）連肢墻是剪力墻上開有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對較大，此時剪力墻的受力通過洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢承受，故稱連肢墻。連肢墻的墻體開洞數量較多而且面積較大，因為墻體的洞口多且面積多，直接破壞了整個墻體的承載力，因此，為了避免墻體出現變形進而造成質量以及安全問題，需要通過一系列的連梁約束墻鞏固連肢墻的質量。（4）壁式框架剪力墻的洞口尺寸比較大，而洞口上的連梁線剛度已經接近或大于洞口側邊墻體的線剛度時，剪力墻的受力性能就發生改變，非常接近框架的受力性能，在進行壁式框架設計過程中，能夠在彎矩圖上看到明顯的反彎點和突變。

2.2 剪力墻結構設計原則

進行建筑剪力墻結構設計時，應遵循4個基本原則：（1）設計計算過程中，要整體考慮剪力墻豎直和水平方向的結果，考慮不同方向上剪力墻的受力情況，在得知內力的情況下，要結合剪力墻的偏拉情況以及偏拉對剪力墻和界面和主界面造成的施力情況進行分析驗算。（2）剪力墻和平面外的梁進行銜接時，容易導致墻體向平面產生外彎矩，因此，進行剪力墻結構設計時，要避免和墻外的平面梁相互連接。（3）剪力墻結構是一個平面結構，需要承受豎直方向的壓力，因此，進行剪力墻結構設計時，要保證墻體結構對外力的承受能力以及墻體的剛度。（4）由于剪力墻的尺寸比較大，而且厚度比較薄時，為了保證剪力墻的受力合理，當剪力墻的長厚比在3～5時，應將墻體設計成異形柱形狀；當長厚比小于3時，要將墻體設計成柱形[2]。

3 剪力墻結構設計的重點

3.1 選擇科學的設計方法

為了更好地保證建筑工程中剪力墻結構設計的合理性，在設計過程中，需要掌握幾個設計重點：設計人員要選擇科學的設計方法，從而更好地保證施工方案的合理性。在設計過程中，由于剪力墻的延展性較高，因此，要將剪力墻的形狀設計為寬細狀，而且剪力墻的高度不能小于墻體的寬度。為了更好地保證設計的準確性，在設計過程中，設計人員應借助計算機技術進行準確的數據計算，從而更好地保證剪力墻的安全性和穩定性。

3.2 選擇合理的布局結構

要保證剪力墻結構設計的合理性，在設計過程中，設計人員要選擇合理的布局結構，并且盡量采用對稱結構方式，以更好地提高剪力墻的抗震能力。要將剪力墻設計成對稱形式，設計人員需要使墻體的剛度中心和質量中心重疊，而且進行結構布置時，要減少對單項形式的采用，進而更好地提高墻體的抗震性能。

3.3 合理處理剪力墻的延伸性

由于剪力墻具有一定的延伸性，進行建筑工程剪力墻結構設計時，要對延伸性進行合理的處理，一般情況下，設計人員首先要保證剪力墻具有較好的延伸性，以保證墻體的整體性能。其次，為了避免墻體結構受到破壞，要保證墻體的承載力滿足相關規定，而且可以通過選用對稱或前后連貫的方式提高墻體的承載力，以更好地保證墻體設計的合理性。

4 剪力墻結構設計在建筑過程中的應用優化

4.1 注重把握剪力墻的尺寸和外形

要加強剪力墻結構設計在建筑過程中的應用，進行剪力墻結構設計時，首先要注重把握剪力墻的尺寸和外形，從而實現剪力墻結構比例的優化。由于剪力墻在豎直方向和水平方向的剛度和荷載不同，墻體的截面高度必須大于墻體厚度的8倍才能保證墻體的基本承載力。為了更好地保證剪力墻結構的穩定性，進行剪力墻結構設計時，應將墻體設計為T形或L形，不僅可以減輕墻體質量，還能有效提升墻體的側向剛度，從而更好地進行建筑工程項目的成本控制。

4.2 加強對剪力墻連梁設計的優化

為了更好地提高建筑工程剪力墻結構設計的質量，在設計過程中，設計人員要注重對剪力墻連梁設計的優化，連梁主要用于連接墻肢，當墻肢由于外力的影響而出現變形或超筋的問題時，會直接影響建筑工程的質量，進而威脅人們的人身安全，因此，加強對剪力墻連梁設計的優化非常重要。（1）進行連梁設計時，要結合建筑工程實際情況適當地降低連梁高度，避免由于高度超標而導致變形現象的發生；（2）要加強對結構塑性的控制，設計人員要加強對剪力墻連梁的抗震設計；（3）為了避免剪力墻出現超荷載現象，進行連梁受力計算時，要進行多次反復計算，保證連梁受力分析的準確性。一旦出現剪力墻超筋情況，施工人員要及時采取措施，嚴格控制剪力墻的受力，選用鉸接的方法進行處理。

4.3 加強對剪力墻大墻肢的優化

要提高建筑工程中剪力墻結構設計的合理性，設計人員要加強對剪力墻大墻肢的優化，保證剪力墻具有良好的延展性。一般情況下，剪力墻的寬高比要小于2。另外，要降低剪力墻的剪切破壞程度，需要保證墻體具有足夠的高度，在施工過程中，可以對墻體進行分段施工，通過開洞技術將墻體分成多個獨立的小墻段，從而更好地減少墻體在彎曲過程中所出現的裂縫。但是當剪力墻的高度超過8m且發生地震時，墻體就容易受到巨大的剪力作用，容易造成大墻體的損傷，對此，可以采用施工洞的方式進行處理，工程完工后，在用混凝土填補施工洞。

4.4 加強對剪力墻邊緣構件的優化

進行建筑工程剪力墻結構設計時，設計人員還需要加強對剪力墻邊緣構件的優化，在設計過程中，可以采用2種方法進行優化，分別是約束構造邊緣構件和約束邊緣構造，設計方法雖然有所不同，但是最終都能有效保證墻體邊緣構件的合理性。進行邊緣構件優化時，設計人員需要結合相關施工規范明確剪力墻的墻肢長度，進行邊緣構件優化主要是針對剪力墻中的翼墻、暗柱以及端柱進行的，因此，在施工過程中，施工人員可以適當增加端柱和暗柱的截面尺寸以及配筋數量，從而更好地保證剪力墻的質量。

5 結語

隨著我國經濟的發展，我國建筑工程的數量也越來越多，建筑高度也越來越大，剪力墻在建筑過程中的應用也越來越廣泛，為了更好地保證剪力墻的質量和結構的合理性，設計人員要加強對當前剪力墻結構設計的優化。