基于剪力墻的建筑結構設計研究

虞德海

摘? ? 要：隨著不斷擴大的我國的城市化的建設，帶動了建筑業的不斷發展，居民居住的房產需求量也在不斷的增加，尤其是高層建筑的發展，高層的剪力墻的結構不僅能夠保證相關結構的安全性，還可以使得室內的空間更加的合理，因此，很多的建筑結構中多數都采用了剪力墻的結構，保證剪力墻結構設計的合理性，可以從根本上保證人們對建筑的要求，并且保證建筑企業的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：剪力墻;高層建筑;結構設計

1? 引言

隨著城市可用土地面積的縮小，城市建筑大都采用高層建筑，高層建筑對建筑結構的穩定性及抗震性能有較高的要求，使得剪力墻結構在高層建筑結構中的應用較為廣泛。剪力墻結構的平面與壁厚相同，且室內不存在突出的框架柱，不僅可以提升建筑結構的穩定性，還可以提升建筑的空間利用率，具備顯著的經濟效益及生產效益。因此，對于剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用研究是很有必要的。

2? 剪力墻結構分析

2.1? 剪力墻結構的定義

剪力墻結構主要是指建筑房屋中通過鋼筋混凝土墻代替梁柱，用于承載風負荷以及地震負荷等多種水平荷載，這種墻體可以有效控制結構的荷載效應。剪力墻結構設計的目的在于保護建筑，避免建筑在使用年限范圍內受到不可抗外力，導致建筑使用壽命縮短。也就是說，剪力墻結構的應用能夠顯著提升建筑結構承受荷載的能力以及穩定性。就目前的建筑水平而言，我國應用較為廣泛的建筑結構有剪力墻結構、框架結構以及混合結構等結構形式。和其他結構進行比較，剪力墻結構使用的鋼材相對較少，而且具備更為優異的抗震性能以及抗側剛度，可以有效提升建筑的穩定性。在剪力墻結構研究越來越深入的背景下，剪力墻結構的施工工藝也越來越成熟。

2.2? 剪力墻結構的分類

在實際的建筑結構設計中，常用的剪力墻結構包括短肢剪力墻、聯肢墻、雙肢剪力墻以及小開洞剪力墻等多個類型。①短肢剪力墻，短肢剪力墻屬于建筑結構中的抗側力構件，沒有將異形柱凸出墻面，有效提升了異形柱的抗震性能;②聯肢墻，主要是將多個受彎構件通過樓板或者連梁連接在一起，共同組成墻肢，墻肢上預留的洞口作為窗戶、門或者走道;③小開洞剪力墻，就是在剪力墻上設置小洞口，屬于懸臂構件，這種剪力墻結構具備更加均勻的側向剛度，可以有效避免墻體結構出現扭轉問題。如果剪力墻的墻體洞口較大，會對墻體的整體性產生負面影響，保障其梁柱連接部位不變，將會使剪力墻結構轉變為框架結構。設計人員需要根據實際的建筑工程需求，選擇相應的剪力墻結構類型。

3? 選擇科學的設計方法

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結構設計中的應用

4.1? 明確墻肢長度

要想保障剪力墻結構具備較強的穩定性，設計單位需要明確墻肢長度。通過合理墻肢長度的明確，保障剪力墻的延展性。需要注意的是，設計單位需要對墻體的特殊部位采取相應的特殊處理，以彎曲型墻體設計為例，設計單位可以通過彎曲型墻體設計，保障墻體的穩定性，還可以通過連續墻肢的設計方式，保障墻體的寬高比始終處于標準范圍內。

4.2? 明確墻體受力狀況

從本質角度而言，剪力墻屬于豎向構件，會受到多個方向的應力。因此，在剪力墻結構設計中，設計人員需要對墻體的受力狀況進行分析，主要分析剪力墻水平方向及垂直方向的剪力，明確剪力墻結構的受力形式和承載的具體荷載，保障剪力墻結構設計的正確性。

4.3? 明確墻體厚度

剪力墻結構的墻體厚度在相關標準規范中有明確的規定。以短肢剪力墻為例，其底部加強部位的厚度需要超過200mm，剩余部分的厚度需要超過180mm。與此同時，設計人員需要考慮到剪力墻結構的剛度變化，通過階段變化的方式進行剪力墻結構的墻體厚度設計。一般來說，剪力墻墻體厚度的變化范圍需要控制在50mm～100mm的范圍內，以此保障剪力墻結構墻體的均勻性。另外，如果施工過程中出現混凝土等級變化或者強度變化，設計人員需要錯開樓層開展剪力墻結構設計，以此提升剪力墻結構的穩定性。

4.4? 合理配置墻身鋼筋

墻身是剪力墻結構的重要組成部分，更是承受荷載的關鍵。因此，在進行墻身鋼筋的配置時，設計人員需要嚴格按照相關標準進行，首先明確剪力墻結構在水平和垂直兩個方向上的承載力，使剪力墻結構的墻體結構符合國家關于墻體抗震的要求;然后，計算出剪力墻結構的鋼筋配比，從而得出相應的配筋率，以此進行墻身鋼筋的配置。需要注意的是，無論建筑剪力墻結構采取幾級抗震設計（共有一級、二級和三級這三種），其鋼筋配比例都要控制在0.25%的范圍內，而且保障墻身鋼筋間的距離，將其控制在8mm～300mm的范圍內。

4.5? 合理設計邊緣構件

邊緣構件的設計水平會對剪力墻結構的延展性產生直接的影響，需要受到設計人員的重視。一般來說，剪力墻結構的邊緣構件包括暗柱與端柱這兩種，設計人員需要通過邊緣構件的合理配筋，保障剪力墻結構的穩定性及抗震性。與此同時，在進行邊緣構件設計過程中，設計人員需要合理調整超限，避免剪力墻結構出現位移超限問題。具體而言，設計人員需要按照樓層間剪力墻數最小的要求，明確剪力墻結構的抗震性要求，確保其地震傾覆力矩控制在40%以內;并合理設置樓層最大位移和層高的比例，保障剪力墻結構的質量，避免墻體出現結構突變。

5? 結語

綜上所述，剪力墻結構具備顯著優勢，設計人員需要保障其結構的合理性。通過本文的分析可知，設計人員需要明確剪力墻結構的墻肢長度、墻體受力狀況及墻體厚度，合理配置墻身配筋、合理設計邊緣構件，做好連梁設計，并應用先進的軟件對剪力墻結構相關數據進行分析，保障剪力墻結構數據分析的準確性，為剪力墻結構設計提供準確參考依據。

參考文獻：

[1] 馮瓊芳，陳媛，余秀麗.高層建筑結構設計特點與剪力墻設計[J].建材與裝飾，2018（38）：88.

[2] 曹建田.剪力墻結構設計原則及其在建筑結構設計中的應用[J].住宅與房地產，2018（19）：132.

[3] 郝鵬.剪力墻結構設計原則及應用研究[J].山西建筑，2018，44（18）：31～32.