建筑結構設計中剪力墻結構設計的運用分析

李蕊

摘要：當今社會，隨著城市的發展，高層建筑也越來越多，建筑的安全和美觀要求也日益提升。剪力墻結構的使用使得建筑抗震性能優越，建筑工程中用鋼量少、經濟實惠，且結構不漏梁柱，外形美觀，因此，剪力墻結構在高層建筑中的設計中用的越來越廣泛。

關鍵詞：建筑結構;設計;剪力墻;結構設計;分析

在建筑結構設計中，剪力墻結構作為其中極為重要的環節，在建筑領域得到廣泛應用。剪力墻結構具有整體性能良好、承載力及抗震力較好、彈塑性形變性能優良、側向具備極高剛度等特點。相較于框架結構，剪力墻結構的變形能力及承載力更加優良，在地震中坍塌的剪力墻結構相對較少。在實際建筑施工中，剪力墻結構并不適用于各個建筑結構，設計人員要結合實際情況，制定適宜的剪力墻結構設計方案，以保障建筑結構設計的有效性。

一、剪力墻結構概述

（一）關于剪力墻的內涵

剪力墻作為建筑結構中常用的一種構件，也被稱為抗風墻、抗震墻或結構墻。剪力墻在建筑物中的科學應用，主要用來承接風荷載或當發生地震時，承載水平荷載。依據剪力墻洞口大小、數量多少、排列措施等要素，可劃分為不同類型。一是整體墻，當門窗洞口面積的總和小于剪力墻面積的15%，且洞口邊長尺寸小于洞口之間凈距及孔洞和墻邊之間的凈距，則被稱為整體墻。二是框支剪力墻，若建筑低層對空間的需求量略大，利用框架結構，承載上部剪力墻結構。在地震高發區域，設計人員在制定建筑結構設計方案時，不宜僅采用框支剪力墻結構。三是壁式框架，洞口尺寸偏大，連梁線剛度和墻肢線剛度相互貼近的墻體被稱為壁式框架。

（二）運用剪力墻結構設計的準則

在建筑工程項目中，剪力墻的高度及寬度的尺寸略大，在受力情況和柱形體結構方面略微類似。為此，在開展剪力墻結構設計工作時，設計人員要以建筑結構的受力特點為基礎，對剪力墻結構的高度、寬度、跨度等進行準確分析和測算，在綜合考慮各要素之后確定最終比值。其次，在建筑工程實際施工中，從平面角度來說，剪力墻結構剛度極強，具備良好的承載能力，而在平面之外，剛度及承載能力有所降低。鑒于這一實際情況，設計人員在設計剪力墻結構時，常常不對剪力墻平面外的剛度及承載能力進行測算，而是針對剪力墻結構制定相應的防護措施，保障剪力墻結構的整體性能，避免剪力墻結構受外界因素的干擾，進而危及質量安全。

二、剪力墻結構的優勢

剪力墻結構是指用含有鋼筋的混凝土板來代替傳統的框架式梁柱，并對建筑的水平力起到一定的控制性作用，保證建筑的穩定性。剪力墻結構的優勢有很多，包括以下幾方面：第一，穩定性較高。剪力墻結構通常會使用含有鋼筋的混凝土結構，與傳統的框架式梁柱相比較，這種結構方式的整體性能較好，能夠起到良好的支撐效果，對提高建筑的穩定性有著極強的作用。第二，經濟性較強。由于剪力墻結構中會更多地使用到鋼筋混凝土，因此，不需要填充更多的鋼材料，降低了鋼材料的使用量，節省了一定的成本，使得建筑企業的經濟效益更好。第三，美觀性較好。剪力墻結構的抗側剛度較強，可以根據實際情況做出適當調節，因此，其應用的范圍較為廣泛，能夠滿足不同人們對建筑美觀性的需求。第四，連續性較好。剪力墻結構除了要保證建筑的穩定性之外，還起到了一定的分隔作用，劃分建筑的不同區域，因此，剪力墻結構在區分建筑不同區域的同時也起到了一定的連續性作用。

三、設計剪力墻結構的原則

（一）樓層最小剪力系數的調整原則

設計過程中，應遵循樓層之間剪力系數達到最小的原則。為保證建筑結構優異的抗震性能，出于結構安全的考慮，要確保建筑結構的樓層水平地震剪力大于樓層的最小地震剪力。在結構設計中，要考慮盡量減少剪力墻，盡可能增大設計房間的空間，使結構具有適宜的側向剛度，綜合考慮設計得到樓層最小剪力系數。此外，設計人員還需在設計中盡量減輕建筑物的重量，降低工程造價，同時優化建筑物的抗震能力。

（二）樓層間位移調整原則

控制樓層間扭轉變形以及剪切變形是結構設計過程中的重點。在建筑結構的設計過程中，應遵循樓層間最大位移與樓層高之比的原則，在優化調整的時候，需根據設計原則布置豎向構件，一旦構件布置不合理，會造成樓層間扭轉變形加大，層間位移不滿足的情況。高層建筑的結構設計原則為盡可能縮小扭轉變形，不能盲目增加豎向構件。假如僅僅為某一方向層間位移不滿足，可適當減少該方向結構構件剛度，使剪重比減少，達到比較好的結構優化。

（三）連梁調整原則

連梁是在墻肢平面內，連接墻肢與墻肢的梁。雖然是梁，但連梁的跨度較小，而截面較大。在開展建筑設計工作的時候，應該遵循連梁跨高比調整原則。跨高比大于5的連梁通常發生彎曲破壞;而跨高比小于5的連梁則主要是剪切破壞。受彎破壞為延性破壞，剪切破壞較為危險，為豎向斜裂縫。采取相應措施，保證連梁具有一定的延性，控制好連梁的跨高比，根據實際情況調整連梁的距離，使得建筑既能滿足抗震要求，又能節約工程成本。

四、剪力墻結構設計在建筑結構設計的應用策略

（一）完善剪力墻設計方案

在建筑工程項目中，剪力墻結構具有保持平衡的作用。設計人員在制定剪力墻設計方案時，需要采取有效措施，彰顯剪力墻結構的作用，在提升建筑工程質量的同時，有效降低建筑成本。為此，設計人員在設計剪力墻結構時，需要結合實際情況及建筑要求，科學運用現代化的技術手段，完善建筑結構規劃，體現剪力墻結構的價值。此外，設計人員要關注工程成本，選擇適宜的建筑施工材料，確保原材料符合剪力墻施工要求。在實際施工環節，相關工作人員要基于施工要求，調整長度偏長的剪力墻，并設置適宜的洞口，確保各剪力墻長度適宜、協調。

（二）準確定位剪力墻結構

在建筑工程項目中，為充分發揮剪力墻結構的優勢，相關工作人員要完善剪力墻結構布局，圍繞著平面結構布置及豎向結構布置開展設計工作。基于剪力墻平面結構開展設計工作時，設計人員需明確剪力墻結構的剛度中心及質量中心，并對剪力墻開展拉直處理。總的來說，在設計剪力墻結構時，不宜過于繁瑣復雜，需要依據相關規范及原則，開展設計工作，確保剪力墻剛度適宜，符合建筑結構要求，以充分發揮剪力墻結構的作用。

（三）科學處理剪力墻內大墻肢

剪力墻結構自身具備諸多優勢，設計人員在開展剪力墻結構設計工作時，需要充分考慮到剪力墻結構的延伸性。剪力墻結構的延伸性對整體結構性能具有密切聯系。在一般情況下，設計剪力墻結構時，大部分設計人員會將其設計為高狀結構，該墻體結構關系到整個墻體性能及質量。為此，設計人員要基于施工需求及實際條件，調整和優化設計方案，避免由于細節處理不到位影響整體質量。若墻段長度偏小，當經過受彎部位時，容易產生裂縫，而剪力墻質量優劣關系到整個墻體配筋的支撐力。鑒于這一情況，相關工作人員要結合實際情況，開展施工流動工作，在施工完成之后進行填充，以改變長墻形態。

五、結語：

隨著經濟的發展和都市的擴張，高層建筑也日益增多。基于抗震性能好、側向剛度大、用鋼量少、外形美觀等優勢，剪力墻結構在高層建筑中的應用也越來越普遍。優化和提升剪力墻結構，有助于提升建筑結構的穩定性，有助于降低施工成本，意義重大。

參考文獻：

[1]林筱紅.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用探討[J].居舍，2018（25）：104.

[2]嚴偉偉.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用探討[J].居舍，2018（25）：107.

[3]薛蓉.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析[J].中國住宅設施，2018（08）：43-44.

[4]王國梁.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].建材與裝飾，2018（34）：82-83.