論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

杜帥 張春喜 趙旭陽

【摘要】隨著建筑行業的不斷發展以及完善，對建筑結構設計提出了更高的要求，其中剪力墻結構設計極為作用，作為能夠承擔水平作用力的結構，可充分降低建筑結構在剪切力方面的影響。因此，本文主要對剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用進行分析研究。

【關鍵詞】剪力墻結構設計;建筑結構設計;應用

1、剪力墻結構設計概述

剪力墻的側向墻剛度高，配合優秀的彈塑性形變能力后，有一個相對比較小的位移，即便在風荷載力高或是遇到地震時，依舊能夠承受一定程度的水平荷載，吸收更多的負荷能量。依據剪力墻的洞口大小、洞口排列措施等要素可以將剪力墻結構劃分為多種：如果總門窗洞口面積除以剪力墻整體面積結果的百分比小于 15% 且建筑物結構洞口邊長尺寸小于洞口之間的凈距交集孔洞和墻邊長度的凈距，通常稱之為整體墻;倘若建筑物規劃需要在低層有大空間需求，建筑工程中上層結構采用剪力墻結構，利用低層框架結構承載中上層剪力墻自重及其他力的，則為框支剪力墻;建筑物結構洞口邊長尺寸大于洞口之間的凈距交集孔洞和墻邊長度的凈距，連梁線剛度和墻肢線剛度互相貼近剪力墻墻體的即為壁式框架剪力墻。剪力墻按照不同方式分類還有更多的類型，無論如何，設計人員主要是結合實際工程情況和建筑施工要求，根據建筑要求靈活運用不同的框架結構，將剪力墻結構設計方案適宜地融入建筑工程整體結構設計中，這樣才能從整體結構性能上提升建筑工程施工的質量。

2、剪力墻結構設計的優勢

在建筑工程施工的過程當中，如果能夠結合實際需要設置剪力墻是十分必要的，主要體現在以下幾個方面 ：

2.1剪力墻的設置能夠最大程度上提高整體的經濟性，與傳統框架對比看，剪力墻可能會耗費比較多的材料與成本。但是從整體角度出發，甚至剪力墻往往更加具有優勢。因為剪力墻是將混凝土與鋼筋有效的混合在一起，在這個過程當中不需要填充過多的剛性材料，同時也不需要鋼筋材料對整個建筑物的穩定性進行提升，這種方式不但節約成本，同時也能夠體現出企業發展初衷，能夠保證企業經濟利益的有效實現。

2.2其次從剪力墻的角度上來說，其整體設計具有比較理想的穩定性。為了能夠最大限度上提高建筑物整體穩定性，在進行剪力墻設計過程當中使用的是鋼筋混凝土材料，和框架式結構相比穩定性更理想，而從外觀的層面上來說，剪力墻的整體外觀與傳統構架相比也更為理想，同時剪力墻使用鋼筋混凝土，其具有比較理想的支撐效果。

2.3在進行剪力墻設計的過程當中，又有著比較理想的連續性，在設計時可能會對不同區域進行有效的劃分，最為關鍵的目的就是希望能夠對構件進行分割，從豎向和水平兩個層面對不同的區域進行劃分，這種方式就使得剪力墻在整個建筑物當中不但保持了穩定性，同時也使得建筑物具有良好連續性，這樣建筑物之間不但能夠有效分離，同時又是一個整體。

3、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析

3.1平面設置

在剪力墻的設計階段，需要對墻體平面進行設置，保證剪力墻結構中的全部豎向荷載和水平力都能由鋼筋混凝土墻承受，因此，剪力墻需要沿平面主要軸線方向布置，對于不用形狀的剪力墻，需要根據具體結構，進行多方向上的安排。剪力墻還需要確保結構受力的均勻性，強化其水平性。剪力墻需要遵循設計者的設計理念，能夠盡量減少單向墻的應用，以提升建筑的整體性。

3.2 墻截面厚度

剪力墻的墻面厚度有著一定的規定，對于不同類型的剪力墻，其厚度標準也有所不同，如在短肢剪力墻中，其底部橫截面積的厚度一般要大于20cm，而之外的部分，其厚度需要大于18cm。此外，剪力墻的厚度還要考慮到樓層間的受剪承載力，在設計剪力墻厚度前，可以由設計人員減輕建筑的自重，減少剪力墻的投入。剪力墻墻截面厚度，需要能夠承受來自各方的力，避免剪力墻出現變形的情況。

3.3 墻身鋼筋設置

剪力墻內是鋼筋混凝土結構，鋼筋配置可以較好地提升墻體的韌性，需要提前進行鋼筋配置后再進行澆筑施工。鋼筋作為剪力墻的建設骨架，可以增加與混凝土的凝合力，在出現振動影響時也可以順著鋼結構進行傳到，使整個墻體的受力更加均勻。根據建筑體抗震性能需求，0.2%的鋼筋用量可以較好對抗四級地震對建筑體造成的影響。而不同的剪力墻結構的配筋量也有一定的差異，如孔洞開挖較多的墻體應當適當增加鋼筋結構的引入以維持墻體的韌性。設計人員要根據剪力墻的壓力進行計算，根據計算的結果適當增加一些鋼筋用量基本可以滿足需求。由于剪力墻的形狀和厚度都是固定的，如果盲目增加鋼筋的用量會占據一部分混凝土的澆筑體積，并增加墻體本身的重力。在計算時不僅要考慮建筑體的重力影響，還需要考慮到剪力墻自重問題。

3.4超限調整分析

對于剪力墻的設計可以從最小需求點出發展開需求分析，能夠更好地兼顧建筑建設的經濟性和實用性。首先，建筑體的高度對承重的抗力的需求之間存在著同一性的問題，在進行樓層之間的剪力墻建設時需要按照高度的提升適度增加。隨著樓層的升高，剪力墻的抗震設計需要適當增加，并從最小需求出發逐漸提升，能夠更好控制在不同方向的抗力。其次，建筑體也是一個整體，在設計時不能僅僅考慮相鄰兩層之間的建設結構，還需要通過對建筑體的全面分析將受力情況進行拆解，使建筑體整體能夠呈現出較強的抗剪力效果。

結語：

剪力墻在建筑設計中十分重要，需要設計人員結合現場的實際情況和建筑結構展開受力分析，根據不同的樓層高度建設需求展開建設工作。剪力墻的設計要有不同方向上的受力，以橫縱多個方向的受力進行設計，能夠更加有效地對抗建筑體的變形和扭曲問題。但要注意，剪力墻的抗力設計也有一定的限度，如果超出也可能存在不穩定影響。墻體的厚度不同受到的力的大小也有差異，一般需要結合墻體的高度、整體界面和開洞等多個方面的因素共同決定。

參考文獻：

[1]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.

[2]陸濤.剪力墻結構設計應用于建筑結構設計的影響分析[J].工程技術研究，2019，4（13）：171-172.

[3]張曉燕.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用探析[J].工程技術研究，2019，4（15）：165-166.

[4]王建業.高層建筑鋼筋混凝土剪力墻結構設計探討[J].冶金叢刊，2017，3（44）：74-75.