建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用

余冉

摘 要：建筑結構的安全性尤為關鍵，要求建筑單位在建筑結構設計中合理應用安全措施，保障工程的建設質量。剪力墻結構在建筑結構設計中得以廣泛應用，該結構形式具有顯著優勢。以下筆者就將簡要分析建筑結構設計中剪力墻結構設計的具體應用，以供參考。

關鍵詞：建筑結構設計;剪力墻;結構設計

引言：

剪力墻結構作為目前建筑工程結構設計中較常使用的形式，具有抗側剛度大、抗震性好等特征，尤其是對于現階段的高層建筑來說，剪力墻結構的運用能夠確保建筑的穩定性和安全性，提高建筑的實用價值。本文就重點對建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用加以說明，希望可改善建筑結構設計水平，豐富建筑實用性能。

1.建筑剪力墻結構概述

剪力墻是一種具有一定剛度和整體性的結構，不但用鋼量較少，同時建成后不存在露柱露梁情況。同框架結構進行比較，剪力墻結構的美觀效果更好，適用性更廣。因此在建筑中使用剪力墻結構為室內裝修提供便利，有效提高室內使用面積。同時剪力墻具有較大的抗側剛度，抗震效果較好。但是因為剪力墻需要使用較多的混凝土墻體，直接導致高層建筑物自重提升，可能會引發地震反應，因此需要做好防范措施，加大對剪力墻高層建筑上部結構與基礎施工的投入力度，強化其穩定性[1]。同時剪力墻結構各墻肢軸壓比較低，難以發揮其承載性能。構造配筋施工形式導致結構延展性不佳，都會對剪力墻質量造成不利影響。因此需要在確保其本來抗側性能的前提下，對結構進行優化，降低成本，提高建筑質量。

2.建筑剪力墻設計原則

2.1墻體延性

在對剪力墻結構進行設計的過程中，需要全面分析墻體的延性，墻體延性對剪力墻結構具有一定的影響，因此如果設計質量存在問題，過高或者過薄，都會導致連接梁使用問題，進而引發張拉、彎曲等問題，造成剪力墻結構受損。因此，在實際設計過程中需要加強對剪力墻安全性能的重視，避免發生彎曲問題。同時截面部分還需要設置一個孔，將墻體分為多個部分，形成連接墻，使剪力墻延性效果發揮作用。

2.2連續性

在進行剪力墻結構設計過程中，具有多種結構形式，展開工作前需要根據工程要求及施工環境選擇合理的結構。剪力墻結構在高層建筑工程中十分常見，其主要作用便是提高建筑的整體承載性能。因此在進行設計時需要遵循連續性原則，以防剛度變化導致建筑存在位移情況。在實際設計階段需要堅持自上而下布置原則，以防剛度變化對工程整體結構的穩定性造成影響。

2.3對墻體進行受力分析

在建筑剪力墻結構設計階段，還需要信息分析墻體混凝土應力情況。作為一種建筑平面結構，墻體壓力還包括水平剪力、彎矩及豎向壓力。因此在設計階段需要全面分析受力情況，重點研究剪力墻的自身應力，進而提高剪力墻使用效果。

3.建筑設計剪力墻結構設計的應用策略

建筑設計中剪力墻結構設計尤為關鍵，在設計的過程中需全方位考慮工程設計和建設的基本要求。為此，設計人員務必做好細節的把控和處理，如剪力墻的合理布置、剪力墻墻肢長度的確定、厚度確定，連續梁類型、配筋及邊緣構件設計等。下面將作具體論述。

3.1剪力墻連續梁方案

連續梁指的是剪力墻中連接墻肢結構的梁，具有跨高比小、連接墻肢剛度大等特點。連續梁除起到連接作用外，還具有較為明顯的支撐作用，能夠有效抵抗地震荷載、風荷載帶來的影響，一旦連續梁結構出現問題，建筑結構也將受到較大影響。所以在設計中需結合實際情況，合理設計連續梁施工方案，增大其剛度，保障結構的穩定性[2]。在工程實際設計中，剪力墻連續梁的設計宜按“強墻肢弱連續梁”原則進行抗震設計，為了提高連續梁的延性，通常情況是對于跨高比較小的連續梁內宜設置交叉斜筋，交叉斜筋的走向與主拉應力的走向一致，目的是抵抗彎剪作用下主拉應力的變化，從而控制應力變化產生的裂縫問題。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相較于傳統配筋連續梁具有更大優勢，在提高剪力墻結構質量，增強建筑結構整體性和穩定性上起到了顯著作用。

3.2確定剪力墻結構的厚度

按照現有規范要求可知，在抗震等級在一二級時，底部加強部位的剪力墻厚度要控制在200mm以上，長度要求在層高或無支長度的十六分之一，當抗震等級為三、四級時墻厚不應小于160，且不宜小于層高或無支長度的1/20。其他部位的剪力墻厚度，當抗震等級為一、二級時墻厚不應小于160mm，且不宜小于層高或無支長度的 1/20，當抗震等級為三、四級時墻厚應在140mm以上，長度在層高或無支長度的二十五分之一。之所以這樣規定，是為避免因剪力墻厚度過小，剛度不足，導致結構穩定性減弱，產生壓屈失穩情況。

不過這一規范也存在特例，對于八級地震區的多層或地層剪力墻結構建筑來說，上述規定可能會存在較大偏差。如10層以下的剪力墻結構，在重力荷載作用下，墻肢壓軸相對較低，墻柱結構只能進行構造配筋，但為保證底部結構的質量，按照層高要求，剪力墻厚度一般設定在240mm，已經超出規范標準要。所以在設計過程中，需要在規定基礎上，根據實際情況加以綜合分析，以確保剪力墻厚度設計的合理性。

3.3剪力墻的規劃布置

在剪力墻結構設計中，需要參照空間特點展開合理布局，一般情況下，如果是高層建筑，會采用雙向剪力墻結構，確保兩側剪力墻剛度的均衡性，減少水平位移的產生，避免剪力墻在外界荷載作用下出現扭轉，提高建筑結構的穩定性。剪力墻的水平地震作用力較大，自振周期短，結構本身穩定性很容易受到影響。所以在設計過程中，需考慮到力的平衡，可通過減小剪力墻厚度，或者增加剪力墻之間的間距，來降低水平地震作用力帶來的影響，防止位移、斷裂等問題的出現。同時上述操作也能夠降低剪力墻自重，削弱建筑結構承擔荷載。如果剪力墻設計中存在較大洞口，洞口位置要保證在一條線上。考慮到墻體結構受力情況，應展開應力的科學劃分，確保兩者均衡性、對稱性。底部結構如果設置框架支撐層，落地剪力墻的數量要在上部剪力墻數量的一半以上。剪力墻設計中，需充分考慮抗震性能要求，避免樓板平面等結構因變形發生危險。

3.4確定剪力墻墻肢長度

確定剪力墻墻肢長度時，首先應考慮滿足建筑功能的要求，其次是剪力墻墻肢長度不能太長也不能太短，確定原則是，盡可能布置長墻，少布置短墻。當墻肢長度很長時，受彎后產生的裂縫寬度會較大，墻體的配筋容易拉斷，因此墻段的長度不應過大，墻肢長度宜控制在8m以內;當墻肢長度很短時，可能形成短肢剪力墻，短支剪力墻的出現可能會導致多樓層出現反彎點，受力發生改變，逐漸接近異形柱的狀態，抗震性能較差[3]。所以為保障建筑的安全性，不會將其應用在地震區域內，且不得采用全短肢的剪力墻的結構。

結束語：

綜上所述，當今建筑對剪力墻結構的應用愈加普遍，如果剪力墻結構設計存在問題，勢必對建筑的整體穩定性和安全性造成影響。建筑結構的設計質量，與房屋建筑結構整體的安全性和穩定性具有直接關聯。因此設計人員需要采取有效的措施，從結構設計、連梁設計、配筋選擇、平面布置等多方面出發，全面優化剪力墻結構設計，為工程的穩定性提供保障，降低成本，促進建筑行業的可持續發展。

參考文獻：

[1]曾云.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用[J].智能城市，2020，6（08）：215-216.

[2]陳南生.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析[J].房地產世界，2020（21）：37-39.

[3]楊鵬.剪力墻結構在高層住宅結構設計中的應用研究[J].建筑技術開發，2020，47（22）：11-12.