探析剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

趙利兵

摘要：社會經濟的快速發展為建筑行業的成長創造了良好的條件，隨著經濟條件與生活水平的提升，人們對建筑的質量和功能提出了更加嚴格的要求。為保證建筑結構的安全性、牢固性，尤其是對抗自然災害的能力，必須不斷優化和完善剪力墻結構的設計，從而保證建筑結構較強的抗震性和較高的剛度。本文結合剪力墻結構的概念、設計原則與實際應用，分析剪力墻結構在建筑結構設計中的應用，為相關的研究與工程實踐提供借鑒。

關鍵詞：剪力墻;建筑結構設計;應用

引言

建筑行業的發展受到居民需要的重要引導，隨著對建筑的質量與功能要求的不斷提升，建筑行業，尤其是建筑結構設計，必須對建筑結構的穩定性和安全性設計進行優化和完善。因此，剪力墻結構應運而生，剪力墻結構在減少用鋼量的同時，保證了更好的抗震效果。控制了施工成本，有具有較強的實用性和可操作性，因此在建筑結構設計中受到廣泛應用。剪力墻結構的設計關乎建筑的抗震性能與穩定性，關系到居民的生命財產安全，因此，探究剪力墻結構設計十分必要。

1剪力墻概述

剪力墻又稱為抗風強或抗震墻，顧名思義，在受到大風或地震等侵襲時，剪力墻能夠減小墻體的負荷，阻止自然環境對建筑造成破壞。剪力墻結構是把傳統的建筑結構中的梁和柱用鋼筋混土代替，剪力墻主要依靠鋼筋混凝土板和混凝土墻面實現作用力傳遞，從而負荷各種負載造成的內力。剪力墻結構作為一種建筑設計結構，能夠承受水平方向和豎直方向的作用力，對于高層建筑結構的設計起到了重要作用。

剪力墻在房屋結構中的作用主要是作為建筑物的核心支撐結構，負責各種荷載。剪力墻所承受的荷載包括豎向的重力和水平方向的由于地震或大風造成的作用力，剪力墻的結構使得墻體和樓板形成完整而堅固的受力整體。與此同時，由于剪力墻所采用的材料是鋼筋混凝土，限制了空間的分配和使用，且設計和施工難度較高、材料耗費多，因此，在商業建筑或辦公建筑中的應用不夠廣泛。

在設計建筑墻體時，要熟練使用剪力墻結構，尤其是在高層建筑的墻體中。建筑剪力開展墻體施工時，會使用滑膜技術和模板技術開展工作，從而提升施工效率，優化施工質量。在澆筑剪力墻時，人們更加喜愛大模板技術，它有著技術水平高、操作便捷、抗震性和整體性強等優勢。剪力墻結構施工情況體現剪力墻結構的安全性和科學性，在使用建筑設計時，要優化建筑質量，提升施工的效率，因此在建筑設計中要重視使用剪力墻結構。

2常用的剪力墻類型

普通的建筑結構分為框架式、混合式和剪力墻三種結構，剪力墻結構具有最優越的應用效果，因此在建筑中使用范圍最廣。剪力墻結構通常分為三種，這三種類型的剪力墻除了實體墻，都可以進行墻體開洞。

2.1實體墻

當門窗洞口沒有或很小、數量很少時，或門窗與洞口的面積之和小于剪力墻面積的15%，且保證洞口與墻面的相對位置設計合理可以忽略，稱為整體剪力墻，即整體墻。

2.2小開口整體墻

整個小開口式剪力墻需要有一個開口，但對于開口的大小和位置也有設計標準，以確保開口面積不大于剪力墻總面積的15%。整體大開口的剪力墻不需要開口，但需要滿足抗側剛度和抗震性能的要求。但整個小孔剪力墻不同于實體墻，剪力墻的變形表現為彎曲變形。墻體在彎曲過程和墻肢局部彎矩過程中容易產生質量突變。

2.3連肢剪力墻

連肢剪力墻是指剪力墻上開孔面積較大的墻體，即墻體上的一排孔。連肢剪力墻的受力特性與小開口墻相似。連續墻的受力性能與連續墻有很多相似之處，然而，與小開口整體墻不同的是連接剪力墻的彎矩不會發生異常。

3剪力墻結構設計的基本原則

剪力墻的設計必須重視基本概念的設計，需要合理設計剪力墻結構的寬度與長度，確定軸壓比等重要參數。保證設計方案的最佳效果，保障建筑結構的安全性和經濟性。

3.1科學設計墻體受力

剪力墻的結構設計必須研究墻體結構的混凝土受力，考慮到墻體不僅要承受彎矩和水平剪力的剪切力，還要承受垂直和向下的壓力。如果在設計時不能對具體的受力情況進行深入探究，就會造成結構剛度和強度不足，從而影響到剪力墻結構的安全性和耐久性。因此，剪力墻結構結構設計必須在充分研究混凝土受力情況的基礎上進行，不僅要保證墻體強度，而且要實現墻體使用價值。

3.2關注平面內搭接

剪力墻的搭接連接方法可分為兩種，即連接鋼筋混凝土構件與剪力墻連接的框架結構也稱為“連體結構”。因此，剪力墻與梁壁、墻體在平面外連接時，墻體外連接的強度必須保證搭接的穩固性和建筑結構的安全性。

3.3最小剪力系數調整原則

剪力墻的設計必須遵循最小剪力系數原則，在設計和施工過程中，由于存在剪力墻，必須提高建筑物的抗震能力，并遵循最小剪力系數原則。建筑物的抗震能力與建筑物自身重量，以及剪力墻的數量等有著密切的關系。為了降低建筑物本身的重量，控制剪力墻的數量或提高剪力墻的側向剛度則是必須的，以便有效地調整樓板之間的最小剪力系數，從而控制施工成本，保證剪力墻的剪力效果。

4剪力墻結構的應用

4.1墻面規劃設計

在建筑設計中，尤其是剪力墻設計，必須保證墻面的結構重量與剛度強度相匹配。除了保證墻體均勻、對稱等基本要求之外，還需要考慮主軸的雙向性與多向性。具體而言，為保證抗震、抗風的功能，如果剪力墻震動幅度較大，會導致韌性較低，為合理平衡這兩個因素，可以通過應用剪力墻側向剛度計算公式進行確定。在實際應用中，剪力墻的設計還要考慮施工工期和施工成本的投入以及安全問題與質量問題等，從而對剪力墻的結構進行科學合理的規劃。

4.2邊緣構件

剪力墻結構的邊緣構件有兩種，分別是有約束邊緣和無約束邊緣，無約束邊緣的剪力墻構件會導致樓板之間的位移角度發生偏差，從而使結構的抗震能力變化到剪力墻的80%。通過對某工程實例的分析，得出結論：在無約束邊緣的情況下，剪力墻的剛度、抗側剛度以及抗側承載力都降低到有約束邊緣剪力墻的40%。同時，矩形截面極限承載力降低到約束邊緣剪力墻承載力的60%。有約束構件的剪力墻具有更好的可靠性和穩定性，為保證剪力墻設計的合理性，需要綜合考慮剪力墻的軸壓比大小與等級，根據實際的功能需求和性能指標確定邊緣構件的應用，從而選擇邊緣構件的類型。

4.3合理布置平面和結構

在設計剪力墻時需要開展平面布置工作，平面布置工作不達標會影響結構設計的規則，進而無法合理地分布剪力墻結構的承載力和剛度，導致結構整體短，效率差。局部的墻體有彎曲情況出現，設計人員要根據方案開展相關設計工作，實施剪力墻布置，保證平面設計房屋結構合理。把控平面布局時期在指定的范圍內，有效連接外墻體和內墻體，同時解體的墻面也要有著規律性。布置結構在建筑的四角橫向與電梯周圍需要設置剪力墻，寬度大約在300毫米左右。在墻角會設置扶壁柱，縱向與橫向的外墻間要設置壁柱和剪力墻，從而和墻肢的剪力墻構建成外框筒墻，其厚度大約是200毫米。

結語

總而言之，剪力墻功能的實現依賴于科學合理的設計原則，為保證剪力墻結構設計的可行性和有效性，必須對施工現場進行實際分析，從而對剪力墻結構設計方案不斷優化。還需要增強設計方案的創新性，設計人員應當加強學習，從而為剪力墻結構設計賦予更強的生命力，更好地服務于建筑行業。

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