建筑工程設計中的剪力墻結構設計探討

王秀龍，方國瑞

（無棣縣建筑設計院，山東 無棣251900）

1 引言

新的發展環境下，建筑工程項目呈現出高層化、集成化和大體量化的特點，對其結構設計的合理性和安全性提出了更加嚴格的要求。剪力墻結構在建筑工程中的應用能夠在保證建筑主體穩定、牢固的同時，延長建筑的使用壽命。剪力墻結構的形式眾多，適用于不同的地質環境以及項目類型，設計人員在對其進行設計的過程中，需要充分考慮各方面的影響因素，將剪力墻的優勢充分發揮出來。

2 剪力墻結構概述

2.1 剪力墻的概念

建筑工程領域的剪力墻也被稱為抗風墻或結構墻，在建筑主體結構中的主要作用是承受風力引發的水平荷載以及地震作用引發的豎向荷載，避免結構出現剪切破壞。一般情況下，剪力墻采用的是鋼筋混凝土結構，可以分為平面剪力墻和筒體剪力墻2 種形式。平面剪力墻一般被應用于鋼筋混凝土框架結構、升板結構或無梁樓蓋體系中。平面剪力墻包括現澆剪力墻和預制鋼筋混凝土剪力墻，可以對建筑結構的強度和剛度進行強化，提升其穩定性。筒體剪力墻常見于高層建筑或懸吊式建筑中，是由樓梯、電梯、輔助房的間隔墻圍成的墻體，采用的全部都是現澆墻體，強度和剛度優于平面剪力墻，因此，能夠承受更大的水平荷載[1]。

2.2 剪力墻結構的優點

剪力墻結構的優點體現在以下4 個方面：（1）具備較強的穩定性。建筑工程中的剪力墻一般都是鋼筋混凝土結構，對比框架結構中的梁柱，有更強的穩定性和支撐能力，可以承受更大的荷載。（2）具備良好的規則性。建筑內部空間有不同的使用功能，需要設計人員做好相應的區塊劃分，實現剪力墻結構的規則化。這樣才能為后續的施工建設和空間維護提供便利。（3）具備較強的連續性。在對剪力墻結構進行設計的過程中，需要對各區域進行劃分，從水平或豎直方向來對各區域進行維護，提升剪力墻的連續性，實現建筑格局的獨立分化，同時，也可以使建筑構成一個完整體。（4）具備良好的經濟性。對比常規框架體系中的梁柱結構，從建筑工程整體的角度分析，剪力墻結構能夠節約資金和時間，提高工程的經濟效益。

3 剪力墻結構設計的注意事項

在對剪力墻結構進行設計的過程中，應結合工程的實際情況確定剪力墻的具體類型，同時，還需要注意以下2 個方面的問題：（1）做好相關參數的調整與優化。剪力墻結構的設計要符合一些參數指標的控制，設計人員需要從建筑工程的現實需求出發，對這些參數指標進行調整和優化，實現建筑整體的設計優化。（2）做好連梁的調整工作。在建筑結構設計中，剪力墻不能與連梁保持連接，否則，可能會導致剪力墻承受的應力增大，影響結構整體的穩定性和安全性。梁體的設計同樣會涉及與建筑頂部和地板的連接，在對其進行調整的過程中，需要保證全面性，綜合考慮不同框架結構對剪力墻的作用力，保障建筑工程施工的便利性[2]。

4 建筑工程設計中剪力墻結構設計的要點

4.1 墻體受力分析

在對剪力墻結構進行設計的過程中，應做好墻體的受力分析：（1）需要將建筑結構受到的作用力分為水平荷載、豎直荷載和其他荷載。結構設計人員需要對剪力墻結構受到的所有外力進行分析，以保證設計方案的合理性。建筑承受的水平荷載主要包括風荷載和地震荷載；豎向荷載主要包括建筑個結構的自重，通過提高墻體豎向結構的強度，能夠滿足建筑的承重需求。（2）需要明確剪力墻的受力情況與建筑材料存在密切聯系，在材料質量水平和性能優越的情況下，墻體的強度和韌性能夠得到顯著提升。因此，結構設計人員應從建筑實際需求出發，做好材料的合理選擇，在保證施工質量的同時，提高建筑企業的經濟效益。

4.2 墻體厚度設計

在剪力墻結構設計環節，需要對其厚度進行合理設計，確保結構在使用期間具備較強的穩定性和安全性。設計人員應參照相關設計標準的要求，做好建筑結構的受力分析，確定最佳墻體厚度。一方面，如果剪力墻需要設置開洞，需要確保墻體厚度不小于邊緣構件的寬度，以保證構件在澆筑后與剪力墻形成整體，提高結構整體的強度。邊緣構件的作用是提高剪力墻的水平剛度，減小墻體的位移。另一方面，在我國相關建筑結構設計標準中，對建筑剪力墻的最小厚度進行了明確，如短肢剪力墻的最小厚度為18 cm，受力狀態下墻體的變形和位移不能超過10 cm 等。剪力墻結構的設計方案必須滿足這些基本要求[3]。

4.3 超限調整分析

在對建筑剪力墻結構進行設計的過程中，在考慮結構設計合理性的同時，還要兼顧結構的實用性和經濟性，做好結構整體受力情況的分析和拆解，確保建筑主體結構具備較強的抗剪能力，并且依照受力分析結果，做好剪力墻負重的超限調整，這有利于延長建筑結構的使用壽命[4]。

4.4 墻體連梁設計

在建筑剪力墻結構中，因為水平荷載的影響，墻肢會發生一定的變形，在連梁中產生內力，此時，連梁端部內力會影響連接墻體的變形及內力，對墻肢變形問題進行有效約束。從這個角度分析，連梁對剪力墻結構非常重要。在對剪力墻結構進行設計的過程中，應做好連梁問題的處理。以剪力墻連梁設計中常見的連梁超筋問題為例，主要是因為剪力和減壓比無法很好地滿足相關要求，在墻段相對較長的情況下，連梁中間段容易出現超筋問題。對于連梁超筋問題的處理，可以從實際情況出發，適當削減連梁界面的高度，若連梁破壞不會對垂直方向的荷載產生巨大影響，可以就獨立墻肢在遭遇地震時的結構應力進行分析，依照多次計算得到的最大應力對墻肢配筋進行計算，以避免出現連梁超筋的問題。

5 結語

建筑結構設計中，剪力墻結構設計非常關鍵，需要設計人員從施工現場的實際情況以及建筑結構的受力情況出發，對剪力墻結構進行設計，合理優化剪力墻結構的設計參數，充分發揮剪力墻結構的作用，提高建筑結構的安全性和穩定性。