剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析

楊亞鵬

（河北 滄州 061000）

剪力墻結構的主要含義是指能夠有效承受風荷載和具備抵御自然災害的墻體結構，同時剪力墻還被稱之為抗風墻和抗震墻，通過對剪力墻結構的合理利用，能夠大幅度提升建筑物結構的穩定性和抗風險能力，為后續使用階段的安全穩定性提供了堅實的保障。為了充分挖掘出剪力墻結構的重要作用，設計人員則應該在具體的設計環節中嚴格依照相關設計原則，同時對各種干擾因素實施全面考量，由此來構建出科學完善的設計方案。

一、剪力墻結構設計的基本含義綜述

（一）剪力墻結構設計

所謂剪力墻，主要是指依靠風力或地動而引發的水平或豎向荷載，以此來提升建筑穩定性和可靠性的墻體結構。剪力墻結構設計主要是為了借助其良好的抗震性能以及剛度來提升建筑的建熱度，這樣能夠有效避免建筑物由于風力或地動等因素而造成的坍塌和損毀現象。通常情況下，剪力墻的結構設計會較高，而在寬度方面則較小，借助于剪力墻結構的種種優勢，使其在實際應用中的范圍也越來越廣。為了更好地滿足消費者的實際需求，確保建筑工程的施工質量，借助剪力墻結構來提升建筑的抗震性能，同時還可以對其整體結構實施完善與優化，使建筑結構呈現出優秀的穩定性，從而大幅度降低墻體的荷載，為建筑施工質量提供了堅實的保障。

（二）剪力墻結構分類

剪力墻由于不同的分類方式有不同的種類。根據剪力墻是否開洞以及開洞的大小，可以將剪力墻分為四種--實體墻、整體小開口剪力墻、多肢剪力墻以及壁式框架剪力墻。除實體墻并不在墻體上開洞外，整體小開口剪力墻、多肢剪力墻以及壁式框架剪力墻，這三種類型的剪力墻均開洞，而這三種開洞的剪力墻則會再進一步根據開洞的大小進行分類。實體墻指的是不開洞或者開洞面積小于百分之十五的剪力墻。實體墻是不會產生反彎，沒有彎點，能夠接受較大荷載，以曲型為主要的變形類型的剪力墻。整體小開口剪力墻是開洞面積占剪力墻整體面積大于百分之十五，以彎曲型為主要變形類型，同實體墻相同的不會產生反彎但是有一定幾率發生漸變的剪力墻。多肢剪力墻主要指墻體開洞面積很大或者開洞成列狀分布，與整體小開口剪力墻有一定類似性的剪力墻。壁式框架剪力墻主要指墻體開洞面積較大而且與框架結構有一定類似，受其影響在剛度大小上墻肢線與連梁線一致或相似程度較高，有一定出現反彎點幾率的剪力墻。我們要根據建筑結構設計的特點進行剪力墻結構設計，并在制造建筑物的過程中根據實際情況進一步優化剪力墻結構設計，優化建筑結構，提高建筑質量。

二、剪力墻結構的設計原則探究

（一）樓層間最小剪力系數的調整原則

在對剪力墻實施結構設計時，設計人員應確保樓層之間的系數達到最小。為了能夠降低由于房屋本身重量過大而導致的房屋抗震性能下降等相關問題的發生概率，建筑企業會在建筑結構設計環節中針對剪力墻設計中嚴格遵循短肢剪力墻接受的第一振型底部地動傾覆力矩占結構總底部地動傾覆力矩的比例小于百分之四十，確保樓層之間剪力系數能夠控制到最小，同時適量降低剪力墻的數量，在此前提下，大開間剪力墻，使剪力墻結構的側向剛度得到進一步的提升，這樣做能夠有效減少工程的施工成本，為建筑工程項目創造更多的經濟利潤。

（二）樓層間最大位移與層高之比原則

除了以上所述重點，在對剪力墻結構實施設計規劃時，還應嚴格遵照樓層之間最大位移和樓層高之比的設計原則，設計人員應對樓層之間最大位移與樓層告知比實施高度重視，并依據實際的施工情況實施合理調整。相較普通建筑結構設計而言，剪力墻結構設計的關鍵在于樓層之間的扭轉變形及剪切變形，通過對豎向構建的合理利用能夠對樓層建的扭轉變形實施合理控制，在實際施工設計中建筑企業為了合理規劃剪力墻的數量，建筑樓層之間通常會出現較為嚴重的扭轉變形，無法達到建筑層間位移的要求，對此，建筑企業應對樓層之間的最大位移及樓層高之比的合理調整給予相應關注，并加強監測力度，盡可能減低樓層的扭轉變形情況，以此來提升建筑物的安全性和穩定性。

（三）剪力墻結構連梁超限的調整原則

在剪力墻結構設計中應該遵循剪力墻結構連梁超限的調整原則，確保剪力墻的跨高比大于2.5。一旦剪力墻的跨高比小于2.5 就會造成剪力和彎矩超過限額，降低建筑物的安全系數。但是當剪力墻設計中剪力墻的跨高比太大也會造成危害，比如剪力墻結構出現異常變化等，一旦剪力墻的跨高比達到5-6 時，也同樣會造成剪力和彎矩超過限額。所以為了保證建筑物的安全系數和堅韌程度，提高建筑物的質量和建造建筑物的效率，控制建筑的成本，必須在建筑結構設計應用剪力墻結構設計時避免剪力墻結構連梁超限，遵照剪力墻結構連梁超限的調整原則。

三、剪力墻結構的優化設計探究

第一，剪力墻結構設計具備良好的抗震性和抗風性能，但是這其中也存在著相應的不足之處，例如剪力墻結構也存在一定概率的剪切變形情況，同時相較傳統建筑結構設計而言，剪力墻結構設計由于其復雜性可能會與施工設計產生相應的偏差，這些干擾因素都在不同程度上阻礙了剪力墻結構優勢的全面發揮，因此，在設計人員對剪力墻結構實施規劃設計時，應對建筑物的整體結構實施全面深入的分析研究，并依據實際的施工情況和建筑物的性能特征，構建出科學完善的設計方案，為全面挖掘出剪力墻結構的重要價值奠定根基。第二，在對剪力墻結構實施設計時，應注重新型施工材料和施工工藝的合理運用，在控制施工成本的基礎之上，對相應資源實施合理分配。第三，建造剪力墻的主要目的是為了能夠更好地提升建筑物的穩定性，但這并不意味著剪力墻越多越好，對此，在實際設計時應確保剪力墻數量的合理性，并依據實際情況作出合理調整。

四、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用策略探究

（一）充分落實好平面布置工作

為了確保平面布置能夠達到預期效果，在具體設計時就必須嚴格遵循以下幾點：第一，始終堅持對稱原則，確保墻面結構質量中心能夠與剛度中心達到完全重合的效果，這樣能夠有效減少彎曲情況的發生，使墻體結構的穩定性得到切實的保障。第二，在遇到剪力墻過長的情況時，設計人員應依據實際情況對開洞扣實施合理設計，并將墻面分為長度一致的幾段，這樣能夠減低剪力墻發生剪切破壞的概率，同時還應注意在對洞口設計時應堅持上下對齊以及成列布置等原則，避免交錯疊合現象的發生，將后期剪力墻出現變形的幾率降至最低。第三，針對抗震設計環節而言，實際人員則應根據具體情況實施雙向及多向設置，優化剪力墻的結構性能，在剪力墻結構洞口和墻邊形成墻肢的截面高度與厚度之比不大于4時，宜按照框架柱進行截面設計，提升剪力墻結構的密實性。其四，當墻肢長度大于7 米時需要將其均分成兩段進行設計和施工；與此同時需要對結構抗側力剛度進行嚴格把控，不能出現過大或者過小的情況，通?？箓攘偠葧褂霉竭M行計算，公式中n 代表建筑物樓層數，進而保證結構抗側力剛度符合規定要求。

（二）確保厚度設計的合理性

針對剪力墻結構設計環節而言，在具體的落實環節中應注重厚度方面的相關設計，對此，設計人員應結合實際情況，對厚度設計實施合理調整，避免過厚或過薄而影響到剪力墻的性能效果。但是，需要注意的是，在某些情況下，針對超厚型剪力墻結構設計而言，會對建筑結構本身造成一定的不利影響，使建筑結構的承載力得到過度提升，進而引發相應的安全隱患問題，這是需要設計人員尤為注意的。因此，作為剪力墻結構設計的重要環節，設計人員必須要確保厚度設計的合理性。在設計剪力墻結構時，需嚴格依據我國有關規定，對于剪力墻的厚度選擇上需切實依據震級來進行，對于抗震等級是一、二級的建筑物，它的底部加強范圍的剪力墻厚度不應小于200mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/16，其余部位墻體厚度不能低于160mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/20。對于抗震等級是三、四級的建筑物，它的底部加強范圍的剪力墻厚度不應小于160mm，并不宜小于層高或無肢長度的1/20，其余部位墻體厚度不能低于140mm。由此可見，剪力墻結構設計的具體過程中，厚度方面的設計開展，必須嚴格遵循國家的相關標準來落實，在遇到某些特殊建筑結構時，設計人員應做出靈活的調整，以此來確保將建筑結構的穩定性。

（三）確保延性設計的合理性

通過對相關資料的分析研究發現，延性設計在剪力墻結構的整體設計中占據著非常重要的地位，通過對延性設計的合理規劃，可以使剪力墻結構設計保持合理的高度，并使其性能得到進一步的完善與優化。針對剪力墻結構設計要點而言，我們可以結合以下幾點進行分析：第一，應確保結構墻體底部具備良好的延性和耗能功能，同時還應對底部高度范圍實施合理把控，強化其抗震性能，以此來確保建筑物底部在一定的高度范圍內具備良好的彈性變形性能，使建筑結構的抗震性能得到進一步的提升。

（四）對連梁結構設計實施科學規劃

連梁結構能夠平衡墻肢的負荷能力，同時實現約束和穩定剪力墻的效果，由此可以看出，連梁結構在剪力墻結構設計中的重要價值，由于人為及外界因素會對連梁結構的高度及截面帶來一些不利影響，一旦缺少合理的設計，則必然會影響到剪力墻的各種性能，因此，設計人員必須要對此給予高度重視，嚴格依據施工情況和相關規定對連梁承壓實施精確計算，并適宜調整剪力墻結構的配筋率，這樣做能夠有效降低扭曲力及剪切力對結構造成的不利影響，進而提升墻體結構的抗震性能。不僅如此，剪力墻結構連接點的設置一旦出現不合理問題，則會影響到其承重能力及抗剪能力，對此，設計人員還應對剪力墻結構連接的設置進行深度研究，確保其科學性和合理性，這樣做才能夠有效減少建筑物后續投入使用時出現裂縫的現象。

結語

結合以上論述可以看出，在社會經濟的飛速發展之中，實現了建筑行業的全面壯大，為了能夠滿足時代的發展需求，就必須對建筑結構設計實施優化創新，以此來彌補與完善傳統建筑設計中的不足之處，從而更好地提升建筑工程的施工質量和節能效果。剪力墻承受著建筑物的整個軸承負荷，對維持安全與穩定建筑工程的整體質量起著重要的作用，因此，在建筑工程的設計工作中，應加強主體建筑的剪力墻結構設計，有效地提高建筑物的抗震性能和整體質量，從而做出安全，經濟和合理的結構設計，實現我國建筑業的可持續發展。