建筑工程設計中的剪力墻結構設計分析

郭文斌 山西辰誠建設工程有限公司

1 前言

經濟社會的發展，有效推動建筑行業的發展。剪力墻結構在建筑工程結構設計中被廣泛應用，不僅可以優化建筑工程結構形式，還可以有效提升建筑工程結構設計水平，進而確保后續建筑工程施工的安全、高效進行。通常情況下，剪力墻結構具有穩定性更好、經濟效益高、連續性更強等優勢，將其合理應用到建筑工程設計中，可以充分發揮剪力墻結構的優勢，既可以提高建筑工程施工的整體進度和質量，也能大大提高建筑工程的安全性。

2 剪力墻結構概述

2.1 剪力墻內涵

這里所提及的剪力墻一般是指在房屋建筑及附屬結構中用于承受水平荷載的一類墻體結構，其能夠有效抵抗強風、地震等災害，因而剪力墻又被稱之為結構墻或抗震墻。在裝修和改裝建筑物過程中，嚴禁改變剪力墻結構，因為其可以確保建筑物結構的整體安全性和穩定性，進而使建筑物抵抗災害能力得到提高。

通常情況下，剪力墻均采用鋼筋混凝土，能夠有效承受來自縱向和橫向的力，進而提高建筑結構的穩定性。實際上，剪力墻結構性能優越，既可以有效抵抗地震等自然災害，而且所選材料具有較強的剛度，在建筑市場中得到了廣泛應用。

2.2 剪力墻結構設計優勢

（1）穩定性更好。通常，剪力墻結構是由鋼筋與混凝土組合而成，其可以提高建筑工程的支撐能力，確保建筑工程的整體穩定性。與傳統框架式梁柱結構進行對比可以發現，剪力墻結構不僅具有比較好的外觀，而且穩定性更好。

（2）經濟效益高。與傳統框架式梁柱結構進行對比得知，剪力墻結構所需原料耗費比較多，在一定程度上提高了建筑成本。然而從安全角度發現，剪力墻結構無需填充其他鋼材料，只需要將鋼筋結構與混凝土混合在一起即可，而且也不需要對建筑結構澆筑混凝土，有效節約鋼筋材料成本，具有比較高的經濟效益。

（3）連續性更強。在進行剪力墻結構設計過程中，設計人員需要結合實際情況對其進行區域劃分，這樣不僅可以實現構件的有效分隔，并在各自區域發揮著至關重要的作用，而且還能夠從橫向與縱向兩個方面來給予分隔區域維護，進而確保建筑工程的整體連續性和穩定性。建筑物看似被區域所分割，然而也是相互關聯的統一整體，這就使得剪力墻結構具有比較好的連續性。

3 剪力墻結構設計要點

3.1 合理確定剪力墻數量

剪力墻結構設計是建筑工程設計中比較關鍵的一個環節，其需要結合實際情況來合理確定剪力墻數量。雖然剪力墻結構能夠有效提高建筑結構的連續性和穩定性，但是如果其數量過多，也有可能導致結構平衡被破壞，進而增加建筑成本。同時，在剪力墻布設過程中，設計人員為了提高剪力墻結構的承載力，一般會采用鋼筋混凝土剪力墻，提高墻體的抗壓、抗彎、抗剪強度。如果設置的剪力墻結構比過多時，將會加大鋼筋混凝土用量，進而提高整體建筑物的重量、增大建筑物的整體剛度，使建筑物承受的地震作用增大，反而降低建筑物的抗震性能[1]。

3.2 剪力墻洞口布局要點

如果剪力墻較長時，宜按要求開設洞口，將其劃分為均勻受力的若干個墻體，使用連梁在之間進行連接。一般情況下，剪力墻洞口布局情況會對整個剪力墻力學性能產生一定影響，由此在剪力墻洞口布局時要做好以下幾個方面的工作：（1）結合建筑工程特點來對洞口進行有規則的布置，最好成排成列設計，并保證洞口與洞口間間隔保持均勻分布；（2）如果剪力墻洞口設計不規則時，如錯洞剪力墻以及疊合錯洞墻等，極易由于洞口分布不均而導致剪力墻存在薄弱位置，此時可以在洞口位置進行加固處理，或選擇相對比較輕質的材料給予填充。

3.3 剪力墻的平面布置要點

在進行剪力墻結構設計過程中，最好結合不同墻型間存在的不同特點給予針對性、合理性設計，同時根據墻體不同的內力分布狀態、不同的受力特征以及破壞形態，來對剪力墻平面給予科學、合理的布置，提高剪力墻結構的整體強度。

剪力墻承受的豎直水平壓力主要來自整體樓面的荷載和結構自重，此時需要對剪力墻實際承受壓應力及剪力墻受壓承載力進行計算，有地震作用時，尚應進行地震作用下的承載力計算，以保證剪力墻結構滿足“大震不倒、中震可修、小震不壞”的抗震標準。

在剪力墻的平面布置過程中，主要從以下幾個方面開展工作：（1）對于剪力墻結構承受的荷載而言，不管是豎向荷載，還是水平荷載均需要由鋼筋混凝土墻板來承受，此時最好沿建筑物平面主軸方向來布局剪力墻結構。（2）對于收縮力或溫度變化較大的位置，需要適當增加剪力墻內分布的鋼筋。（3）在剪力墻結構平面設計過程中，要遵循對稱性原則，這樣不僅可以確保剪力墻的自重中心與剛度中心處于同一個位置上，還能夠有效降低結構的扭轉效應，進而提高結構的整體穩定性[2]。

4 建筑工程設計中剪力墻結構設計

4.1 平面的合理布置

在剪力墻平面布置時，需要遵循對稱、均勻原則，保證墻面結構與剛度中心基本重合。同時，剪力墻最好沿主軸走向給予多項或雙向布置。在進行抗震設計中，盡可能避免出現單向墻結構，充分發揮剪力墻結構的抗震作用。

為了提高建筑物的整體施工進度、質量和穩定性，則需要對剪力墻結構抗側力剛度進行分析，以免因為剛度過大增加震力，進而增加墻體自身重力。借助相關經驗公式來對剪力墻的側向剛度數值進行計算，從而確保剪力墻結構剛度的科學性、合理性。

4.2 結構的合理定位

在剪力墻結構設計階段，要確保建筑物質量要求和墻體結構剛度相匹配，以此來達到降低扭矩的目的。同時，針對內外剪力墻，還需要盡可能對直并拉通，保證墻肢截面更加規范、簡約。

4.3 墻肢截面厚度控制

對于建筑工程而言，在剪力墻結構設計中，要按照相關規定來確定剪力墻厚度，以確保其厚度最小值滿足相關規范。通常情況下，需要加強短肢剪力墻底部位置，其厚度要求大于0.2m，并保證其他部位大于0.18m，確保剪力墻結構的整體剛度和穩定性。

4.4 墻身鋼筋的設計分析

為了充分發揮剪力墻結構的作用，其豎直、水平配筋率要大于0.2%。因此，在進行建筑結構設計過程中，需要根據四級抗震指標來給予設計。對已有的前三級抗震狀況，通過增加剪力墻配筋率的方式來保證配筋率大于0.25%，進而使剪力墻結構的抗震性、穩固性得到提高。

4.5 邊緣構件的設計分析

對于剪力墻結構而言，要做好邊緣構件設計工作，因為邊緣構件既能夠提高建筑物的延伸性，同時也可以達到預防水平位移的目的，進而有效提高剪力墻的抗剪性能。在剪力墻結構設計階段，要根據實際工程狀況與需求，對暗柱、角柱、端柱進行分析，確保邊緣構件設計的科學性、合理性。

5 在建筑工程設計中剪力墻結構的運用實例分析

5.1 在抗震設計中剪力墻結構的運用

在進行建筑工程基礎結構和承重構件設計時，要嚴格遵守相關規范和標準，以此確保建筑工程主體結構的安全性和穩定性。例如，在建筑工程剪力墻結構設計過程中，要綜合考慮墻體配筋率問題，提高其抗震效果。

在我國現有相關規范和標準中，明確提出如果剪力墻的抗震等級是一到三級時，豎向和水平分布筋的最小配筋率不小于0.25%，同時框支剪力墻底部加強部位所需要的實際配筋率不小于0.3%。在建筑工程設計階段，按規范要求優化和完善了對配筋率的要求，目前我國規范已經與先進國家建筑工程標準配筋率偏差不大。

在進行剪力墻結構平面設計時，要綜合考慮抗震能力，盡量避免單向布置，最好遵循雙向布置的原則，以確保各受力方向的抗側剛度基本一致。對于剪力墻上的門窗要給予科學、合理的排列，并保證墻的截面簡單規整，與連梁保持規律分布。以此來提高剪力墻結構的穩定性，提高建筑工程的整體抗震性能[3]。

5.2 在連梁設計中剪力墻結構的運用

連梁屬于建筑工程設計中比較重要的一個環節，在具體設計階段需要對連梁超筋問題給予重視，并根據實際情況從多個方面給予有效管理和控制。

（1）在連梁設計過程中，最好結合建筑工程特點和具體要求來適當的提高連梁的跨高比，其一般可以通過增加連梁中部洞口的高度或寬度來給予有效解決，同時也可以通過對貫穿縫的合理布置來實現。

（2）需要保證洞口豎向中心線在同一條水平直線上，如果無法滿足該要求時，可以采取相關措施來進行調整和改進，進而有效提高連梁設計效果。

（3）如果剪力墻的墻肢太長時，可以選擇將結構洞布置在剪力墻的中部，使上述問題得到有效解決。

（4）在建筑工程設計過程中，作為設計人員最好從整體角度給予考慮，明確剪力墻的數量、分布以及墻肢情況，避免出現連梁超筋問題。如果上述對策還無法使連梁超筋問題得到有效解決時，可以選擇在剪力墻結構設計過程中，將連梁剛度與相關折減系數進行相乘，其中要求折減系數不小于0.55[4]。

6 結束語

綜上所述，在建筑工程設計過程中，剪力墻結構設計尤為重要，此時就需要結合剪力墻結構的受力情況來對其進行科學、合理的設計，這樣不僅可以提高剪力墻結構的抗震性能，還可以提高整個建筑工程設計水平，為其后續施工奠定良好基礎。