建筑結構設計中剪力墻結構設計研究

武猛 阜陽市建筑設計研究院

伴隨社會進步以及經濟發展，國家建筑領域的發展速度逐漸加快，在此過程中，剪力墻結構技術得到了很好的發展，也從技術角度助力了建筑設計的質量與建筑性能的提高。剪力墻結構擁有很大的剛度與很強的承載能力，而且抗震性能與抗風性能十分優異，能夠被廣泛應用于高層建筑。

一、剪力墻結構概念

就建筑結構設計而言，剪力墻結構指的是使用鋼筋混凝土的墻板來取代框架結構梁柱，它分別承受了豎向壓力以及在平面作用下產生的水平剪力。剪力墻具有諸多優點，首先，安全性能高，使用剪力墻結構可以提升建筑的整體性能，使建筑物在承受自然災害時，擁有強大的災害減輕能力。其次，抗震性能好，剪力墻擁有良好的抗震能力，提升了建筑物在承受地震災害時的承壓能力，畢竟地震的發生是瞬間的，人們很難全身而退，因此加強建筑物的抗震能力非常關鍵。最后，剪力墻具有穩定性高的優點，剪力墻結構可以有效提升建筑物的穩定性，提升人民的居住安全。剪力墻雖然擁有很大的寬度及高度，不過其厚度比較小，因此，剪力墻擁有幾何特征和獨特的受力特征。因為剪力墻具有厚度小的特點，和板厚度十分相近，因此在獨立使用剪力墻時，如果發生地震，就會有很高的幾率出現結構變形問題和斷裂問題，這是因為剪力墻的剛度不夠。因此在設計時不僅應考慮對剪力墻剛度進行增加，還要綜合分析彈性變形能力以及抗震性，對結構種類及規模進行合理設計，為結構穩定及結構安全提供保障。一般來說，剪力墻的結構設計多是延性彎曲型。剪力墻結構如圖1 所示。

圖1 剪力墻結構

二、剪力墻結構的設計原則

（一）遵循因地制宜的原則

在進行建筑結構的設計中，不需嚴格遵守因地制宜的原則，對于建筑物周邊環境、人文狀況等進行了解，并結合當地的地質、土地結構進行綜合性考量，爭取提升建筑的整體性能。因此，在實際剪力墻設計中，需要結合實際需求進行合理設計，避免出現剪力比重失調、影響建筑物本身的抗震能力，從而影響建筑物的整體性能。

（二）確定合適的寬度以及高度

剪力墻的設計中，需要嚴格按照相關建設標準執行，且根據工程所需，對于剪力墻的寬度以及高度進行合理調整。在實際工作中，合適的建筑高度可以加強建筑本身的承載能力，如果出現高度與寬度不合適的問題，會影響建筑物的整體性能，因此，在進行工作時，需要根據建筑物整體條件，計算出剪力墻的高度與寬度，避免建筑出現受壓而不穩定的情況。

三、剪力墻結構設計應用

（一）對剪力墻位置進行合理設計

對剪力墻結構設計而言，布置墻體位置以及布置墻體的方式都非常重要，在建筑設計中位于基礎位置，同樣是保障建筑工程安全性的重中之重。對剪力墻設計工作來說，工作人員需要完成的任務主要有以下幾方面：第一，明確建筑結構主軸位置，之后把剪力墻位置設置于主軸方向，而且要在主軸的基礎上輔助其他方向，對雙剪力墻形式進行設置，以此達到各個方向剪力墻之間的銜接目的，為建筑內部空間的合理程度提供保障。建筑結構設計工作需要保障建筑結構的抗震性，禁止對單項放置設計這一模式進行應用，對剪力墻設計來說，應該從兩方面來分析其性能控制，確保剪力墻各個方向墻體在振動周期以及振動頻率方面具有相似性，這樣做對維持墻體內部的平衡很有幫助，可以為墻體內部的穩定提供保障。第二，對剪力墻的截面設計來說，應該把規范性以及簡易性當作基礎，對剪力墻來說，其側體抗壓能力和內部穩定能力要遠大于建筑體的側體抗壓能力和內部穩定能力，對此，能夠利用剪力墻在承載方面的能力使建筑負荷得到減輕，使應用剪力墻的效果得到充分發揮。應用剪力墻不但可以使建筑承載力得到提升，而且可以使修筑墻體空間得到減少，可以擴大建筑的結構空間。在對建筑剪力墻進行布置的過程中，為保障間距的合理性，剪力墻分布禁止過于密集，避免發生受力不夠均勻的問題。對剪力墻截面設計來說，應該嚴格依據由下至上順序設計，之所以要采用此種方式設計，是因為這樣做可以緩解其側墻體壓力。對于剪力墻的布置設計來說，應該依據墻體高度的標準來縮減厚度，還應該對混凝土等級進行綜合考量。能夠按照工程項目的標準，利用減少墻肢方式來提高其側面高度。不過如果所在區域極易出現地質災害，在此情況下，假如剪力墻高度太高，在地震發生之后，剪力墻會因此出現彎曲現象。除此之外，假如剪力墻的高度太低，也會有一定的幾率使墻體太過脆弱。所以對地震多發的區域來說，高度設計工作是剪力墻設計的重點，需要為其承載力以及穩定性提供保障。與此同時，相關人員在對剪力墻進行設計之前，應該先研究工程剪力墻在受力方面的狀況，確保設計的剪力墻位置與孔洞位置的科學性，確保剪力墻設計滿足力學特征。對孔洞設計來說，全部孔洞均須對齊，而且需要確保孔洞之間存在對應連接點。確保剪力墻全部孔洞均可以均勻受力，在此前提下可以符合施工原理[1]。

（二）對剪力墻彎矩進行科學控制

對建筑工程來說，其剪力墻結構設計應該依據具體的工作需求來分析剪力墻結構和剪力墻特點。雖然剪力墻抗壓能力和承載力都很強，不過平面之外的承載能力相對很弱。使得剪力墻的連接部位有一定的幾率會因為外部的承載力較差而讓墻體發生彎矩，此問題對剪力墻來說非常常見。對此，相關設計人員應該在設計剪力墻的過程中對彎矩進行有效控制。能夠在剪力墻連接部位進行設計，使其擁有可以和剪力墻外側相連的結構。在實際操作中能夠先對梁軸線位置進行設計，依據軸線位置、軸線方向、剪力墻方向對彎矩進行合理計算，以此為設計的科學性提供保障。此外，應該設計好扶壁柱，對扶壁柱進行合理設計能夠使剪力墻強度與剪力墻剛度得到大幅提升，從而為剪力墻的質量提供保障。假如在對剪力墻進行設計的過程中發生扶壁柱設計方面的問題，應該盡快對設計進行更改，假如不能更改，應該馬上使用相應的改善措施，能夠利用設計暗樁的方式來預估與計算配筋，對彎矩進行有效控制。與此同時，可設計讓梁端變得更加穩定的構件來控制彎矩[2]。

（三）處理好剪力墻延伸

對建筑剪力墻的設計工作來說，應該對其可延伸問題進行綜合考量，使用科學方法與科學手段對其設計結構進行優化，確保剪力墻的延伸能力可以滿足需求。由于剪力墻本身帶有延伸性特點，而要想使其延伸功能得到充分發揮，應該使用有效手段來提升其靈活性以及耐久性。此外，在設計剪力墻結構的過程中，應該確定建筑物在承載方面的要求，以為設計工作的科學性提供保障[3]。

（四）使剪力墻性能得到提升

通常來說，建筑的可使用時間都很長，所以剪力墻的作用需要發揮很長時間，應為其強度與性能提供保障，而且應該在墻體結構設計之中著重強化對于剪力墻的設計，確?？梢詽M足施工需求，避免剪力墻結構在長期使用時發生質量問題。對剪力墻結構設計來說，應該全面分析使墻體遭受影響的要素，這樣做能夠更好地預防墻體在使用過程中的風險，使剪力墻結構的作用得到充分展現。對剪力墻結構而言，其性能和強度極易被配筋率影響，所以應該研究其縱向配筋率，在科學計算與科學設計之后，能夠為其穩定性及安全性提供保障。此外，相關人員應該完成好設計與控制剪力墻的邊緣部位的工作，依據施工剪力墻的要求來設計墻體邊緣，使剪力墻質量得到提升，從而使建筑工程可以更加健康地發展[4]。

（五）對剪力墻的厚度進行合理控制

對建筑墻體設計來說，應該確保其厚度可以符合建筑要求，使剪力墻的承載力得到提高，對墻體結構的損壞問題進行有效預防，達到延長剪力墻墻體的使用時間目的，而且需要重點關注剪力墻的安全。在設計剪力墻結構的過程中，應該保證剪力墻的厚度可以符合規劃的標準，依據實際施工的狀況，能夠把部分構件安置于剪力墻，使剪力墻結構的質量可以滿足建筑規劃的標準[5]。

（六）做好對設計人員的培訓工作

對設計剪力墻的工作人員來說，他們的能力與素質會對剪力墻質量產生直接影響，出于使剪力墻質量得到提升的目的和保障剪力墻穩定性的目的，應該強化對工作人員的培訓，確保他們擁有足夠的專業能力，而且可以依據現場的具體情況設計剪力墻，為其合理性提供保障。第一，企業在對設計人員進行招聘時應該審核和考核好他們的資質和設計能力，分析其工作理念和核心素質，選用更加出色的設計人員。第二，對企業內部設計人員進行培訓，確保每位設計人員均可以對剪力墻設計的理論知識及關于剪力墻設計的技術能力進行掌握。第三，在管理設計人員時應該對責任制度進行落實，結合設計人員的工作質量和福利，確定設計人員各自的工作內容與責任，如果工作中發生問題能夠及時追責，監督工作人員的整改工作，保障剪力墻設計的質量[6]。

四、結束語

綜上所述，隨著人們要求的逐漸嚴格，以往的建筑結構設計已無法符合如今社會發展的需要。所以，在開展建筑結構設計工作的過程中，應該從多個角度進行考量，不但需要提高建筑的穩定性，而且應該對技術優勢多加利用，使建筑設計可以符合人們在居住方面的要求。對此，有關人員應該繼續進行研究，依據實際的工作需要，使剪力墻結構設計的優勢得到更好地發揮，以提高建筑工程的質量。