建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

摘 要：社会经济水平不断提高，建筑行业取得了突飞猛进的发展，特别是对于城市的发展而言，可建设用地面积越来越少，高层建筑也越来越多，使得建筑结构体系呈现多样化趋势。在高层建筑施工中，由于剪力墙结构具有整体性能好、抗侧刚度大、水平荷载作用下的侧移小、墙面平整等优点得到了越来越多的关注。

关键词：建筑结构；剪力墙；设计

1 剪力墙结构分类

剪力墙结构可以分以下四类：

（1）整截面剪力墙，不开洞，或开洞面积不大于15%的墙，该类型的剪力墙如同一个整体的悬臂墙，弯矩沿整个墙肢高度没有突变，也没有反弯点，变形主要為弯曲型变形。

（2）整体小开口剪力墙，开口较小，但开洞面积大于15%的墙，该类型的剪力墙弯矩在连梁处发生突变，但在整个墙肢高度上没有反弯点或仅仅个别楼层出现反弯点，变形以弯曲型变型为主。

（3）双肢、多肢剪力墙，有较大洞口或开口，并且从整体形式上来看，分布呈分列方式，其开口虽然与整体性小开口存在一定差异，但是两者在受力上较为相似。

（4）壁式框架剪力墙，开洞较大，连梁的线刚度大于或接近墙肢的线刚度，弯矩在楼层处有突变，而且在大多数楼层都出现反弯点，整个剪力墙的变形以剪切变形为主，受力与框架结构相似。

2 剪力墙结构设计的原则

2.1 控制剪力墙的高度和宽度

建筑结构设计中剪力墙结构有着重要的作用，它对建筑物起着一种支撑作用，同时它也能够对各种荷载都能够起到一定的抵挡作用，不仅支撑作用好，还具有不错的抗震能力。剪力墙主要包括墙肢和连梁，而在剪力墙结构的设计中一定要控制好剪力墙的高度和宽度，剪力墙的结构形状类似于板状物，高度比较高而厚度比较小，由于它要承受竖向和水平各种荷载，因此，在对剪力墙结构的设计中，就要严格把握好其高度和厚度的比例，对于比值在3之内，进而再参考柱体结构原则进行设计，对于比值在3-5之间的，要根据双向受压结构的设计原则来进行，从而来满足其性能要求。

2.2 避免剪力墙与平面外梁相连

剪力墙的结构主要是承载平面内的荷载，而对于平面外的承载力一般都是比较小的，因此，在剪力墙的结构中，如果和平面外梁相连则很容易就会造成墙肢向外弯曲的情况，为了避免外墙向外弯曲，在对剪力墙结构设计的时候就要特别注意不要与平面外梁相连，而如果剪力墙不能避免与平面外梁相连的时候，在对剪力墙的结构设计中就还要涉及相应的保护措施，这样当两者相连发生问题的时候，也能够很好的进行处理和解决。

2.3 全面分析剪力墙所承载的作用力

剪力墙的作用主要是对建筑物中的各种荷载进行承受，因此，在对剪力墙结构进行设计的时候，还要对其所承受的各种作用力进行全面的分析，从而来保证剪力墙结构的性能符合使用的标准。在对剪力墙结构的设计中，首先要对墙体所承受的水平和垂直方向上的作用力要进行准确的分析，并进行相应的安全性判断和验证，然后，对于墙体的斜截面的承载力也要进行分析和判断，并验证它的稳定性，同时，对于墙体所集中承受压力的极限也应该进行分析，保证剪力墙的结构合理性和稳定性。

3 剪力墙结构设计的实际应用

3.1 剪力墙连梁钢筋的配置

在高层建筑结构设计中，必须重视连梁的重要作用，充分发挥连梁相应的作用，有效提高建筑结构的稳定性。在设计剪力墙结构的环节，设计人员要全面掌握连梁在建筑结构内部钢筋的分布情况，对钢筋进行合理配置。严格按照标准制度进行设计，在配置连梁的过程中一定要按照水平方向的钢筋进行合理配置，一旦钢筋配比过大，就直接导致建筑结构抗震性能减弱，威胁到人员的生命安全。在设计设计中，结合剪力墙墙体钢筋的配置情况，提升剪力墙结构的抗震性能。

3.2 剪力墙边缘构件的设计

剪力墙边缘构件的设计在整个过程中起到了非常重要的作用，边缘构件的设计可以有效提高构件的稳定性和延伸性，边缘构件设计包括：端柱和暗柱，因此要根据实际情况进行设计合理的配置边缘构件，只有这样才能提升剪力墙的稳定性。在边缘构件设计环节，要提高对设计流程的高度关注，认真听取总工的指导意见，充分体现剪力墙结构设计的科学性与实用性。

3.3 剪力墙平面设计

在剪力墙平面设计的过程中，需要充分考虑剪力墙的结构特点，保持剪力墙的美观性。在剪力墙结构设计环节，认真布置好平面，确保剪力墙平面对称，提高剪力墙结构的刚度，避免出现弯曲变形的现象。针对建筑结构内部的剪力墙，必须要保证内部与外部剪力墙之间的连贯性，确保整个建筑结构的稳定性。为了使剪力墙结构设计工作能够顺利进行，管理人员根据设计现状以及设计进展，及时制定有效、可行的建筑结构剪力墙设计操作规范，用规章制度约束员工的行为，禁止随意更改设计，使剪力墙结构设计工作有序进行。要求相关操作人员在布置剪力墙结构的环节，必须自觉遵循对称原则，保证剪力墙结构与其刚度的中心能够重合，防止出现扭转现象。当剪力墙在同一平面内，及时将剪力墙拉直，在剪力墙稳定的基础上，保证剪力墙结构与建筑结构的总体走向一致，实现对剪力墙结构的科学设计。

为了提高剪力墙结构的稳定性，需要采用单向墙体设计的方法，提升剪力墙结构的稳固性，降低成本，科学控制剪力墙结构的强度，在剪力墙结构刚度过大的情况下，不但要增加剪力墙重力，还不能影响剪力墙的承载能力。自觉遵循剪力墙结构设计的基本原则，科学的计算出剪力墙的刚度，只有这样才能保证剪力墙结构在建筑结构设计中得到充分利用。

4 剪力墙结构设计的优化措施

4.1 连梁设计的优化

剪力墙结构中的连梁设计是为了保证建筑结构的刚度，以及减小建筑物的侧移。但是，由于多种因素的影响，连梁设计对建筑结构的优势经常会被制约。因此，在应用剪力墙结构设计的时候，可以进一步加强连梁设计的使用。例如，可以在建筑设计过程中提前进行内力分析，并对连梁的刚力进行相应的折减计算，以此来尽可能避免连梁发生剪切性的破坏，加强建筑结构的刚度。

4.2 墙肢平面外弯矩的优化

在建筑设计中，经常会遇到非对称的结构设计，与剪力墙的对称结构相悖。因此，总会使得一部分剪力墙形成平面外弯矩。在这种情况下，可以考虑设置暗柱或者将墙肢与连梁进行铰接或半刚接的设计，以此来增大剪力墙的平面外弯承载力，减少墙肢的平面外弯矩现象。

4.3 剪力墙结构的优化

针对我国近几年发生的地震，民众对于建筑防震的要求是越来越高。这就使得剪力墙的设计结构在设计时也要发生相应的改变，即在水平高度上，剪力墙的结构设计不能够中断，应当注意空间与侧向荷载的相互影响，选取恰当的建筑材料，更好的应对地震的发生。

4.4 剪力墙软件的优化

随着科技的发展，社会正处于数字化的信息时代，作为建筑行业的主要应用结构，剪力墙结构的设计也应该利用专业的设计软件来完成相应的数据分析。通过软件的帮助，可以更好的储存信息，并对这些信息进行分析处理，从而得出需要的数据，准确又可靠，同时设计人员要注意计算机计算结果的正确性，加以判断后采用。

5 结束语

在城市高层建筑数量不断攀升的今天，人们对建筑结构的形式、使用安全性和使用效能都有了新的要求。而为了满足人们的这种的需求，就要对剪力墙的设计及优化原则、注意事项都能有一个全面而又清晰的认知，不断革新剪力墙结构的技术，从而有效提高建筑物的质量，为高层建筑的使用功能的充分发挥提供有力保障。

参考文献：

[1] 陆江洲.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用解析[J].江西建材，2016（5）：30+33.

[2] 黄建华.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].低碳世界，2016（23）：161～162.

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