簡析建筑結構設計中剪力墻結構設計的實踐

張楊芳

（臨汾市建筑規劃設計院，山西臨汾 041600）

剪力墻的高強度對于建筑施工具有積極作用，為了進一步提升剪力墻結構的穩定性，控制其各自受力載荷的均衡性。設計人員需要加強研究，通過各種方式將其更好地應用到建筑施工之中。

1 建筑工程的剪力墻結構

1.1 剪力墻結構的含義

在建筑工程施工的過程當中，剪力墻是非常常見的一種結構，并且也是使用效果比較好的一種建筑結構類型。從具體的內容來看，在建筑當中應用這一結構，對于建筑本身來說，不僅僅能夠有效促使建筑的安全性得到提高，還可以使得建筑的使用年限得到延長。大部分使用了剪力墻結構的建筑具有較強的抗外力性能，能夠快速使得各個方向所具有的水平作用得到抵消，減少對于建筑本身的傷害，同時也減少對于建筑中使用者的威脅，相較于別的建筑來看，這種建筑結構的確賦予居住著較強的安全感。在施工的時候，如果確認使用剪力墻的相關結構，那么就需要積極的采取一些措施，建筑結構剪力墻并不是簡簡單單就應用在建筑當中去的，畢竟如果建筑結構剪力墻無法合理科學的安裝在建筑當中，那么剪力墻本身所具有的任何的作用就根本無法順利的發揮出來，甚至于剪力墻還會縮短建筑的使用年限，想要解決這一問題，建設人員以及剪力墻的設計人員就需要更加積極的考察建筑，充分了解建筑自身的情況，進行更加詳盡的設計，從而確保在后續的施工過程當中，正確合理科學的使用這一結構，有效發揮出建筑結構剪力墻的作用以及整體的性能。建筑結構剪力墻不能夠合理地設計還會有一些別的方面的影響，比如說使得建筑工程自身所具有的各種性能下降，所以合理使用建筑結構的剪力墻的重要性顯而易見。當然進行建筑結構剪力墻安裝的一些工人和設計人員也需要進一步的提高自己的專業水平，使得自己在安裝的時候可以考慮到多種因素，最終有效提高安裝的效果，這也是對于建筑人員和設計人員的一個重要的考驗，畢竟如果建筑結構剪力墻無法正確的安裝，那么之后建筑也就無法得到順利的發展，人們使用安裝錯誤的建筑，他們的生命財產安全更加會受到威脅和影響。

1.2 剪力墻結構種類

剪力墻并不是只具有一種結構，而是具有多種結構，需要一些工作人員按照具體的施工環境以及建筑條件進行安裝，常見的剪力墻有以下幾種，比如說整體型剪力墻，壁式框架剪力墻，還有聯肢墻型剪力墻。

2 簡述建筑結構設計中剪力墻結構設計的發展和意義

剪力墻是當前建筑結構設計人員常用的一種結構形式，此種結構抗側剛度大，整體性能好，強度高，容易滿足風作用下的舒適度的要求，承載能力大。隨著經濟發展和人們生活水平的不斷提升，人們不只是滿足物質的要求，對精神也更加關注，尤其對居住環境，要求寬敞、舒適、合理、經濟、方便等，所以設計人員也是對建筑的設計最大限度滿足人們的各種需求，做到合理化、最優化。在住宅建筑中，傳統的剪力墻結構自重比較大、建筑的布置局限，因此短肢剪力墻結構體系在住宅建筑中逐漸被采用，短肢剪力墻有利于住宅建筑平面的布置和減輕結構自重。但是考慮到建筑的抗震性能，高層建筑中不允許全部采用全部為短肢墻的剪力墻結構，應設置一定數量的一般剪力墻和井筒來共同抵抗水平作用的剪力墻結構。早期剪力墻結構設計結構較為單一，且工程技術及其應用發展并不成熟，相關的結構建筑材料主要以鋼筋混凝土為主，因此運用并不廣泛，不過在通過后續階段的經驗積累，技術提升及對材料的不斷優化中，剪力墻結構應用涉及內容逐步增多，環境適應性強等各種優勢明顯，所以在高層建筑建設方面尤為普遍，被現代工程建設廣泛采用。

3 建筑結構設計中剪力墻結構設計控制

3.1 剪力墻結構的布置

剪力墻在地震作用下一般在建筑物四角及其平面位置明顯變化的地方位移較大，剛度變化明顯，容易造成整體不穩破壞嚴重，所以布置應在周邊縱橫兩個方向均勻、對稱、分散的布置；在實際的建筑中，由于戶型布置的局限及保證整個結構布置中力的傳遞路線明確，一般墻體布置成較長的L形、T形、工字形、十字形或筒形的墻體，盡量避免復雜形狀轉折，造成應力集中，局部破壞明顯；剪力墻在豎向方向的布置，沿高度均勻變化、結構上下剛度連續、均勻，避免頭重腳輕，根基不穩現象，盡量形成一個整體的結構體系避免形成轉角窗。

3.2 對剪力墻進行合理定位

剪力墻的平面設計階段需要注重一個基本原則，即控制結構的對稱性和均衡性，并且在布置結構位置的過程中盡可能將其重心合理控制，將扭矩進一步縮減。尤其現在建筑，人們為了滿足采光和視野開闊，大部分建筑的樓、電梯均放置在北側，并且南側做成大的落地窗，在剪力墻的布置中，出現樓梯、電梯處墻體集中，剛度過大，南側開洞面積大，墻體過少，整個建筑的質心和剛心偏心過大，建筑物在地震作用下的扭轉過大。且在布置剪力墻中，縱橫兩個方向且注意將剪力墻的內外進行拉通，形成一個閉合回路，方便力流的傳遞，剪力墻的截面設計應復合規范且結構簡潔。

3.3 對墻肢展開處理

由于延伸性能對于剪力墻的結構有影響，設計人員在進行剪力墻結構設計和現場人員開展墻體施工時需要充分考慮其延伸性能，避免過程中忽略相關要求而產生不利影響。現階段在進行剪力墻結構施工時極易出現高狀結構以及罔替彎曲結構這兩種不符合規范標準的結構形態，這兩種結構對于墻體的穩定性產生極大的不利影響，導致墻體更容易產生脆性損壞。為此，剪力墻結構設計人員需要結合施工情況對墻體結構進行優化設計。對于較長的墻體應采取分層設計的方式，將墻體分成均勻且獨立的多個部分，避免受力點過于集中，影響結構的穩定性。將墻段長度設計的更短可以保證彎曲過程中出現的裂縫不斷增大，更能夠將剪力墻中鋼筋的作用發揮出來。對于墻肢長度超過8m的剪力墻，施工人員可以通過在墻體上挖洞的方式實現墻肢的合理分割，在施工完成后將孔洞封堵即可。

3.4 墻肢長度和厚度選擇

剪力墻的長度和厚度調整需要以保證結構的剛度和穩定性為目標。在進行程度控制時，設計人員需要從墻肢長度入手，將其控制在8m范圍內，再根據建筑物所在地區、建筑物層數和功能來具體確定，一般厚度控制在200mm左右。在實際剪力墻設計過程中，需要根據工程的具體要求對墻肢長度和厚度進行優化調整，過薄的底部結構厚度設計，難以有效發揮剪力墻底部承壓結構效用，容易形成薄弱層，而過厚的設計，則使底部結構剛度過大，導致剪力墻結構設計整體性變形不均，在設計方面，應將結構基礎指標控制在合理的標準范圍內，來保證建筑的安全、經濟。

4 建筑結構設計中剪力墻結構設計原則

4.1 最大位移與層高比控制原則

剪力墻的結構設計與普通建筑結構的設計形式存在一定的區別，其工作重點在于將建筑樓層之間的剪切力矩和扭轉力矩合理控制，保證相關參數符合設計規范要求。剪切力矩主要通過豎向構件的數量進行合理的控制，但是不要完全依靠豎向構件對剪切變形情況進行整改，否則就會出現剪重比較大導致結構穩定性和扭轉變形嚴重的情況，如此無法滿足正常的樓層建設要求，會因此產生不符合要求的位移情況。為此，設計人員在進行剪力墻的設計時需要綜合考慮剪切和扭轉變形這兩種情況，避免出現僅僅依靠豎向構件調整樓層位移的情況。

4.2 限制墻肢的軸壓比和墻肢設置邊緣構件及加強重點部位

軸壓比是控制豎向構件延性的主要指標，限制底部加強部位墻肢的軸壓比主要是為了保證墻的塑性變形能力和保證抗倒塌能力。設置邊緣構件同時適當提高該部位的抗震構造措施，這些措施對于提高及改善整個結構的抗震性能非常有用。

4.3 剪力墻連梁超限原則

如果剪力墻的跨高在設計中比2.5的連續梁更小，在建筑施工過程中極易出現簡歷或彎矩不符合標準的情況，影響結構的穩定性。為此，在進行剪力墻結構設計時，工作人員需要注意控制剪力墻的連梁跨高，避免出現跨高較低的問題，保證后續施工建設階段不會出現受力不合理的問題。設計人員在進行連梁設計時，需要注意跟進跨高比的不同對設計方式進行一定的修改。例如：跨高比高于5的連梁設計需要遵循框架梁的結構型式，而跨高比在5～6之間時，如果不折減連梁的剛度，就會因此產生彎矩或剪力不符合規范的問題。為此，剪力墻結構設計人員需要注意連梁超限調整的原則，合理控制實現工程建設成本的有效縮減，增加工程建設單位的經濟效益。

5 結束語

綜上所述，建筑設計中剪力墻結構設計內容涉及廣泛，在實際應用過程中需要對剪力墻結構布置、定位、墻肢處理以及墻體配筋進行合理設計并對現場施工標準進行規范，提升剪力墻在建筑工程中的應用效果。