建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用策略

趙建武 程麗紅

【摘要】建筑的質量和性能一直備受人們的關注，尤其是在城市化加速的今天。建筑物的數量逐漸增多，如果質量和性能得不到根本保證，就會危及人們的生命安全。因此，建筑業(yè)不斷研究新的建筑技術，為人們提供更舒適的居住環(huán)境，其中剪力墻結構設計是建筑結構規(guī)劃的重要組成部分。為此，本文著重對剪力墻結構設計分類和原則進行分析，并提出了相應的應用策略，希望可以為我國建筑企業(yè)的良好發(fā)展提供參考。

【關鍵詞】建筑工程;剪力墻結構設計;原則及策略

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.33.

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引言：

科技的發(fā)展與進步在一定程度上推動了建筑工程施工技術的開發(fā)與應用，剪力墻結構技術就是其中之一。與其他結構技術相比，這一結構具有抗震性強、耐久性強、穩(wěn)定性好等優(yōu)勢，這就大大提高了建筑結構的整體性能。所以，在建筑施工中應用剪力墻結構設計，就需要將剪力墻的結構特點和實際施工情況緊密結合起來，制定相應的結構工程方案，以此來更好的保障剪力墻結構的施工品質。

一、剪力墻結構設計分類

（一）整體墻

剪力墻結構本身穩(wěn)定性就較高，抗拉、抗壓強度高。整面墻體有比較大的開口，但數量并不多。墻壁的部分沒有孔。就受力的方向而言，它是垂直受力的。從水平設計的角度來看，較大的荷載增加了剪力墻的高度和寬度，導致墻界面發(fā)生嚴重的變形。雖然整個墻體部分很容易變形，但仍然符合墻板的標準。在荷載作用下，墻體正面呈線性分布，因此整個墻體始終保持安全穩(wěn)定。

（二）小口墻

具有小開口的剪力墻也是剪力墻施工的常見形式。隨著擋墻開口面積的增加，形成了帶有小孔的擋墻。從水平墻體設計的角度來看，加載壓力會影響小洞口的墻體設計，并在墻體截面上形成正應力，這些正向應力的分布是標準化的，是自主分布的。由于受力的分布，剪力墻的局部彎曲應力和主應力相互疊加。如果未發(fā)生反彎點，則會形成小開口剪力墻[1]。

（三）連續(xù)墻

連續(xù)墻與小口墻有很多相似之處，因此連續(xù)墻也被稱為大開孔墻。當孔的連接部分強度小于相面的強度時，水平荷載將導致剪力墻連接部位的反彎點。這種形式在施工中，每一個墻肢都以一個單獨個體的形式存在，并發(fā)揮著各自獨特的作用。將這些單獨的墻肢連接起來便會形成一個完整的剪力墻，也被叫做聯(lián)肢剪力墻。

（四）壁式框架墻

壁式框架剪力墻，作為建筑剪力墻中孔隙較大的墻體，有著一定的優(yōu)越性。表現為墻體孔隙越大，其墻肢結構也有著越強的獨立性。當孔洞連接位置強度大大地超過墻肢時，則建筑剪力墻的壓強承載狀況就會有所變化。壁式框架墻面和框架結構墻面之間有一定的共同之處，都是在壓力過大時截面處會發(fā)生嚴重的彎矩，而且不僅如此，建筑內墻也會發(fā)生較多的反彎情況。

二、剪力墻結構設計堅持的原則

（一）合理設計高度和寬度

剪力墻結構的設計必須基于嚴格的建筑標準。為了確保其性能的良好，高度和寬度的設計需要根據實際需要量身定制。合適的高度可以更好地支撐建筑物，承受所多方面的強度。剪力墻的高度越高，其厚度就越薄。為了在墻板上實現最大可能的負載，需要精準計算結構中的高度和厚度，同時還要特別注意雙向受壓的影響。

（二）連梁調整原則

在對剪力墻結構進行設計時，相應的對連梁也會提出跟高的要求。經過實踐研究顯示，連梁跨比在不足5時，會降低荷載在總彎矩中的占比，進而會在水平方向發(fā)生彎曲的現象，最終導致剪力墻出現明顯的裂縫。當連梁跨比大于5時，連梁的承載能力等同于常規(guī)下的框架梁。所以，相關設計人員要準確掌握實際情況，在此基礎上來確定梁的跨比長度。

（三）調整系數原則

剪力墻結構的設計中一定要使用大量真實有效的數據，之后再使用公式加以運算。調整系數的基本原則，主要是建筑物構造中樓面的最小抗震剪力強度，等于樓面的最大水平抗震剪力強度。當設計者在對其進行設計，能夠降低建筑本身的重力，并由此來改善建筑的抗壓力[2]。

三、建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用策略

（一）合理設計剪力墻的位置

在進行剪力墻結構設計時，墻體在建筑物中的鋪設位置和方式尤為重要。因此必須做好以下工作。首先，先確定好建筑物的主軸位置，然后確定墻板在主軸方向的位置，以主軸為基本參考方向，安裝雙剪力墻，使其更好的實現與墻板之間的連接，進而保證內部結構的合理性。其次，建筑結構必須是抗震的，這就需要從兩個方面對剪力墻性能控制進行分析，墻體的允許側壓和內部穩(wěn)定性遠遠超過建筑物的承載能力。同時，在對剪力墻截面進行設計時，需要在規(guī)范性的基礎上進行操作，建筑物的承載能力降低了建筑物的負荷，并使墻板得到充分利用。同時，提高了建筑的承載能力，減少了內部剪力墻的空間，從而騰出更多的建筑內部空間。最后，剪力墻的位置應提供足夠的間距，墻板的分布不宜過緊，以免受力分布不均。在對墻體斷面定尺時，要嚴格按照從下到上的順序，因為這種定尺方法是為了緩解墻體側壁的壓力。在確定墻板位置時，要結合墻體高度的要求，減少厚度，充分考慮混凝土的質量。也可以根據工程項目的要求，通過減少墻肢的計算方法來增加墻板的橫向剛度。但在一些易發(fā)生地質災害的地區(qū)，地震后剪力墻太高會導致墻面發(fā)生彎曲變形的現象，剪力墻太低可能會變得太脆弱。因此，在地震多發(fā)地區(qū)，必須對墻體結構進行適當的高度設計，以保證墻體的承載力和穩(wěn)定性。

（二）科學合理控制剪力墻的彎矩

建筑工程中剪力墻的結構設計必須與實際工作要求相匹配，以便分析剪力墻的結構和性能。剪力墻的固有壓力和承載力較高，但平面之外的承載能力相對較低。進而在惡劣的條件下可能會導致墻體發(fā)生彎矩，這對于墻板來說也是一個經常出現的問題。對于這一問題首先在選擇墻板時，要考慮到彎矩。可以在墻板的交界處進行設計和切割。在實際使用中，先設計梁軸線的位置，并結合軸線的位置和方向以及剪力墻的方向，合理推算出彎矩，確保結構的科學尺寸。同時也要開展好扶壁柱設計相關工作，合理的扶壁設計可以提高剪力墻的強度和剛度，提供剪力。如果在確定墻板尺寸時，扶壁柱設計出現問題，必須及時更改尺寸，如果不能改變，必須立即啟動有效的改進措施。可以通過在梁墻間設計暗柱的形式做好配筋的預估和計算，控制好彎矩[3]。

（三）加強剪力墻的延伸處理

在確定建筑物剪力墻尺寸時，必須使用科學的方法和資源來考慮和優(yōu)化可擴展性問題。剪力墻的結構設計要充分保證其擴展性滿足要求。通過建造墻板進行設計分析表明，墻板本身具有一定的可塑性，但是要想保證延伸性更充分的發(fā)揮其作用，還需要采取有效措施來增加墻板結構的靈活性和耐用性。在規(guī)劃結構框架時，要明確建筑物結構層次的標準和要求，以保證工程的科學性。

（四）提升剪力墻的性能

建筑物的使用壽命通常比較長，所以墻板的功能年限也比較就。為了更好的保證剪力墻的強度和性能，在墻體結構中重點加強剪力墻的設計，以確保符合建筑規(guī)范，防止連續(xù)使用墻體施工質量問題。對于剪力墻的結構設計，也有必要分析影響墻體的各種因素，以便對其危險性進行預警，從而使得剪力墻結構設計價值得以充分地凸顯出來。而剪力墻構造的結構特性和強度很容易受下列各種因素的影響。由于受配筋程度的影響，因此必須對剪力墻的橫向和縱向配筋程度加以分析。科學合理的計算與設計，提高了地下室墻板的穩(wěn)定性與安全系數。除了根據剪力墻的配筋系數，需要很好地設計與控制地下室墻板邊的部位，嚴格根據地下室墻板的施工規(guī)范制作地墻邊緣外。這樣不僅提高了墻板的質量，而且還有助于建筑工程的健康發(fā)展。

（五）合理控制剪力墻厚度

在為建筑物的墻體進行設計施工作業(yè)時，必須確保建筑物墻體的厚度符合建筑標準，如果與其不相符則需要加以改進。剪力墻的承重能力可以有效防止對墻體結構的破壞，進而有效延長墻板的使用壽命，重點強調高品質剪力墻的可靠性。在定義建筑墻體結構時，還需要墻板的厚度和尺寸。根據具體的設計要求，可以在剪力墻中適當放置一些構件，以很好地支撐建筑墻體，使墻板的靜態(tài)質量滿足建筑規(guī)劃要求[4]。

（六）加大建筑設計人員培訓力度

剪力墻設計者在施工結構中的才能與素養(yǎng)，直接影響最終剪力墻施工技術的品質。為提高其工程質量和剪力墻的穩(wěn)定性，應加大對工程設計技術人員的培養(yǎng)，以提高施工人員的技術力量水平，并針對施工現場的實際狀況進行了墻體的設計定型工作，保證墻板的合理性。首先，企業(yè)在招聘設計師時，需要對設計師的資質和設計能力進行分析和評估，加強對設計師工作理念和核心素質的分析。同時，在進入建筑公司之后，需要成為一名優(yōu)秀的設計師，并讓每一位設計師都能掌握墻體設計的理論知識和技術技能，并滿足公司的人才要求。最后，問責制必須嵌入到建筑設計師的管理中。將設計師設計的質量與收益等結合起來，對設計師的工作內容負責、明確工作職責等。在剪力墻建設出現問題時可以及時進行追責，然后設計人員應對墻板做出適當的調整。

（七）優(yōu)化基礎設計方案

基礎方案是剪力墻結構設計最重要的一部分。所以為了優(yōu)化設計原則，設計師必須親自訪問現場并進行必要的調整，并要求及時預防和充分管理項目質量問題原因，必須要注意的是實際勘察設計應考慮工程現場的地質、水文條件和其他信息。此外，要科學、智能地規(guī)劃與設計相關的專業(yè)技術標準，以及周邊項目的總體規(guī)劃，這是設計基礎方案的最佳途徑。因此，整個設計過程中的工作人員應該加倍努力，在完善技術的基礎上，盡可能地對基礎方案進行積極修改、創(chuàng)新和優(yōu)化。

結論：

通過文章分析得知，在對整個建筑結構進行設計時，剪力墻結構是一種能夠有效提高建筑穩(wěn)定性的重要設計，被廣泛應用于現代建筑的各種設計方案中。因此，要設計出更智能的建筑結構，就必須從結構自身的要求入手，使其計剪力墻結構設計的更加科學合理，從而提高建筑工程的整體質量，確保人身和財產安全。為建設項目打造精品工程，為社會經濟快速穩(wěn)定增長做出貢獻。

參考文獻：

[1]陳南生.建筑結構設計中剪力墻結構設計的應用分析[J].房地產世界.2020（21）：45-48.

[2]劉淑榮.建筑結構設計中剪力墻結構的運用[J].建筑技術開發(fā).2021（04）：90-94.

[3]李長武.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析[J].磚瓦.2021（06）：78-81.

[4]孫守才.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用分析[J].商品與質量，2018（48）：96.

（本文作者單位為山東省魯商冰輪建筑設計有限公司，山東濟南，250101）