基于剪力墙的建筑结构设计研究

虞德海

摘    要：随着不断扩大的我国的城市化的建设，带动了建筑业的不断发展，居民居住的房产需求量也在不断的增加，尤其是高层建筑的发展，高层的剪力墙的结构不仅能够保证相关结构的安全性，还可以使得室内的空间更加的合理，因此，很多的建筑结构中多数都采用了剪力墙的结构，保证剪力墙结构设计的合理性，可以从根本上保证人们对建筑的要求，并且保证建筑企业的经济效益和社会效益。

关键词：剪力墙;高层建筑;结构设计

1  引言

随着城市可用土地面积的缩小，城市建筑大都采用高层建筑，高层建筑对建筑结构的稳定性及抗震性能有较高的要求，使得剪力墙结构在高层建筑结构中的应用较为广泛。剪力墙结构的平面与壁厚相同，且室内不存在突出的框架柱，不仅可以提升建筑结构的稳定性，还可以提升建筑的空间利用率，具备显著的经济效益及生产效益。因此，对于剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究是很有必要的。

2  剪力墙结构分析

2.1  剪力墙结构的定义

剪力墙结构主要是指建筑房屋中通过钢筋混凝土墙代替梁柱，用于承载风负荷以及地震负荷等多种水平荷载，这种墙体可以有效控制结构的荷载效应。剪力墙结构设计的目的在于保护建筑，避免建筑在使用年限范围内受到不可抗外力，导致建筑使用寿命缩短。也就是说，剪力墙结构的应用能够显著提升建筑结构承受荷载的能力以及稳定性。就目前的建筑水平而言，我国应用较为广泛的建筑结构有剪力墙结构、框架结构以及混合结构等结构形式。和其他结构进行比较，剪力墙结构使用的钢材相对较少，而且具备更为优异的抗震性能以及抗侧刚度，可以有效提升建筑的稳定性。在剪力墙结构研究越来越深入的背景下，剪力墙结构的施工工艺也越来越成熟。

2.2  剪力墙结构的分类

在实际的建筑结构设计中，常用的剪力墙结构包括短肢剪力墙、联肢墙、双肢剪力墙以及小开洞剪力墙等多个类型。①短肢剪力墙，短肢剪力墙属于建筑结构中的抗侧力构件，没有将异形柱凸出墙面，有效提升了异形柱的抗震性能;②联肢墙，主要是将多个受弯构件通过楼板或者连梁连接在一起，共同組成墙肢，墙肢上预留的洞口作为窗户、门或者走道;③小开洞剪力墙，就是在剪力墙上设置小洞口，属于悬臂构件，这种剪力墙结构具备更加均匀的侧向刚度，可以有效避免墙体结构出现扭转问题。如果剪力墙的墙体洞口较大，会对墙体的整体性产生负面影响，保障其梁柱连接部位不变，将会使剪力墙结构转变为框架结构。设计人员需要根据实际的建筑工程需求，选择相应的剪力墙结构类型。

3  选择科学的设计方法

3.1  选择科学的设计方法

为了更好地保证建筑工程中剪力墙结构设计的合理性，在设计过程中，需要掌握几个设计重点：设计人员要选择科学的设计方法，从而更好地保证施工方案的合理性。在设计过程中，由于剪力墙的延展性较高，因此，要将剪力墙的形状设计为宽细状，而且剪力墙的高度不能小于墙体的宽度。为了更好地保证设计的准确性，在设计过程中，设计人员应借助计算机技术进行准确的数据计算，从而更好地保证剪力墙的安全性和稳定性。

3.2  选择合理的布局结构

要保证剪力墙结构设计的合理性，在设计过程中，设计人员要选择合理的布局结构，并且尽量采用对称结构方式，以更好地提高剪力墙的抗震能力。要将剪力墙设计成对称形式，设计人员需要使墙体的刚度中心和质量中心重叠，而且进行结构布置时，要减少对单项形式的采用，进而更好地提高墙体的抗震性能。

3.3  合理处理剪力墙的延伸性

由于剪力墙具有一定的延伸性，进行建筑工程剪力墙结构设计时，要对延伸性进行合理的处理，一般情况下，设计人员首先要保证剪力墙具有较好的延伸性，以保证墙体的整体性能。其次，为了避免墙体结构受到破坏，要保证墙体的承载力满足相关规定，而且可以通过选用对称或前后连贯的方式提高墙体的承载力，以更好地保证墙体设计的合理性。

4  剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

4.1  明确墙肢长度

要想保障剪力墙结构具备较强的稳定性，设计单位需要明确墙肢长度。通过合理墙肢长度的明确，保障剪力墙的延展性。需要注意的是，设计单位需要对墙体的特殊部位采取相应的特殊处理，以弯曲型墙体设计为例，设计单位可以通过弯曲型墙体设计，保障墙体的稳定性，还可以通过连续墙肢的设计方式，保障墙体的宽高比始终处于标准范围内。

4.2  明确墙体受力状况

从本质角度而言，剪力墙属于竖向构件，会受到多个方向的应力。因此，在剪力墙结构设计中，设计人员需要对墙体的受力状况进行分析，主要分析剪力墙水平方向及垂直方向的剪力，明确剪力墙结构的受力形式和承载的具体荷载，保障剪力墙结构设计的正确性。

4.3  明确墙体厚度

剪力墙结构的墙体厚度在相关标准规范中有明确的规定。以短肢剪力墙为例，其底部加强部位的厚度需要超过200mm，剩余部分的厚度需要超过180mm。与此同时，设计人员需要考虑到剪力墙结构的刚度变化，通过阶段变化的方式进行剪力墙结构的墙体厚度设计。一般来说，剪力墙墙体厚度的变化范围需要控制在50mm～100mm的范围内，以此保障剪力墙结构墙体的均匀性。另外，如果施工过程中出现混凝土等级变化或者强度变化，设计人员需要错开楼层开展剪力墙结构设计，以此提升剪力墙结构的稳定性。

4.4  合理配置墙身钢筋

墙身是剪力墙结构的重要组成部分，更是承受荷载的关键。因此，在进行墙身钢筋的配置时，设计人员需要严格按照相关标准进行，首先明确剪力墙结构在水平和垂直两个方向上的承载力，使剪力墙结构的墙体结构符合国家关于墙体抗震的要求;然后，计算出剪力墙结构的钢筋配比，从而得出相应的配筋率，以此进行墙身钢筋的配置。需要注意的是，无论建筑剪力墙结构采取几级抗震设计（共有一级、二级和三级这三种），其钢筋配比例都要控制在0.25%的范围内，而且保障墙身钢筋间的距离，将其控制在8mm～300mm的范围内。

4.5  合理设计边缘构件

边缘构件的设计水平会对剪力墙结构的延展性产生直接的影响，需要受到设计人员的重视。一般来说，剪力墙结构的边缘构件包括暗柱与端柱这两种，设计人员需要通过边缘构件的合理配筋，保障剪力墙结构的稳定性及抗震性。与此同时，在进行边缘构件设计过程中，设计人员需要合理调整超限，避免剪力墙结构出现位移超限问题。具体而言，设计人员需要按照楼层间剪力墙数最小的要求，明确剪力墙结构的抗震性要求，确保其地震倾覆力矩控制在40%以内;并合理设置楼层最大位移和层高的比例，保障剪力墙结构的质量，避免墙体出现结构突变。

5  结语

综上所述，剪力墙结构具备显著优势，设计人员需要保障其结构的合理性。通过本文的分析可知，设计人员需要明确剪力墙结构的墙肢长度、墙体受力状况及墙体厚度，合理配置墙身配筋、合理设计边缘构件，做好连梁设计，并应用先进的软件对剪力墙结构相关数据进行分析，保障剪力墙结构数据分析的准确性，为剪力墙结构设计提供准确参考依据。

参考文献：

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