浅析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

张可良

摘要：最近几年，我国社会经济水平不断发展进步的同时，也带动了建筑事业的迅猛发展，使得人们对建筑物的施工质量的要求也更加严格。本文主要从三个方面，即剪力墙结构的相关概念、设计原则及设计要点对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用做出了简要讨论与说明。

关键词：剪力墙结构设计；建筑结构设计；应用一、引言我国城市人口数量一直呈上升趋势，住宅建筑与商业建筑的数量也随着呈现出快速增长的趋势。由于当今时代的要求高层建筑也应运而生，更有超高层住宅建筑。高层建筑可以实现土地面积的最大利用率，但同时对建筑的结构要求的难度也更高，必须采取一系列有效的手段提高建筑结构的实用性和耐久性。

二、剪力墙结构概述2.1、剪力墙结构剪力墙又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。换句话说，剪力墙的存在作用主要就是为了防止建筑结构遭到破坏。剪力墙通常选用钢筋混凝土作为建筑材料，目的是为了确保建筑物的坚固性。需要说明的是，上述剪力墙的类型划分不是严格意义上的划分，严格划分剪力墙的类型还需要考虑剪力墙的本身受力特点。

2.2、剪力墙结构的分类一般按照剪力墙上洞口的大小、多少及排列方式，将剪力墙的类型分为以下几种：实体墙、小开口的剪力墙、多肢剪力墙和壁式框架剪力墙四种。其中，只有实体墙的剪力墙墙体不开洞，其他三种类型的剪力墙都是墙体开洞的剪力墙。

2.2.1、实体墙实体墙主要指截面墙体没有开洞，或者开洞面积没有超过15％的剪力墙。实体墙的变形主要为曲型形变，墙体的弯矩图处既不会产生反弯，也不会发生突变，从整体来看墙体的承受能力比较强。

2.2.2、整体上小开口的剪力墙剪力墙的整体小开口，主要是指剪力墙上的开洞面积占剪力墙的整体面积的比例小于15％。这种剪力墙的变形主要为弯曲型形变，墙体的弯矩图处不会产生反弯，也不会出现异常情况，但是有发生突变的可能。

2.2.3、多肢剪力墙多肢剪力墙，主要是指墙体有开洞的剪力墙，且开洞的面积非常大或者墙体上的洞口形状成列状分布的剪力墙。这种剪力墙墙体的弯矩图处不会发生异常情况，受力特点与实体墙的受力特点比较相似。

2.2.4、壁式框架剪力墙壁式框架剪力墙，主要指墙体上有较大尺寸的开洞，并且墙肢线上的刚度与剪力墙墙体的连梁线刚度比较接近的剪力墙。这种剪力墙的变形为剪切型形变，受力特点与框架结构很相似。

三、剪力墙结构设计原则3.1、楼层之间最小剪力系数的调整原则在建筑物的剪力墙结构的设计过程中应该遵循调整最小剪力系数的原则。具体做法如下：首先，在施工时，为了降低房屋及构筑物的自身重量以及增强建筑物的抗震能力，通常的做法是在短肢剪力墙承受的第一振型底部的震倾覆力矩占总底部地震倾覆力矩40％以内的前提之下，控制剪力墙的数量在合理的范围内。另外，在此基础上，可以对剪力墙进行大开间处理，这样可以使剪力墙结构有更好的侧向刚度。通过这样的做法可以使建筑楼层之间的最小剪力系数调整到最优，同时还可以降低建筑工程的成本。

3.2、对楼层之间最大位移和楼层高之间的比例进行必要调整的原则对于普通建筑的设计重点主要体现在对楼层之间的扭转变形和剪切变形的处理上。对建筑物的剪切变形的问题一般是通过控制竖向构件的数量解决的。但是，若竖向构件的数量过多。就会使剪力墙的剪重比例偏大，将直接导致建筑楼层之间发生严重的扭转变形。所以，在调整竖向构件的刚度的同时，还应该尽量减少楼层之间的扭转变形来实现建筑物楼层之间的位移需。

3.3、对剪力墙连梁超限进行调整的原则在对剪力墙结构的设计过程中，如果剪力墙的连梁跨高比低于2.5，就有可能出现剪力和弯矩程度超出标准之外的现象。

因此，剪力墙结构设计要遵循剪力墙结构的连梁跨高比大于2.5的原则，保证设计的合理性。另外需要注意的就是，剪力墙的连梁跨高比并不是越大越好，例如：在剪力墙连梁刚度不变的前提下，当剪力墙的连梁跨高比在5~6之间的时候，剪力墙的剪力或者弯矩就会出现超出规定限值的现象。所以，在剪力墙结构的设计过程中，要及时对剪力墙连梁的超限情况进行合理的调整，在保证剪力墙的施工质量的同时，实现对建筑工程的工程造价的有效控制。

四、剪力墙结构设计要点4.1、有效控制剪力墙的数量剪力墙的存在目的就是为了承受风荷载或者地震作用引起的水平荷载，但并不是说剪力墙的建设越多承受水平荷载的效果越好。相反地，在建筑施工过程中，为了降低建筑结构的自身重量，还要控制剪力墙的数量在一定范围内，以增强其抗震性能。通常情况下，剪力墙的建设比较讲究对称和均匀，数量适当就好，不宜过多。

4.2、剪力墙的平面布置要点剪力墙的平面布置要注意以下几点：第一，在剪力墙结构中，全部竖向荷载和水平力都是由钢筋混凝土墙来承受的，所以剪力墙的布置应该沿着平面主要轴线的方向进行。第二，剪力墙的平面应该尽量保持对称，这样可以使剪力墙的质量中心与其刚度中心保持一致，同时还能够起到降低剪力墙扭矩的作用。第三，值得注意的是，在设计以抗震为主要目的的剪力墙结构时，要尽量避免使用单向的平面布置形式，否则将会严重影响到剪力墙结构的抗震效果。

4.3、剪力墙结构设计的其他要点为了保证建筑结构的稳定性，确保建筑质量，需要考虑多种因素。首先，要保证剪力墙结构的顺利进行，这是剪力墙结构设计的基础工作。其次，剪力墙结构的安全性是一个不可忽视的问题。其实，剪力墙结构存在的最大目的就是为了增强建筑的抗震能力，为房屋及构筑物的安全施工提供有力保证。另一方面，如果在剪力墙结构的设计中，增加剪力墙结构的安全系数，也同样能够发挥剪力墙结构的最大优势，最终达到经济合理的设计目的。

五、结束语剪力墙结构因其较好的抗震性和抗侧刚度大等优点，使其在我国的建筑结构设计中得到了十分广泛的应用。为了更好的提高建筑的质量，优化建筑结构，再进行建筑结构设计工作时，要全面了解剪力墙结构的相关理论，严格遵循剪力墙结构设计原则，掌握设计要点，最大程度上发挥出剪力墙结构在建筑设计中的作用。除此之外，相关设计人员应该具有很好的创新意识和创新能力，促进建筑结构设计的不断优化，使我国的建筑事业得到进一步的发展。

参考文献：[1]孙佳明.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技与企业.2014（02）[2]王海峰.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导.2013（29）[3]郭建明.浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技创新与应用.2013（31）