浅谈建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

李冠军

摘要： 随着经济的快速发展和和谐社会的构建，我国的建筑行业得到了飞速的发展，与此同时，人们对建筑结构的质量要求也越来越高，在进行建筑结构设计时，很多设计人员会用到剪力墙结构，这种结构具有良好的抗侧刚度和抗震性，能极大的提高建筑结构的质量，文章重点介绍了建设结构设计中剪力墙结构设计的应用。

关键词：建筑结构；剪力墙结构；设计

前言

近年来，随着社会经济的快速发展，人们的生活水平越来越高，对建筑质量的要求也越来越高，只有不断优化建筑结构，才能满足人们的需求。剪力墙结构具有用钢量小、坑侧刚度强、抗震能力强等特点，在建筑结构设计中有十分广泛的应用，下面就剪力墙结构及其在建筑结构设计中的应用进行分析。

1. 剪力墙结构概述

1.1 剪力墙结构

剪力墙是指主要用于承受地震、风荷载等作用引起的水平荷载的建筑墙体，剪力墙也可以称为抗震墙、抗风墙，剪力墙的主要作用是防止建筑结构受到剪力破坏。在进行剪力墙结构设计时，设计人员经常会采用钢筋混凝土墙板代替建筑框架结构中的梁柱，从而承载水平方向的各种荷载，对建筑结构产生的水平作用力进行有效地控制。剪力墙结构具有很好的抗震性和刚度，在建筑结构设计中有十分广泛的应用。

1.2 剪力墙结构的分类及受力特点

根据剪力墙是否存在开洞情况，可以将剪力墙分为实体墙、壁式框架剪力墙、多肢剪力墙、整体上小开口剪力墙等四种类型，其中实体墙不需要开洞，而其他三种剪力墙需要开洞，但开洞的大小存在不同。实体墙的受力特点是整个墙体是一个悬臂墙，弯矩图不会发生突变现象，也不会产生反弯点；壁式框架剪力墙的洞口尺寸比较大，墙体的墙肢刚度和连梁线的刚度比较接近，其受力特点是弯矩图会在楼层出发生突变，并且在楼层中会出现反弯点；多肢剪力墙的洞口尺寸比较大，并且洞口成列布置，其受力特点是弯矩图会在连梁发生突变，在墙肢高度中不存在反弯点；整体上小开口剪力墙的洞口面积比较小，其受力特点是弯矩图会在连梁发生突变，在墙肢高度中不存在反弯点。

2. 剪力墙结构设计原则

2.1 楼层间最小剪力系数调整原则

在进行剪力墙结构设计时，建筑楼层之间要遵循最小剪力系数原则，在进行建筑结构设计时，为有效地降低建筑的自身重量，提高建筑的抗震能力，要在短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩40%的基础上，对剪力墙的数目进行控制，然后对剪力墙进行大开间处理，这样能极大的提高剪力墙结构的抗侧向刚度。

2.2 调整楼层最大位移和楼层高度比例原则

在进行普通剪力墙设计时，设计重点在对剪切变形进行处理和对楼层扭转变形进行处理，由于剪切变形处理是通过控制竖向构件数量进行的，如果竖向構件数量过多，剪力墙的剪重比例就会增大，这样就会导致建筑楼层之间产生扭转变形，剪力墙结构就难以满足建筑楼层位移需求。因此，在进行剪力墙结构设计时，不仅要依靠竖向构件对建筑楼层位移进行调整，还要注意调整楼层最大位移和楼层高度的比例，从而减少楼层的扭转变形。

2.3 剪力墙连梁超限调整原则

在进行剪力墙结构设计时，当剪力墙跨高比低于2.5，就很有可能出现剪力、弯矩超出相应标准的现象，因此，在设计剪力墙结构过程中，要保证剪力墙连梁跨高比大于2.5。设计人员在设计过程中还要注意，剪力墙连梁跨高比并不是越大越好，当剪力墙连梁刚度没有发生变化，而跨高比达到6-7时，剪力墙的弯矩和剪力就会出现超标的现象。设计人员在进行剪力墙结构设计时，只有对剪力墙连梁超限情况进行合理的调整，才能为建筑剪力墙的施工质量提供保障。

3. 剪力墙结构设计要点及优化

3.1 有效地控制剪力墙数目

在建筑工程中，设置剪力墙的主要作用是为了承载地震作用和风荷载引起的水平荷载，但并不是剪力墙设置的越多其作用就越好，在实际工程中，为了有效地提高建筑物的抗震性能，减轻建筑物的自身重量，往往需要对剪力墙的数量进行有效地控制。设计人员在进行剪力墙结构设计时，要根据工程的实际情况，合理的确定剪力墙的数量，从而为建筑工程的施工质量提供保障。

3.2 剪力墙平面布置要点

在剪力墙结构中，所有水平力和竖向荷载都是由钢筋混凝土墙承受的，因此，在设置剪力墙时，要沿着平面主轴线的方向布置，同时剪力墙的平面要对称布置，这样不仅能让剪力墙的刚度中心和质量中心保持一致，还能有效地降低剪力墙的扭矩。当剪力墙主要用于抗震时，在设计剪力墙结构时，要尽量避免布置单向平面，这样会极大的降低剪力墙的抗震能力。

3.3 剪力墙结构设计的其他要点

在进行剪力墙设计时，为保证建筑结构的稳定性，确保建筑物的施工质量符合相关规定，要充分考虑剪力墙的安全性。剪力墙结构的本质就是为了保证建筑物的安全性，如果不能保证剪力墙的安全性，那么也就难以保证整个建筑物的安全性，而如果在剪力墙结构设计中，能保证剪力墙的安全可靠，将剪力墙的功能充分发挥出来，那就能极大的提高建筑物的稳定性。同时在进行剪力墙设计时，设计人员还要考虑剪力墙结构工程造价的问题，如在进行剪力墙结构设计时，控制好原材料的质量，并且控制好材料的含钢量，在保证建筑物的安全前提下，最大限度的减少材料的含钢量，从而减少成本。

3.4 剪力墙的优化设计

在进行剪力墙设计时，要注意对剪力墙结构的优化，对于剪力墙上的洞口或者门窗，要保证上下对齐，成列布置，从而保证剪力墙的承重力符合相关规定。在设计过程中，严禁使用叠合的错墙洞，避免出现变形的现象，当剪力墙比较长时，要将剪力墙均匀的分成几个墙面，并且要合理的开设洞口，墙面之间要采用连梁连接起来，并且要保证每个独立墙的总高度和截面高度之比不能低于2，防止剪力墙受到剪切破坏。在进行剪力墙结构设计时，设计人员还要注意，不能在洞口之间形成小墙肢，如果出现小墙肢，则要根据实际情况，适当的进行加密，从而保证剪力墙的质量符合相关规定。

4. 总结

剪力墙结构具有抗震性、抗侧刚度大、用钢量少等特点，将其应用在建筑工程中，能极大的提高建筑工程的施工质量，为建筑物的稳定性提供保障。在建筑结构设计中进行剪力墙结构设计时，设计人员要严格的按照剪力墙设计原则，根据实际情况，不断的进行创新，从而有效地提高建筑物的综合性能。

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