建筑结构中剪力墙结构设计分析

贾洋 刘广志

摘 要：随着经济社会的快速发展，我国建筑设计水平也不断提高。当前随着城市化进程的不断加快，城市资源的日益紧张，给建筑结构设计带来严峻挑战。剪力墙本身的刚度较大，整体性也较好。剪力墙能够具有良好的抗震性能，同时，它的价格成本也比较低廉，因而被广泛地应用于高层混凝土建筑中。

关键词：建筑结构;剪力墙结构设计;应用

一、 设计原则

①楼层高度和层间位移比例。在限定受地震影响较重的建筑楼层的弹性位移值时，要计算高层建筑和其他建筑的整体结构扭转变形量。一般计算高层建筑剪力墙的结构设计，关键在于楼层扭转和剪切变形。控制剪切变形的主要方法是改变纵向构件的数目，纵向构件过多会造成墙面结构的扭转变形，所以在进行建筑结构设计时，要尽量降低扭转变形量。②连梁超限原则。连梁超限原则是指设计剪力墙时，连梁的跨高比值不小于如果连梁的跨高比值小于5∶2，建筑结构容易出现墙体弯曲或剪力值超标情况。③楼层最低剪力值原则。剪力值最低原则是指为了使楼层的剪力系数尽可能不超过规定范围，在设计剪力墙抗地震倾覆结构时，要尽量降低剪力值、减少剪力墙布置。

二、 建筑结构设计中剪力墙结构设计

（一）剪力墙结构的合理布置

剪力墙结构设计中，必须沿主轴方向双向均匀布置，两个方向抗侧刚度不应有较大差别，不宜采用单向方式进行布置。在设计时应当注意刚度的中心应尽量与质量中心相近，以尽可能地减小地震带来的结构性扭转。在对剪力墙进行结构性布设时，墙肢的选择上以T型和L型为宜，而不应该选擇“一”字型的墙肢。

为了减轻剪力墙结构的自重，同时达到加大建筑空间的目的，剪力墙的布置应以满足规范的侧移限制为好，而不应一味地顺应刚度需求，而使得剪力墙设计的布置过于密集。在进行剪力墙设计时，竖向刚度必须匀称，由下到上的连续布置，可以根据高度的不同对剪力墙的厚度以及混凝土等级进行相应的调整。同时，剪力墙上必须布置洞口，尽量成排排列，这样就能够形成明确的墙肢和连梁，使应力分布较为均匀，同时尽可能地符合计算简图，使设计结果的可靠度较高。

（二）连梁设计

连梁主要是连接墙肢与墙肢之间的梁。连梁本身不仅能够起到连接墙肢的作用，同时又由于在水平荷载作用下墙肢发生变形导致连梁产生内力，最终会使得连梁本身对墙肢产生约束作用。针对连梁的设计重点是要关注连梁的跨高比以及截面尺寸这两个指标。连梁刚度如果过大时就需要折减。针对剪力墙的设计我们根据有关标准是很难实现折减配置的，因而此时就需要通过允许其适当开裂从而把内力转移到墙体上从而来达到折减目的。在折减过程中有一个重要指标需要高度重视，这就是折减系数。一般情况下当防裂度较低时就需要少折减一些，防裂度高时就需要多折减一些。但是无论怎样折减，折减系数一般是不能小于0.5的。只有不小于0.5才能保证连梁承受竖向荷载能力。此外为了减小连梁刚度可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式来实现。结构整体刚度的减小，地震的作用也将会减小，因而连梁承载力也就有可能不超限。混凝土等级的提升，在实际设计过程中提高混凝土等级就会有可能使得连梁的抗剪承载力不超限。设计人员需要根据建筑实际情况来进行针对性的调整。

（三）科学确定剪力墙结构的设计厚度以及长度

在开展剪力墙结构设计工作时，应当科学的确定其厚度以及长度。其中在厚度设定方面，根据相关抗震规定要求，在建筑抗震等级大小在一、二级的情况下，剪力墙结构的底部加强墙厚应当设置在两百毫米左右，要求其应超过楼层高度大小的1/16，同时，其他地方的墙厚需要维持在160mm左右。在开展设计作业时，若是建筑工程项目的情况较为特殊，则需要使用概念设计分析，同时对墙肢轴压的比值进行充分、有效的控制，一方面，提升建筑墙体的整体连结，另一方面，降低墙的实际厚度。在开展剪力墙结构设计作业时，应当使剪力墙结构具有一定的延性，从而防止脆性出现剪切破坏情况。如在短肢剪力墙结构中，其抗震等级根据规定应当有所提高，剪力墙住宅中，填充墙的厚度一般为200mm，相应的剪力墙厚度也应取200mm，这样才能使得剪力墙平面外的刚度得到保证，以防止结构在偏心荷载的情况下出现屈曲失稳的情况。

（四）剪力墙中大墙肢处理

大墙肢的长度与数量都具备更好的承受能力来容纳楼层剪力。但是大墙肢也存在抗震性差的弱点，为了提高大墙肢的抗震性能，可以选择以下几种方式：①分解长墙肢。具体方法就是开挖施工洞，堆砌填充墙;②当施工的项目不方便在施工时开挖施工洞的时候，可以选择在施工过程中开挖，但还要选择混凝土墙。此种方法虽然也可行，只是提高了配筋量的使用，增加了成本。剪力墙本身的结构状态是细高状的，但是为了充分发挥其延展性能，提高在脆性环境下剪力墙的质量，通常会被弯曲成延性剪力墙。当墙段长度太短时，其承受弯曲力后所形成的裂缝也会比较窄，这时墙体配筋的支撑能力就开始显现出来。

三、 结语

综上所述，剪力墙结构设计直接影响到建筑整体安全性和工程经济性。因此，在实际工作中有必要对剪力墙结构受力、性能和不同构件间的相互作用进行深入了解，从实际入手对设计进行不断改进和优化，实现预期设计目标，在保证结构安全性及各项性能的基础上，降低工程造价，提高经济效益。

参考文献：

[1]黎钜宏.民用建筑结构设计中剪力墙结构设计分析[J].四川建材，2018（8）.

[2]吴杰.建筑结构设计中剪力墙结构设计分析[J].城市建设理论研究（电子版），2019（6）.

作者简介：贾洋，刘广志，叶县昆阳建筑安装有限公司。