剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

姜梅

摘要：随着我国经济的不断发展，建筑行业获得了前所未有的发展，但是建筑行业中的要求也随之提高了。在建筑结构设计中，由于剪力墙自身的抗侧刚性能较好，因此被广泛的应用在我国的建筑结构设计中，不仅能够有效的防止建筑结构出现侧移的现象，还能够大大提高建筑的抗震性能。在高层混凝土建筑中使用剪力墙的建设施工，大大增强了建筑结构的稳定性。本文针对剪力墙结构在建筑结构设计中的应用进行了分析，为剪力墙的使用提供了更加有力的技术指导。

关键词：剪力墙；结构设计；建筑结构设计；应用

剪力墙结构在我国建筑结构设计中的应用，能够有效的降低建筑物结构发生侧移的几率。如果遇到地震，建筑会由于自身结构的承载能力不足而出现倒塌，这就给人们的生命安全和财产造成了极大的威胁。在建筑结构的设计中使用剪力墙结构，不仅能够提高建筑物结构的承载能力，而且还能够提高整个建筑物的稳固程度，在针对建筑抗震设计的规定中有明确的要求：在建筑物的结构设计中，充分考虑建筑物抗震结构的设计，以保证建筑物具备良好的抗震性能。一般情况下，房屋中的剪力墙结构都是采用混凝土墙的形式。在建筑工程的施工过程中，钢筋混凝土的结构设计较简单、施工技术也较为简单，因此它的使用范围较广。

一、剪力墙结构概述

1、剪力墙结构的概念

剪力墙结构是指在建筑中墙肢的截面高度和厚度之比在5～8范围内的剪力墙体。如果在一个建筑结构内，剪力墙设置较多的话，就需要采用筒体的支撑形式，以便于和剪力墙产生的水平作用力相平衡，在高层建筑中多采用部分剪力墙的结构设计形式。在剪力墙结构中进行抗震结构的设计，墙体所承受的地震倾覆力矩不能够低于建筑整体结构的倾覆力矩。如果整体结构中的墙体较少，倾覆力矩可以适当减少30%左右。

2、剪力墙结构的特点和种类

在建筑结构中使用剪力墙结构，最明显的作用就是建筑结构发生的侧移较小、整体的抗侧刚度较大、减震能力较强以及保证建筑内部的墙面平整度等。但是也在一定程度上增加了建筑的资金成本投入，建筑工程的施工也变得较为复杂。

我国在建筑结构设计中使用的剪力墙类型可以分为以下几种：

（1）实体墙

当剪力墙为实体墙时，有的墙体出现开洞，有的没有开洞。即使有开洞的墙体，开洞的面积也不会超过整个墙体面积的15%。因此，实体墙在使用的过程中不会出现反弯点和结构的突变。

（2）开口较小的剪力墙

开口较小的剪力墙其特点和实体墙相同。墙体中的开口面积较小是指墙体中的开洞面积在15%以内，在受力过程中墙体中的弯矩图点不会产生反弯点，但容易在连梁出产生结构性的突变。

（3）壁式框架结构的剪力墙

壁式框架结构的剪力墙，在墙体中洞口的尺寸较大，在进行墙肢线刚度和连梁线刚度的设计时，其大小接近。壁式框架结构的剪力墙的主要受力特点在于墙体的弯矩图会产生突变，在建筑中的多数楼层中会出现反弯点。

3、剪力墙结构设计中应遵循的原则

在进行剪力墙的结构设计时，要严格遵守以下几个方面的原则：

（1）建筑中的楼层和整体层高间产生的最大位移比，在地震发生较频繁的地带中，建筑物中的楼层受地震的影响，会发生最大程度的位移，除了弯曲变形的建筑物以外，其他的建筑物在对位移比进行计算时，需要将整体建筑结构的变形纳入考虑的范围。在进行高层建筑结构位移的计算中，剪力墙结构的计算重点是楼层之间发生的弯曲变形，一般情况下，都是以扭转和剪切的形式出现。剪切变形在很大程度上取决于建筑结构中的竖向构件，使用的构件数量要保证适当性，以免由于数量过多而产生扭转变形。在高层建筑结构的设计过程中，以增加建筑结构的稳固性和减少变形的产生为建筑结构设计的目的。

（2）保证设计满足连梁超限的原则

连梁超限主要是指将剪力墙中的连梁的高度比值设计在2.5以上，这样才能够使墙体中的弯矩和剪力值都符合剪力墙结构设计规定的数值内。

（3）建筑结构中的楼层的最小剪力系数的原则

在剪力墙结构设计的过程中，剪力墙结构所承受的地震能力，不仅要保证在规定的系数范围内，而且还要减少剪力墙的设置，以保证建筑中的最小剪力能够满足规定的要求。

二、剪力墙结构设计在建筑设计中的应用

在剪力墙结构设计的过程中，要充分考虑其在建筑整体中的应用，做到对剪力墙进行合理的定位、充分考虑剪力墙中的钢筋构造，有效处理剪力墙中存在的连梁超筋现象。

1、对剪力墙进行合理定位

在剪力墙设计的过程中，要顺应建筑物的主轴方向进行双向布置，在建筑结构的抗震设计中，要尽量减少出现单项墙的形式。在进行建筑结构设计的过程中要做好以下几点： （1）如果在建筑的设计中牵涉到弧形、圆形或多边的平面结构，可以将剪力墙设计为环形或者沿着径向的位置设置剪力墙。（2）在设计中如果呈Y型的结构，就需要根据建筑自身的三个轴线的分布方向进行剪力墙的设置。（3）在结构的设计中如果呈现出T型或矩形等平面结构，就需要沿着自身结构的两个轴线的方向进行设计。因此，在进行剪力墙结构的设计过程中要保证结构的对称和均匀，将整体结构中的质量核心和刚度中心进行重合设置，以保证建立的墙体不会产生扭矩。在建筑结构的设计过程中，要保证剪力墙的墙肢的设置能够满足规则，并且遵循建筑结构设计简单的原则。

2、剪力墙中的钢筋构造

在剪力墙的结构设计中有明确规定，在剪力墙的结构设计过程中，既要保证剪力墙结构水平方向和竖直方向中的配筋率，又要保证剪力墙的结构能够满足抗震设计的要求。在进行剪力墙结构的抗震设计时，配筋率要保持在0.2%以上。

3、处理剪力墙中存在的连梁超筋现象

在剪力墙结构中，比较容易出现连梁超筋的现象，主要表现是墙体整体的剪力与设计过程中对剪压比规定的数值要求不相符。在墙体中出现连梁超筋的现象，主要是由于剪力墙整体结构的高度，位于建筑整体结构高度的三分之一处。如果在平面结构中，墙体较长的话，就会比较容易出现连梁超筋的现象。在出现连梁超筋时，墙体会发生严重的剪切变形。如果是墙体中较容易出现连梁超筋现象的部位时，可以采用铰链的形式进行处理。

三、结语：

综上所述， 随着我国建筑行业的不断发展，建筑整体的施工技术也得到了显著的提高。在建筑结构的设计过程中，不仅需要综合考虑建筑的使用功能，而且还要做好设计工作中的推陈出新。在满足结构安全性的前提下进行设计，同时充分发挥剪力墙在在建筑整体中的作用，促进建筑结构设计的合理性，保证高层建筑的设计更加合理、更加优秀。在实践的过程中，设计人员要进行不断地创新和总结，针对设计中产生的問题进行认真分析，提高建筑工程中的剪力墙结构的设计水平，为我国建筑行业的发展提供更加强劲的动力。

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