建筑工程设计中的剪力墙结构设计

于明

（黑龙江省寒地建筑科学研究院 黑龙江省哈尔滨市 150080）

在社会经济发展的当下，人口基数不断增加，土地资源日益匮乏，建筑工程项目中高层建筑的比例逐渐提升，同时人们的建筑工程质量安全意识也逐步提升，基于此，建筑工程必须不断提升自身的剪力墙结构设计能力，全面提升建筑工程的质量安全，以满足建筑使用者的需求。

1 剪力墙结构分类与设计优势分析

1.1 剪力墙结构的分类

1.1.1 开洞与非开洞剪力墙

这种剪力墙与悬壁墙较为相似，具有弯曲型变形的特点，变矩图不存在弯点，同时其基本不会发生突变。

1.1.2 小开口的剪力墙

在剪力墙面积当中，此种剪力墙占据的比例为15%左右，其也属于弯曲型变形的一种，同时，整个墙肢上也没有任何弯点，然而其弯矩图的定位点存在突变的可能。

1.1.3 双肢与多肢剪力墙

这种剪力墙必须开出较大的洞口，并且需按照相应的顺序进行洞口的排列，与开口较小的剪力墙的受力模式基本相似。

1.1.4 壁式剪力墙

这种剪力墙的开口较大，属于剪切形变形，与框架构造的受力方式相一致。通常在高层楼房建筑中应用广泛，墙肢上容易出现反弯点，且极易发生突变。

1.2 剪力墙结构的设计优势

1.2.1 经济性较强

剪力墙结构比传统的框架式梁柱结构所需耗费的原料更多，建筑成本也相对较高，然而从安全层面分析，剪力墙实现了混凝土与钢筋结构的结合应用，无需填充其他钢材料。这种建筑结构较为稳定，无需再对建筑结构混凝土进行浇筑，大大节约了钢筋材料的使用成本，可以满足当下建筑企业控制建筑成本、提高经济效益的需求。

1.2.2 稳定性更高

由于剪力墙结构中应用的是钢筋与混凝土两种物质，钢筋混凝土的结合应用使剪力墙结构对建筑具有良好的支撑能力，使得建筑的稳定性有明显提升，同时，与传统框架式梁柱结构相比，剪力墙结构的外观具有明显优势。

1.2.3 连续性强

在剪力墙设计之时，设计人员会对其进行区域划分，进而使构件实现分隔，以使各个区域发挥出不同的作用，并且可以从横向与纵向两个方面进行分隔区域的有效维护，以保障建筑工程的稳定性与连续性。然而建筑物看似区域被区分，实则也相互关联而成为一个整体，因此，剪力墙结构设计具有良好的连续性。

1.2.4 规则明确

在建筑物设计时应用剪力墙结构，可以确保区域划分的合理性。同时剪力墙结构设计的规则性较强，规则也较易理解，建筑区域划分后，可以实现维护与相关工作的同步开展。

2 剪力墙结构设计中存在的问题

2.1 低于二十层的高层建筑剪力墙结构问题

在低于二十层的高层建筑当中，应用传统的现浇剪力墙结构的建筑数量众多，这种结构设计方式主要利用构造配筋的方式进行墙体配筋，同时，各个墙肢轴压比的计算值较小。基于这些原因，实际墙体的承载能力与设计情况不符，建筑施工费用消耗也较大。

2.2 高于二十层的高层建筑剪力墙结构问题

在高于二十层的建筑当中，短肢剪力墙结构应用仍然较为广泛，然而由于未能根据建筑项目的实际情况而选择适合的剪力墙结构方式，因此剪力墙底部的剪力系数难以符合建筑设计标准，进而会导致建筑结构连锁性问题的出现。

2.3 在建筑结构中框支剪力墙结构存在的问题

在建筑物结构与底部处理过程中，采用的结构有所不同。通常会在剪力墙的上部采用短肢剪力墙，而底部则使用全落地剪力墙与框架支撑相结合的剪力墙结构，在商业性住宅小区或商店店铺等建筑设计时，此种结构的应用较为方泛。然而这种结构较为脆弱，上下两个部分的刚性并不一致。一旦发生自然灾害，在相同的压力作用下，上部由于自身的压力承受能力较强而不易发生变形，而下部由于压力承受能力相对较低，经常会出现变形问题，即使外部压力来自于水平方式，下部出现变形的概率也较高。

3 剪力墙结构设计的计算原则

3.1 对楼层间的最小剪力系数进行规范

剪力墙应用数量越少，该建筑物的抗震能力越强，其中，短肢剪力墙应承担超过四成的地震力。其于此，应将剪力墙结构设计成大开间的形式，以此保证建筑结构具有一定的侧向刚度，进而使楼层间的最小剪力系数趋于规范，从整体层面提升建筑物的稳固度，同时也可以有效节约建筑成本。

3.2 对楼层间最大位移和层高比例进行优化

楼层之间的设计是建筑物设计的重要内容，其中，扭转变形与剪切变形极为重要。在设计过程中，通常会对纵向的构件数量进行掌握而达到剪切变形的目标，一旦纵向构件设置过多将会导致剪重比超标，进而会对设计质量产生影响，难以将扭转变形保持在合理范围之内，进而使楼层出现不合理位移。基于此，对扭转变形进行控制是建筑物设计的关键。

3.3 对剪力墙连梁超限进行调整

将剪力墙连梁的跨高比进行提升，将之控制在2.5之上，可以有效保障连梁的剪力处于合理范围，同时也可确保变矩符合设计要求。一旦跨高比高于5，此时应根据框架梁的设计规范进行连梁设计；如跨高比接近6时，在连梁刚度恒定的情况下，剪力与变矩将会超出限定范围。基于此，必须合理调整连梁的超限，进而促进建筑设计的优化，节约建筑工程的施工费用。

4 剪力墙结构设计的内容分析

4.1 剪力墙设计方法

由于建筑工程情况不同，选用的设计方式也应有所差别，进而可以保障建筑施工工作的顺利进行。设计方案的制定应遵从设计方法的制定标准，结合建筑工程的具体情况选择最为适合的设计方案。在剪力墙设计之时，由于剪力墙结构状态受弯情况较多，因此，通常会采用宽细状的设计形状，正因如此，剪力墙结构具有明显的延展特性。为了实现这一设计要求，设计人员必须具备物理学知识，掌握一定的计算机应用技能，并且要充分了解结构的受力状况。在这些知识与技能的综合运用下，设计人员设计出的方案才具有较高的科学性，才可以确保建筑工程项目的稳定与安全。

4.2 实现各部分结构的合理布局

只有保障设计人员设计的合理性与可行性，才可以实现对各部分结构的合理布置，基于此，设计方案必须具有一定的对称性，进而确保剪力墙的重量与刚度核心的有效融合，进而提升剪力墙结构的抗震能力，促进其自身性能的有效发挥。

4.3 有效处理剪力墙的延伸性

由于剪力墙的延伸性较高，因此会对剪力墙结构的整体性与耐久性产生直接影响。因此，在剪力强设计与施工过程中，必须确保剪力墙的延伸性符合设计标准，这样可以提高剪力墙结构自身的支撑能力，进而保障建筑工程的稳定与质量安全。

5 结语

在建筑技能水平不断提高的当下，建筑设计及施工各方面的建设标准都有所提升。在建筑项目当中，剪力墙结构设计的作用至关重要，设计时应予以较高的重视。剪力墙结构设计是否规范会对整个建筑工程的施工进度与建筑的质量安全产生直接影响。建筑机构的设计人员必须完善自身的剪力墙结构设计技能，进而促进建筑行业的发展与进步。