刍议建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

摘 要：在当前我国建筑行工程施工的过程中，剪力墙结构由于有着较强的刚度和良好的抗震性能，在建筑结构设计中得到人们的广泛应用。不过在不同的建筑工程项目中，剪力墙结构的设计和计算的相关内容也就不一样。因此，在对其进行设计的过程中，一定要按照工程施工的实际情况和相关的规范要求，来对其进行处理，从而使得剪力墙结构的各方面性能都满足工程施工的相关要求。本文通过对剪力墙结构设计的原则和标准进行分析，讨论了剪力墙结构设计在建筑结构中的实际应用，以供相关人士参考。

关键词：剪力墙结构；建筑结构；应用分析

引 言

剪力墙结构自身所具有的抗侧刚度性能强、抗震性能好、侧移幅度小等优点，所以，该技术已经被广泛的使用到了各种不同建设的结构设计之中，尤其是在大量的高层建筑结构设计之中，绝大部分墙体结构都是应用的剪力墙结构。但必须要加以重视的是，就目前来说，剪力墙位置、尺寸等方面的设计都还没有形成相应的规范，这方面的因素直接使得剪力墙结构极易存在一定的安全隐患，仅仅只是靠设计师的经验，并没有办法来避免这类情况。下文主要针对剪力墙及在建筑结构设计中的应用进行了全面详细的探讨。

1 剪力墙结构概述

1.1 剪力墙结构概念

所谓的剪力墙结构主要指的是采用钢筋混凝土板来代替传统的框架中的梁柱，承担着各种荷载引起的内力，并能够控制结构的水平力。这种采用钢筋混凝土板承受竖向和水平力的结构剪力墙被广泛的称之为剪力墙结构，这种结构在现阶段的高层建筑结构中被广泛的使用，已成为建筑结构中一项司空见惯的结构体系。

1.2 特 点

剪力墙也被广泛的称之为挡风墙、抗震墙、结构墙，为此它在房屋结构中的主要作用在于抵挡各种荷载，是建筑物主要的支撑结构。剪力墙作为承担竖向荷载也就是常说的重力、抵挡水平荷载的主要结构，是一个能与墙体、楼板共同组成受力体系的结构，它的主要缺陷在于不能拆除或者说是无法破坏。就目前我国建筑工程现状而言，剪力墙结构由于造价高、施工困难、材料耗费大的特点而往往被建设单位所限制，为此在其设计中需要认真地进行归纳和总结。

1.3 剪力墙结构设计原则

①在一般情况下，剪力墙结构的高度和宽度都比较大，其受力情况和柱形体结构相似，因此，在对其进行设计的过程中，一定要根据建筑结构的受力特点，来对剪力墙结构的高度、宽度和跨度之间的比值进行确定；②在建筑工程施工中，剪力墙结构平面内的刚度和承载能力较强，而平面外的刚度和承载能力就比较弱，这就使得人们在对其进行设计的过程中，基本上不对其外在刚度和承载能力进行验算，而是采用相关的防护措施来对剪力墙结构进行相应的处理，以避免剪力墙结构在使用的过程中受到外界环境因素的影响而出现质量问题；③目前，在对建筑剪力墙结构进行设计和计算的过程中，设计人员除了要对墙体结构的水平和垂直方向的作用力进行确定以后，还要对整体结构截面的承载能力进行分析，只有这样才能使得剪力墙结构在使用时，可以很好的满足建筑设计的相关要求，从而使得建筑结构的质量和稳定性，都得到了进一步的增强。

2 剪力墙结构的优缺点

2.1 剪力墙结构的优点

实践证明，剪力墙结构的运用可以在很大程度上减少建筑结构的用钢量、降低工程成本。同时，由于其具有较强的整体性能，拥有相对较大的刚度足以抵抗各类荷载，尤其是水平向荷载。具体到高层住宅建筑中，剪力墙结构的运用还能将建筑物内部的分隔墙与承重墙有机结合，增加建筑物内部空间，不仅安全可靠，而且经济美观。

2.2 剪力墙结构的缺点

剪力墙结构在存在诸多优点的同时，难免会存在一定的缺点。主要表现在以下四个方面：①相对于框架结构，剪力墙的存在难免导致建筑自重的增加，建筑物建造成本相应增加，此外，地震作用下结构的地震反应也相对增大；②剪力墙结构自身刚度较大从而能够较好地抵抗侧向变形，相应的建筑物上部结构以及下部基础也需予以加强，建筑物成本增加在所难免；③剪力墙结构中构造钢筋的配筋率相对较低，虽然在一定程度上节省了钢材，但却使得结构延性变小；④剪力墙墙肢自身承载能力得不到充分运用。

3 剪力墙结构设计要点

3.1 根据建筑物层数合理选定结构方案

3.1.1 20层以下住宅建筑

对于20层以下住宅建筑，短肢剪力墙结构比传统现浇剪力墙结构有着较为明显的优势。一方面，短肢剪力墙面上结构洞存在可以一定程度地降低结构的自重，相应地结构的刚度也减小，地震作用下结构的地震反应也减小；另一方面，短肢剪力墙各强肢的承载能力能够得到充分地发挥，这样在降低工程成本的同时还能很大程度地提高结构的承载能力。此外，短肢剪力墙结构还能有效改善建筑物墙体的保温性能。从经济性角度出发，短肢剪力墙结构可从以下三个方面节约工程造价：①短肢剪力墙面有限度开洞，相应位置钢筋混凝土被造价相对较低的材料所代替；②降低结构自重，建筑物上部结构截面减小，结构构造配筋率降低，相应基础部分的费用支出也得到降低；③降低结构的刚度，相应地降低了由水平力所引起的结构反应大小，最终使得建筑物上部结构以及基础费用支出减少。

3.1.2 20层以上住宅建筑

对于层数超过20层的住宅建筑，传统的现浇剪力墙结构则比短肢剪力墙更加有优势。这主要是由于采用短肢剪力墙而高度较高的建筑结构体系的结构顶点位移、层间位移以及底部剪力系数等控制量都很难满足规范的相应限制要求，相应的结构安全性得不到保证，因此，这种情况下应优先选用传统现浇剪力墙结构。

3.2 避免剪力墙连梁超筋

通常情况下，剪力墙结构体系中剪力墙的数量相对较多且分布较为分散，水平荷载作用下，各剪力墙彼此之间抵抗变形的刚度相近、受力也较为均匀，因此连梁超筋的问题还较为少见。但是，这种问题在某些情况下还是客观存在的，这对结构体系的受力较为不利，因此应予以避免。

3.2.1 导致连梁超筋的原因

在剪力墙结构体系中，以下四个方面原因可能最终导致连梁超筋：①连梁自身跨高比较小；②剪力墙面结构洞竖向中心线错位、不共线；③与连梁两端连接的剪力墙墙肢过长；④在剪力墙结构体系中剪力墙布置数量相对较少且承受的水平了相对较大。

3.2.2 设计过程中避免连梁超筋的方法

根据上述关于连梁出现超筋问题的原因，可从以下四个方面出发加以控制：①加大连梁跨高比，设计时可适当加大连梁中间部位洞口的高宽尺寸，或者设置一道贯穿缝；②在设计过程中，设计人员应尽量使得洞口竖向中心线能够保持在同一直线上，如客观条件不允许，则应按照规范的要求在洞口相应位置采取必要的加强措施；③对于墙肢过长的剪力墙，可以在其中间位置，设置结构洞来加以解决；④设计人员在设计过程中，应当从全局把握，确定好剪力墙的数量、分布以及墙肢的情况，从而杜绝这些因素所造成的连梁超筋问题。若采用上述四种措施仍然不能很好的解决连梁超筋问题，还可以采取以下两种措施：①在结构设计过程中，将连梁刚度乘以一定的折减系数，但这个系数必须大于等于0.55，连梁刚度适度折减就意味着在一定程度上允许连梁在水平力作用下产生开裂进入弹塑性状态；②对上下层及中间层连梁的弯矩设计值进行平衡性调整，调整的幅度应以调整前的20%为限度，设计时在降低连梁弯矩设计值的同时，相应提高相邻上下层连梁的弯矩设计值。

3.3 合理配置剪力墙暗柱钢筋

根据相关规范规定，一、二、三级剪力墙加强部位都必须设置暗柱、端柱。这主要是为了满足抗震的要求，因为设置暗柱、端柱等边缘构件的剪力墙在地震作用下可以消耗大量的地震波能量，其边缘构件抗拉能力强，相应的结构整体稳定性也有很大程度的提高。

4 结束语

综上所述，剪力墙结构无论是在多层建筑结构之中还是其他不同类型的建筑结构中，都有着极其广泛的应用前景。同时，在剪力墙结构进行设计和计算的过程中，务必要和相关的工程情况进行结合，以此来制定出能够满足剪力墙结构施工的建筑施工设计，最大限度的提升建筑结构无论是在水平方向，还是在竖向之中所呈现出来的作用力，最大限度的提升建筑自身所拥有的安全性。

参考文献

[1]祁瑞.剪力墙设计的几个问题[J].中小企业管理与科技，2012（02）：11～12.

[2]赵海峰.钢筋混凝土剪力墙设计中需注意的问题[J].内蒙古石油化工，2011（07）：78～79.

[3]韦静.浅析剪力墙结构设计[J].中国城市经济，2011（12）：45～46.

作者简介：宁曙伟（（1983-），男，本科，工程师，主要从事结构设计方面工作。