浅论剪力墙结构在建筑结构设计中的分析应用

【摘要】为了对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行研究，本文首先介绍了剪力墙结构的基本概念，其中包括剪力墙的几种分类形式。然后介绍了剪力墙结构在建筑结构设计中的应用原则：楼层之间最小剪力系数的调整；楼层层间最大位移与层高之比的调整；剪力墙结构连梁超限的调整。最后介绍了剪力墙结构设计的优化措施。本文的研究可以作为剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用过程中的参考。

【关键词】剪力墙；结构设计；建筑结构设计；应用分析

前言

近年来剪力墙结构在我国的建筑工程中的应用越来越广泛，在实际结构设计过程中关于这方面的可探讨内容也日益增多，因此本文对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的分析及应用进行了一定研究。

1 剪力墙结构的基本概念

在一些房屋及其附属的构筑物等建筑中用来承受负荷或者地震作用引起的水平荷载的墙体就是剪力墙，因此可以将剪力墙称之为抗风墙、抗震墙或者结构墙。通常情况下为了防止建筑结构遭到剪切破坏而建设相应的剪力墙，通过采用钢筋混凝土作为剪力墙的材料，这样能够有效的保证房屋和建筑的坚固性。在一些构筑物或者房屋中，利用一定数量的建筑结构单元，如梁、板、柱等相互连接而构成的能够承受一定的荷载的空间或者平面体系称之为建筑结构。抗侧刚度大、用钢量小以及抗震性能强是剪力墙结构所具有的主要优点，剪力墙结构在我国的建筑行业中已经得到了广泛的应用。在剪力墙结构中，来自垂直方向和水平方向的力可以通过钢筋混凝土墙板来承受，在设计剪力墙结构的过程中，施工单位通常情况下将建筑物框架结构中的梁柱替代为钢筋混凝土墙板，这样能够有效的承受竖向和水平方向的各类荷载，对于建筑结构产生的水平力有很好的控制效果。从以上研究可以看出，竖向的钢筋混凝土墙板是剪力墙结构的主要组成部分，在水平方向依然采用在墙上搭建钢筋混凝土大楼板的方式，采用这种方法构建的建筑体系统称为剪力墙结构，在抗震性和刚度上这种剪力墙结构效果非常好，这也是剪力墙结构在建筑工程中得到广泛应用的主要原因。

在剪力墙的分类方面，从剪力墙的墙体上是否开洞以及开洞的洞口尺寸大小角度上可以将剪力墙分为整体上小开口的剪力墙、壁式框架剪力墙、多肢剪力墙以及实体墙。其中在剪力墙的墙体中不开洞的是实体墙，其余三种类型的剪力墙都需要通过在墙体开洞来建设。下面将对这三种不同类型的剪力墙类型进行介绍。

首先是实体墙，顾名思义，实体墙指的就是在墙洞的截面上没有洞，同时也包括开洞的墙体，但是具体的开洞面积在总面积的15%以下，这种类型的剪力墙为实体墙。曲型的变形是这种墙体主要的变形方式，在这种墙体的弯矩图上不会出现反弯的趋势，同时弯矩也不会发生突然的变化，在没有异常情况发生的前提下这种墙体具有非常强的承受能力。

其次是整体上小开口的剪力墙，从名称上可以看出这种类型的剪力墙是在剪力墙的墙体上开洞，而开小口指的是剪力墙上的开洞面积小于整个墙体面积的十分之一，弯曲型是这种剪力墙的主要变形方式，在这种剪力墙的弯矩图上也不会有反弯的异常情况出现，但是弯矩突变的情况是有可能在这种墙体的弯矩图上出现的，

再次是多肢剪力墙，对于比较大面积的开洞情况所建立的剪力墙为多肢剪力墙，同时在这种剪力墙上开出的洞口呈现列状分布的趋势。在这种剪力墙的弯矩图上不会出现明显的异常情况，在受力特点上和整体上小开口的剪力墙有一定的一致性。

最后是壁式框架剪力墙，这种剪力墙墙体上开了比较大的洞，同时在刚度上墙肢线和剪力墙墙体的连梁线基本上是相等的，剪切型是这种剪力墙的主要变形方式，在受力特点上这种剪力墙和框架结构的墙体具有一定的一致性。

2 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用原则

2.1 楼层之间最小剪力系数的调整

调整最小剪力系数原则是在剪力墙结构设计过程中需要坚持的原则，这种调整最小剪力系数的原则主要在建筑物的楼层之间实施。主要有以下两个方面：一方面，在对房屋的自身重量进行降低的基础上增强建筑物的抗震能力，需要在施工过程中使短肢剪力墙承受的第一振型底部大于在短肢剪力墙承受的第一振型底部，同时对于剪力墙的数量也要严格的控制。另一方面，在保证以上前提的基础上用大开间的处理方式对剪力墙进行处理，这样能够有效的增强剪力墙结构的侧向刚度，在这个过程中能够有效的控制建筑楼层之间的最小剪力系数，在减少工程造价的基础上对于建筑工程的成本能够有效的降低。

2.2 楼层层间最大位移与层高之比的调整

通常情况下，对楼层之间的扭转变形和剪切变形的处理是普通建筑施工设计过程中的主要内容，通常采用竖向构件的数量来控制建筑物的剪切变形。因此在这种因素的影响下剪力墙的剪重比例会由于竖向构件的数量过多出现偏大的现象。很多建筑楼层之间的扭转变形都是由于这种不合理的剪力墙结构设计所造成的，这种设计方式造成的变形程度是比较大的。因此，对于建筑物楼层之间发生位移的需求这种剪力墙结构也无法有效的满足。仅仅依靠竖向构件的刚度进行调整并不能很好的满足建筑物楼层的位移，我们在剪力墙结构设计的过程中还应该尽可能的将楼层之间的扭转变形减少，在这个过程中整楼层之间最大位移和楼层高之间比例的调整非常的重要。

2.3 剪力墙结构连梁超限的调整

对于剪力墙的跨高比小于2.5的剪力墙设计结构容易出现剪力和弯矩超过相应规定限度的现象，因此应当在遵循剪力墙结构的连梁跨高比大于2.5的原则的基础上来设计剪力墙结构，另外一方面对于剪力墙的连梁跨高比也不能过大，例如，5到6之间的剪力墙连梁跨高比在保证剪力墙连梁刚度不发生变化的前提下会导致剪力墙的剪力或者弯矩超出了规定的极限值，这样就容易导致剪力墙的结构异常，因此应当采取框架梁的方式处理连梁跨度比超过5的剪力墙结构。由以上研究可以看出，为了保证施工的整体质量，应当对剪力墙施工过程中的剪力墙连梁超限情况进行有效的调整，只有这样才能够有效的保证建筑工程资金投入的有效性。

3 剪力墙结构设计的优化措施

首先对剪力墙结构优化过程中的优化原则进行介绍，在对剪力墙的结构进行布置的时候通常沿着主轴方向或者其它方向，同时采用双向布置的方法，这样能够有效的形成相应的空间结构，另外，单一的剪力墙布置方式也不利于提升剪力墙的抗震性能，为了保证剪力墙的空间工作性能应当使其两个受力方向的抗侧刚度相互接近，由于抗侧刚度和承载力在剪力墙上是比较大的，应当采用不太紧密的布置方式以保证结构的重量不过大以及保证剪力墙的充分运用，这样能够有效保证剪力墙的侧向刚度。将洞口开设在较长的剪力墙上，同时并将其分成长度相等的几段墙面，采用弱连梁连接各个墙段，每个独立墙段的总高度不应当大于截面高度的二倍，这样能够有效的避免在剪力墙中出现剪切破坏的现象。另外为了保证剪力墙的抗震性能，在洞口与墙边或洞口之间形成墙肢截面高度应当大于厚度的四倍。

4 结束语

总之，建筑工程设计人员应当不断的对剪力墙设计技术进行研究，合理选择剪力墙的类型，保证剪力墙结构达到期望的要求，后续还应当对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行更加深入的研究

【参考文献】

[1] 庄金宏.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].江西建材，2014，24（18）：56-58.

[2] 李云骥.试论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计，2014，26（22）：32-36.

[3] 唐利平.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].建材与装饰，2014，34（23）：32-36.