剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究

杨长介

摘 要：随着经济的发展，建筑行业发展迅速，人们对建筑质量和建筑功能要求更高，因此，提高建筑质量显得非常重要。而采取剪力墙结构能有效地提高建筑质量。剪力墙结构具有抗震性能强、抗侧刚度大的优势，在建筑设计中应用广泛。本文将对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行分析。

关键词：剪力墙结构;建筑结构;设计;应用

剪力墙技术是一项先进的结构施工技术，在建筑设计中应用非常广泛，尤其是高层建筑设计。加强剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用，有助于提高建筑质量，保证建筑的安全性。因此，需要深入分析剪力墙结构和建筑结构的特征，遵循剪力墙结构设计原则，使剪力墙结构在建筑结构中得到更好应用。

一、剪力墙结构概述

（一）剪力墙结构

剪力墙主要是指房屋建筑及其附属结构中，承受地震作用引起的水平负荷或者风荷载的墙体。剪力墙也称为结构墙、抗风墙或者抗震墙。加强剪力墙建设，能有效地保护建筑结构，避免其遭到剪切破坏。一般情况下，选用钢筋混凝土作为剪力墙建筑材料，这样有助于提高建筑的稳固性。

建筑结构主要是指在房屋建筑中，有一定数量构件连接而成的能够承受一定负荷的空间体系。按照不同标准，对建筑结构进行分类。站在施工方法的角度，可以将建筑结构分为剪力墙结构、混合结构、框筒结构以及框架结构。剪力墙结构的抗震性强、抗侧刚度大、用钢量小，所以在我国建筑结构设计中应用较为广泛。

在设计剪力墙结构的过程中，施工单位通常会采用钢筋混凝土墙板，承受水平方向和竖向的荷载，严格控制建筑结构产生的水平力。

（二）剪力墙结构设计原则

第一，楼层间最小剪力系数调整原則。在设计剪力墙结构时，按照调整最小剪力系数的原则，合理调整建筑楼层间的剪力系数。首先，在施工时，为了减轻建筑物及其附属构件的种类，提高建筑的抗震能力，应该保证剪力墙第一振型底部地震倾覆力矩占建筑总底部地震倾覆力矩的40%左右，并对剪力墙的数量进行严格控制。其次，在遵循上一原则的基础上，对剪力墙实施大开间处理，提高剪力墙结构的侧向刚性。有效地控制楼层间的最小剪力系数，降低工程总价，合理控制施工成本。

第二，合理调整楼层间最大位移与楼层高度间的比例的原则。在设计普通建筑时，侧重楼层间剪切变形和扭转变形处理，一般情况下，通过控制竖向构件数量来处理建筑物的剪切变形。因此，如果竖向构件的数量过多，则会增加剪力墙的剪重比例，导致剪力墙结构设计不合理，造成楼层间扭转变形。在这种情形下，剪力墙结构无法充分满足楼层间位移的需求。因此，在设计剪力墙结构时，不仅要通过调整竖向构件刚度来控制建筑物楼层间的位移，同时，需要尽量减少或者避免出现楼层间的扭转变形情况，因此，需要严格遵循合理调整楼层间最大位移和楼层高度间的比例原则。

第三，对剪力墙连梁超限进行调整原则。在设计剪力墙结构时，如果剪力墙跨高比低于2.5，则会导致弯矩和剪力超过规定限度，因此，在设计剪力墙结构时，必须遵循剪力墙结构连梁跨高比低于2.5的原则。需要注意的是，并不是剪力墙连梁跨高越大越好。比如，在剪力墙连梁刚度不变的前提下，当剪力墙连梁跨高比是5.6时，剪力墙弯矩或者剪力会超出规定限值，从而破坏剪力墙结构。因此，当剪力墙连梁跨比高于5时，需要采取框架梁的方式设计剪力墙。总之，在设计剪力墙的过程中，需要合理调整剪力墙连梁的超限情况，提高剪力墙建筑施工质量，合理控制建筑工程施工成本。

二、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

第一，合理定位剪力墙。在设计剪力墙的过程中，应该沿着建筑主轴方向或其他方向布置剪力墙，在进行抗震设计时，不能采取单向有墙设计形式，定位设计如下：在设计建筑圆形、正多边、弧形的平面结构时，沿着径向或环向方向布置剪力墙;在设计i角形和y形平面时，可以沿着平面结构的三个轴线来布置剪力墙;在设计矩形、T形和L形平面结构时，可以沿着平面结构两条轴线方向设计剪力墙。总之，在设计剪力墙平面结构时，应遵循均匀和对称原则，保证剪力墙结构的刚度中心和质量中心能重合，避免出现墙体扭矩的现象。

第二，剪力墙墙身钢筋的分布和构造要求。在设计一般性剪力墙时，应该按照剪力墙结构设计原则，保证剪力墙竖直方向和水平方向分布筋的配筋率高于0.25%，在对建筑进行抗震设计时，保证配筋率高于0.20%。

第三，确定剪力墙厚度。根据国家建筑设计规范，应该按照一、二级抗震等级来设计剪力墙的截面尺寸和截面厚度，保证底部加工部位厚度在200mm以上，其他部位大160mm以上，一字形独立剪力墙底部加强部位厚度在180mm以上。

第四，处理剪力墙连梁超筋现象。在设计剪力墙结构时，经常出现连梁超筋现象，连梁超筋现象是指剪力墙墙体剪力无法满足剪压比的设计要求。一般在剪力墙结构高度占建筑总高度1/3处容易出现连梁超筋墙体。如果平面结构墙段较长，则其中间部位容易出现连梁超筋现象。另外，如果墙段的墙肢截面高度相差悬殊，也会出现连梁超筋现象。剪力墙的连梁超筋现象直接影响着墙体剪切变形。在设计剪力墙时，设计人员需要注意以下方面：在进行剪力墙抗震设计时，需要对中连梁的弯矩和剪力进行塑性调幅。

三、总结

综上所述，随着我国建筑施工技术的不断发展，如何从建筑结构设计角度出发，充分满足建筑结构功能需求、结构安全需求是建筑行业思考的重点。加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用，充分发挥其作用和影响，使建筑结构朝着新颖化、科学化、合理化和系统化的结构形式转变，在实践中总结经验，提高剪力墙结构和建筑结构设计质量，实现建筑行业的可持续发展。

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