关于建筑结构中剪力墙结构设计要点及其运用分析

王宇荃

（江西省机械工业设计研究院， 江西 南昌）

1 剪力墙结构概述

众所周知，剪力墙主要是指在建筑工程中用来承受地震和风荷载等引发的水平荷载的墙体，因此，也被称为抗震墙、防风墙，其主要目的是在于有效的防止建筑物结构收到剪力的影响而被破坏。因此，在剪力墙结构设计中，施工企业经常采用钢筋混凝土墙板代替框架结构的梁和柱，从而有效地控制建筑结构产生的荷载。而且由于剪力墙具有刚度高、抗震能力强、整体性能好等众多的优点，广泛应用于各种建筑结构中，已成为房地产开发商的主要关注。但在实践过程中，由于剪力墙结构不够完善，在施工应用中也存在着一些缺陷，这就要求我们正确认识剪力墙结构，进行科学合理的设计，进一步保证剪力墙结构的整体性能，进而为对建筑业的发展做出应有的贡献。

2 剪力墙结构设计的原则及其设计要点

2.1 设计原则

剪力墙结构是建筑结构中的一种重要的受力结构。考虑到建筑使用的安全系数，因此，在剪力墙结构设计过程中需遵循以下设计原则。

（1）合理调整楼层位移与楼层高度之比的原则。因此，在剪力墙结构设计中，应根据层数、层高、层间最大位移等比例调整楼层高度，降低建筑物的变形量。

（2）合理调整剪力墙跨度和高度比原则。根据不同建筑性能进行合理调整，并根据不同跨高比进行合理设计，以保证剪力墙结构的良好性能。

（3）楼板间最小剪力系数原则。在建筑结构设计中，采用数字化手段来计算建筑受力，提高建筑物的抗震、抗侧力和承载力，对剪力墙与地板间的剪力系数进行控制，有效降低建筑物本身的重量，进而降低施工难度和减少施工成本。

2.2 设计要点

（1）剪力墙的规格选择

为保证剪力墙的使用寿命，在剪力墙结构设计中应限制剪力墙的宽度和厚度。例如，一般剪力墙的分支长度不应超过 8米。由于剪力墙很薄，住宅的设计一般不超过20厘米。当高宽比系数大于2时，性能较好，可防止建筑物在应力作用下的脆性破坏。如果剪力墙的分支长度超过 8米，它将成为独立的剪力墙结构，或为满足其性能，剪力墙将通过打开剪力墙形成分段应力平衡剪力墙。

（2）剪力墙结构的平面设计

在建筑平面设计中剪力墙对室内空间的划分以及建筑整体性能有着重要的影响，因此应重视平面剪力墙的布局。首先，剪力墙结构应沿主轴方向采用T形或L形双向平衡布置，避免成“一”字布置，以提高结构的稳定性，从而降低建筑物在地震中的扭转程度。其次，剪力墙数量不应过于密集，厚度应计算和设计，否则建筑物本身的重量会增加，不利于建筑物的长期发展。最后，为使建筑剪力墙的刚度分布均匀，应控制剪力墙的开口位置和尺寸。

（3）剪力墙结构的其他细节设计

(1)连梁的细部设计，即连接墙肢和墙肢的建筑结构中的梁，称为连接梁。在长期水平荷载作用下，采用轻质材料填缝的连接梁结构设计，可以大大降低剪力墙的失效概率，提高剪力墙的结构性能。

(2)结构材料设计。竖向钢筋和横向钢筋的布置、水泥砂的性能等级及其在剪力墙结构中的比例等细节都是影响剪力墙结构设计性能的重要因素。因此，在选择材料时，应计算建筑物的结构力，并选择正确的材料以实现建筑设计要求。

3 建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用

3.1 墙肢长度与厚度的设计

（1）墙肢长度

在设计中，设计者对高层建筑剪力墙结构的长度有明确的控制，墙肢长度一般小于 8米。因此，在剪力墙结构的设计过程中，设计者应保证剪力墙体系的延性。为了消除剪力墙结构的脆性破坏，剪力墙的高宽比可以大于3，从而提高剪力墙结构的抗剪强度。力墙的延性使其在地震作用下弯曲。为保证墙高宽比大于3，长墙可以通过开孔等措施分成均匀的肢体墙。

（2）剪力墙厚度

根据抗震规范的要求，当高层建筑的抗震等级为1或2时，需要对剪力墙底部进行加固。墙体厚度应大于200毫米和高层建筑高度的1/16。对于未加固区域，墙的厚度不应小于 160毫米。在特殊情况下，对高层建筑进行概念设计分析，积极控制和调整墙肢轴压值，以保证高层建筑的连续性，确保剪力墙结构设计符合规范要求。

3.2 连梁的设计

剪力墙连接梁作为连接墙肢结构的重要构件，如果被过度加固、压缩变形，对整个施工项目的整体质量控制效果影响很大。在剪力墙结构设计过程中，应适当调整剪力墙连接梁的高度，并根据工程实际情况，科学地设计整体高度，以避免因尺寸增大而导致连接梁变形。布雷姆。严格控制剪力墙结构塑性标准，适当调整抗震设计。通过对载荷的科学分析，在可控范围内，结合不同的应力条件，进行相应的计算，从而选择更科学的实施对策。

3.3 配筋设计

配筋设计需以剪力墙的厚度为依据，当墙体厚度大于0.7米时，应采用四排钢筋，并设置主筋。在应力下应均匀排列成一行。当墙体厚度小于14厘米时，应采用双排钢筋；当墙体厚度为40至70厘米时，应采用三排钢筋。在第一、二、三、四级抗震设计和非抗震设计中，剪力墙竖向配筋与水平配筋的配筋率应不小于0.20%，配筋直径应不小于8毫米，间距应不大于30厘米。对某些框支剪力墙结构，配筋率应不小于0.3%，配筋直径应不小于8毫米，间距应不大于20厘米，非抗震设计应不小于0.25%。

3.4 边缘构件设计

剪力墙的边缘构件可分为两类：边缘构件的构造和边缘构件的约束。这两部件的设计方法不同。合理设计边部结构可以使剪力墙结构更加合理。受限边缘构件主要为暗柱、端柱和翼壁。这些边缘构件在砖混结构中起约束作用。当结构刚度较小时，在地震作用下，层与不动点之间的位移较大。此时，边缘构件也会起到相当大的约束作用。因此，应适当增加暗柱和端柱等边缘构件的截面尺寸和加固。受限边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋的特征值应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求。

4 剪力墙优化设计方案

4.1 剪力墙设计的优化方案

在剪力墙设计中，剪力墙应沿主轴沿两个方向布置，这样剪力墙才能形成固定的空间结构。在进行抗震设计的剪力墙结构设计中，必须尽量避免单一布置，使两个方向的抗震刚度相互接近，从而保证一定的空间性能。为了充分利用剪力墙的优点，减轻剪力墙结构的自重，剪力墙的布局不应过于紧凑，使结构具有中等的侧向刚度。例如，在地震结构设计中，还应避免在门窗间形成截面积较小的小墙段。当墙体截面高度小于墙体厚度时，应根据框架柱的设计增加密度。

4.2 剪力墙设计结构计算的优化方案

在剪力墙结构的计算中，首先要考虑层间高度和位移比，并调整最小剪力系数。对于连接梁问题，应适当调整连接梁的振幅。以楼板间的弯曲变形为主要影响因素，可扣除整个楼板的弯曲变形。高层建筑应尽量扭转，以减少变形。在实际结构设计中，当层间在一定方向上的位移不满足规范要求时，设计人员无法提高层间横向刚度，应注意结构失重率。如果楼板失重率过高，则不能降低另一侧的刚度；如果楼板比例降低，地震的破坏也会减少，这也是可以实现的预期目标。

5 结束语

总之，随着现代建筑设计技术水平的不断提高，作为建筑结构设计的重要组成部分，剪力墙结构为人们提供了许多便利，其重要性日益凸显。因此，采取科学的设计原则开展相关设计活动，要结合剪力墙结构的实际情况进行科学的设计，提高建筑结构的整体性能，从而更好发挥整个建筑的实用性，为城市经济的稳定发展奠定基础。