结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计

王凌霞

（山西三建集团有限公司建筑设计研究院， 山西 长治 046000）

在社会市场经济发展的新时期，我国的建筑行业也得到了迅猛的发展。由于人们生活水平的日渐提高，导致人们对于建筑结构设计的经济实用性要求也越来越高，同时为了保证建筑结构设计在施工过程中安全性与稳定性，减少生产事故的发生，提高剪力墙结构的应用水平，对剪力墙结构设计进行优化是十分有必要的，不仅可以有效的降低建筑施工成本，同时也能够为建筑企也创造较大的经济效益与社会效益。

1 构设计中剪力墙结构的应用分析

1.1 连梁超筋的处理

第一，折减连梁刚度。在一般情况下，连梁具有截面大、跨度小等特点，且连接连梁墙体的刚度也比较大。同时由于连梁内力在风与地震荷载的作用下会明显增大，因此在这种情况下计算，就会对连梁进行刚度折减，其折减的系数＜ 0.5，但在进行位移计算时，大部分情况下都不会进行折减。

第二，连梁跨度与梁高的增减。在折减连梁刚度后，连梁正截面仍旧会发生不同程度的受弯与斜截面受剪承载力不足的情况。针对这一问题就要适当增加洞口的宽度，降低连梁的刚度，以此来降低地震对连梁承载力的影响。

第三，要合理增加连梁的截面宽度。一方面，由于结构整体刚度的增加，地震时所产生的内力也会增加；另一方面，连梁截面宽度的增加会提高其受剪承载力，且增加该片墙厚度后，一旦发生地震，其产生的内力不会按照墙厚增加的比例相应的分给该片剪力墙，反而会大大小于该比例，因此连梁的受剪承载力也有可能就不会超限。

第四，对于跨高较小的高连梁来说，为了增强其受剪承载力，可以通过水平缝来将其设计为双连梁、多连梁以及其他构造。对于上述构造来说，要尽可能的在满足整体刚度的基础上，优先选择刚度折减来防止其受剪承载力超限。

1.2 约束边缘构件的处理

在剪力墙承载能力方面，与无约束边缘构件相比，有约束边缘构件的剪力墙承载力相对较高。因此，在对剪力墙结构进行设计的过程中，相关设计人员一定要依据剪力墙的轴压比来选用适用性较高的边缘构件[1]。在一般情况下，建筑剪力墙的边缘构件主要分为两种，一种是构造边缘构件，另外一种是约束边缘构件。上述两种构件都具有其各自的适用范围，在底层墙肢底截面轴压超过相关标准时，就应该加强底部与相邻上一层的约束边缘构件。

1.3 确保建筑宽度方向的抗侧刚度达标

根据长期建筑施工的经验可以看出，随着联肢墙的宽度增加，其刚度也会相应增强。因此在设计建筑宽度方向的剪力墙时，要优先对大宽度联肢墙的刚度进行考虑，最后在根据实际情况适度提高宽度较窄部位的刚度。另外，针对于独立墙肢来说，要尽可能的降低长期缩短，并要坚持对称、均匀分布原则来合理布置墙肢。

2 结构设计中剪力墙结构的优化设计

2.1 优化设计基础方案

在建筑剪力墙结构设计的过程中，基础方案发挥着十分关键的作用。因此，就需要相关设计人员在设计基础方案时要进行全面的考察与分析研究，尤其是要针对可能发生的质量问题进行预防与处理。在基础方案设计过程中要进行考察的项目较多，其中主要考察的项目包括施工区域内的水文条件与地质状况。同时也要科学、合理的规范设计技术标准，并对施工项目周围的工程布局情况进行实地考察，以此来设计出可行性较高，且安全性较大的基础方案。同时设计人员要根据外部环境以及内在因素的变化，结合不断完善与更新基础方案的原则来对现有的基础方法进行完善与完善，以此来提高工程后期的施工质量。

2.2 优化布置剪力墙平面

一方面，钢筋混凝土墙不仅承受着来自于建筑剪力墙结构中的竖向荷载，同时承受着其水平力，因此在布置剪力墙的时，就要沿着平面主轴线的方向依次进行。另一方面，在平面布置剪力墙的过程中，为了进一步保证剪力墙质量与刚度中心的一致性，首先就要在剪力墙平面布置过程中坚持对称原则，以此来减少剪力墙扭矩的作用力。另外，在优化布置剪力墙平面的过程中，要格外注意建筑剪力墙结构的抗震作用，并在设计其布置方案时要尽可能的减少单向平面布置形式的使用，以此来提高建筑剪力墙结构的抗震效果。

2.3 合理配置剪力墙暗柱钢筋

在我国现阶段，根据国家相关法律以及行业的相关规定来看，一级剪力墙、二级剪力墙以及三级剪力墙的加强部位都要合理设置适量的暗柱与端柱。这一举措不仅可以进一步提升当今社会对于建筑的抗震性要求，同时也能够有效提升建筑施工过程中的安全性与稳定性[2]。另外，在剪力墙中合理设置暗柱、端柱等边缘构件，可以有效减少地震发生时来自于地震波能量对建筑结构稳定的影响，同时由于其边缘构件具有较强的抗拉能力，因此也会进一步提高其他相应结构的整体稳定性，提高建筑整体的抗震性能。

2.4 科学控制剪力墙数量

在建筑结构中设计剪力墙，其主要的目的就是为了建筑可以更好的承受风荷载以及地震过程中产生的水平荷载，但根据长期的建筑施工经验来看，在建筑结构中设置太多的剪力墙，其效果并不是很好，因此就要合理控制建筑结构中的剪力墙数量。在建筑施工期间，要想有效减少建筑结构自身的重量，有效提高其抗震作用，首先就要尽可能的控制剪力墙数量。在一般情况下，剪力墙在建筑施工期间，其布置原则为对称与均匀，其数量要根据建筑施工的整体情况而定，数量适当就好。

2.5 优化设计承重构件

在确定基础方案后，相关设计工作人员就要根据相关的制度标准以及行业指标来对建筑结构中的承重构件进行选择，以此来进一步提高建筑主体结构的稳定性，提升建筑结构的质量与安全性。这就要求相关工作人员要侧重于剪力墙承重构件的设计，对其进行优化，同时要对剪力墙墙体自身的配筋率进行集中的把握与分析。在我国现阶段，相关部门已经对一部分指标进行了明确规定，并在一般情况下，将剪力墙的抗震等级分为三级，水平与竖直方向的配筋率最低要达到0.25% 以上，这与之前的配筋率相比得到了更大的提升，且几乎接近国家化标准[3]。因此，要想进一步提高剪力墙设计的整体质量与水平，设计人员就要重点掌握基础方案的设计要点，对承重构件的设计进行优化，并要严格遵循国家相关标准，促进相关指标与施工工艺参数之间实现有效的结合，进一步提高建筑结构设计的稳定性与科学性。

3 结语

总而言之，在社会主义市场经济持续活跃的形势下，我国的建筑工程结构设计水平也在不断提高，人们对于生活品质也有了更高的要求。因此，为了进一步有效的提高建筑结构设计的经济性与稳定性，就一定要充分重视剪力墙结构的应用与设计优化，并在这一过程中通过提升剪力墙结构的应用水平，对剪力墙结构设计进行优化来进一步提高建筑工程施工的安全性，降低工程成本，促进我国建筑行业的良性发展。