刘丹丹
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摘 要：随着剪力墙结构在高层建筑中的应用越来越多，剪力墙结构的科学性、合理性和规范性将对建筑工程设计产生重大影响。然而，剪力墙结构在应用中还存在许多问题，有必要不断探索提高剪力墙结构的设计水平，为建筑工程的发展提供越来越可靠的技术支持。本文分析了剪力墙设计在建筑结构设计中的运用。
关键词：剪力墙结构设计；建筑结构设计；运用
一、概述
1.1剪力墙结构
建筑中用来抗震、抗侧拉力的一种结构墙叫剪力墙，它也叫抗风墙、抗震墙。设计剪力墙就是为了提高建筑的稳定性，缓冲侧拉力。按照施工的方法不同，建筑结构可分为，砖混式结构、水泥预制板结构、框架结构等。剪力墙也是一种建筑结构，它的特点是用钢量小，可以有效地防止建筑的侧拉力，有一定的抗震作用。剪力墙一般多用在高层建筑中，10 层以下的建筑很少用剪力墙，高层楼房的电梯间基本都是剪力墙结构。剪力墙一般都是由密布的钢筋混凝土构成，其强度和刚性非常好，一般钉子都钉不进去的墙都是剪力墙，因为它既要承受建筑的竖向力，也要承受横向力，在具体的施工中，剪力墙承受竖向力比较多，承受侧向力的还有别的墙体。
1.2剪力墙结构的特点
作为一种重要的建筑结构设计形式，剪力墙结构具有自身显著特点和优势。常见剪力墙结构类型包括实体墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙、壁式框架剪力墙等，其显著特点是侧移小，抗侧刚度大，抗震性能强，吸收地震能力大，结构自重大，室内墙面平整，能有效保障结构的稳固与可靠，尤其适应高层建筑结构设计需要，其应用变得更加广泛。但不能否定的是，剪力墙结构也存在一些不足，例如，其中最为明显的缺陷与不足表现为造价相对较高，施工工艺流程复杂，对施工人员的素质要求高。尽管剪力墙结构存在一些不足与缺陷，但仍然得到施工单位普遍关注和重视，其应用也比较普遍。
二、剪力墙结构设计的优势
（1）经济性。与传统框架式梁柱结构对比分析，表面上来看剪力墙结构在设置中会带来较大的材料和成本消耗，不过从整体性分析，剪力墙结构的安全性要明显高于传统的框架式结构。剪力墙结构是由钢筋和混凝土融合制成的，虽然钢筋材料用量较少，但在与混凝土配合后，可有效增建筑结构稳固性，减弱荷载对结构的影响。另外，由于结构稳定性和安全性的增强，维修养护成本也会有所降低，减少资金支持，维护企业最终经济效益。（2）稳定性。剪力墙结构既然是利用钢筋和混凝土材料融合制成的，其自身的稳定性自然也会有所上升，这是传统框架式结构所无法达到的。再加上钢筋与混凝土融合作用下，有效控制实际作业中出现的变形等病害问题，加钱建筑结构的美观性。（3）连续性。剪力墙在建筑工程中起到分隔空间的作用，不过这种空间分隔不是完全性的，结构整体性与连接性得以保障，工作人员可通过竖向或水平方向对建筑结构进行维修和养护，以维持结构稳定性。由此可以看出，剪力墙的设置具有连续性特征，只是单纯的进行空间分隔，不会对整体结构带来任何影响。（4）规则性。剪力墙结构设计可按照建筑内部空间功能要求对其实行科学划分，在保障建筑结构连续性的基础上，实现空间区域的科学处理。同时剪力墙结构设计具有简单、规则的特征，便于工作人员对分隔后的空间区域予以及时维护，促进后续工作的开展。
三、建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用
3.1、剪力墙结构设计方法
基础方案设计与墙体承重设计在剪力墙结构设计中占据重要位置。
剪力墙基础设计的过程中，设计人员要以建筑设计方案为基础加强分析论证，从而选择最符合工程实际的剪力墙结构形式。项目考察中，人员要充分考量建筑自身的结构和设计方式，根据建筑所在地的水文和地质概况，增强设计的科学性与合理性。在墙体承重设计时，设计人员需准确理解设计的要求和规范，并结合工程的施工数据和施工等级设计剪力墙承重构件，以此不断增大建筑结构的承重能力，加强结构的稳定性。
3.2建筑中剪力墙结构的应用
（1）结构定位。剪力墙平面布置与竖向设计中，均匀对称原则是基础性原则。在设计中，要求设计人员注重墙面结构刚度中心与质量中心重合，加大扭矩控制力度，在设计剪力墙期间需拉通、对直剪力墙，若需设洞口，则应进行规则化处理，使洞口上下对齐，成列布置，避免采用错洞墙和叠合错洞墙。
（2）平面布置。为了保证平面布置的规则性与合理性，在剪力墙设计阶段，采取双向或多向墙体布置方式，不宜采取单向墙设计形式。且为了控制扭转，尽量加大周边及角部墙体的刚度，弱化中间部位剪力墙的刚度。在墙体抗震性能化设计的过程中，如抗侧力刚度过大，则地震力便会随之增大，墙体自重增加，周期 T 随之减小。初步设计时，剪力墙结构可以根据以下公式计算结构周期：其中 H 为房屋总高度，B 为房屋总宽度。将初步设计计算的周期值结果与实际建模计算出的标准周期值进行对比，依据周期与抗侧移刚度的概念关系可以了解其布置是否合理，刚度是否太大，从而使结构保持较好的延性。
（3）确定墙肢长度和厚度。在剪力墙结构设计中，剪力墙结构长度要适中，结合墙肢轴压比限值要求，设计人员应以工程实际确定墙肢长度，且墙肢长度不得超过 8m。如墙肢长度大于 8m，则属于超长墙肢，由于其刚度大，延性差，当高宽比小于 2 时，易出现脆性破坏。这样会直接影响剪力墙结构的质量和安全，此时应对超长墙肢进行开洞处理，在墙肢间设置弱连梁，这也是设计人员必须要关注的内容。为了保证剪力墙墙体的稳定性及施工的便捷性，且保证墙体有较好的承载力及地震时的耗能能力，普通剪力墙的厚度要求如下：一、二抗震等级时，普通部位剪力墙的厚度不应小于 160mm；底部加强部位时不应小于 200mm；三、四级抗震等级时，普通部位剪力墙的厚度不应小于 140mm，底部加强部位时不应小于 160mm。但墙体的厚度须与填充墙的厚度保持一致，实际工程中，设计人员结合甲方的功能要求及经济性综合确定。
（4）配置连梁钢筋。剪力墙结构中，连梁作为耗能构件同时具有承重的功能，设置连梁可增强结构的刚度和延性，优化结构的抗震性能。所以，在剪力墙结构设计中，必须高度重视连梁的承压计算，确保连梁弯曲破坏时不发生剪切破坏，增强结构的安全性和稳定性。钢筋配置中，工作人员应当完全依据建筑设计的标准，禁止以经验主义为基础盲目地设置纵筋，从而威胁结构安全。
（5）剪力墙墙身钢筋分析。剪力墙水平和垂直方向的配筋率应在 0.20% 以上，该标准满足四级抗震标准，而对于一级、二级和三级抗震设计，则可根据实际适度提高配筋率，让结构配筋率在 0.25% 以上，从而增大建筑剪力墙结构的安全系数。边缘构件主要有两种形式，一种是约束边缘构件，一种是构造边缘构件。在设计的过程中，应在充分了解工程实际的基础上，完成边缘构件设计。约束边缘构件主要应用于墙体平均轴压大于规定数值的多层建筑设计中。构造边缘构件在一二级剪力墙底部加强部位上部的普通结构、三四级及非抗震设计的高层建筑、底部加强位置和相邻上层轴压比未达到规定值的多层建筑剪力墙结构设计中较为常见。也就是说，设计人员需要根据建筑结构的形式和功能选取边缘构件的设计形式。
结 语：
总而言之，为了最大程度上保障剪力墙结构的合理性与质量，设计人员应当进一步优化改进剪力墙结构设计方法，为建筑行业的健康稳定发展提供保障。
参考文献：
［1］王苏 建筑结构施工技术中关于框架剪力墙的应用方式探究［Ｊ］．城市建筑 ２０１９（３２）