黄小珊
柳州市城乡规划设计研究院有限公司 广西柳州 545001
摘要：剪力墙结构主要是指建筑墙的截面高度和厚度的比例，促使其维持在5~8，通过钢筋混凝土替代以往建筑物中不同方面荷载作用的墙体。其主要作用在于将建筑本身的受力裁剪开，促使建筑可以承受更大的压力，提高整个建筑的承重能力。
关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用；策略
前言：剪力墙结构最主要的优势在于美观、稳定性强、经济性高。其中，稳定性强来源于剪力墙较强的刚度与承载力，可以有效抵御外部荷载，对于水平荷载的抵抗作用更为明显，因此，剪力墙结构设计能够有效加强建筑整体的稳定性，这也是剪力墙结构应用最主要的优势。经济性高指的是剪力墙通常会选择混凝土浇筑的施工方法，能够在保证剪力墙综合性能与作用的基础上降低钢材的用量，因此成本投入较少，这也是剪力墙结构获得广泛应用的优势之一。
1剪力墙结构
（1）稳定性。剪力墙结构具备比较突出的刚性特征，可以提高建筑物的支撑性能和稳定性，这也是剪力墙结构的主要作用与优势。（2）经济性。剪力墙结构主要是通过钢材料填充制造而成，可以直接应用混凝土浇筑的方式进行施工，整个施工的经济效益相对较高，属于施工部门常用的施工方式。（3）美观度高。随着人们生活水平的不断改善，对建筑结构的要求不仅在于安全舒适上，同时对美观度的要求也在不断提高。目前，人们已经开始注重建筑美观度，在美观度方面的资源投入及选择重视度也较高。剪力墙结构的设计能够满足人们对于建筑的美观度要求，特别是对于一些隔断墙而言，能够非常理想地满足人们的审美要求。虽然剪力墙结构具有许多优势，但也存在一定的缺陷与不足。一方面是剪力墙结构本身的重量比较大。因为剪力墙结构的施工主要是以混凝土浇筑的方式，较高的重量也会对建筑物本身形成一定的重力负担，所以对建筑的承重及承压的要求相对较高。另一方面是延续性较差。因为剪力墙结构本身减少了钢筋的配合比使用量，所以整个结构的延续性效果相对较差，对于建筑结构的稳定性也存在一定的负面影响，同时整个施工的工序也相对较复杂。（4）和建筑高度适配。剪力墙类型选择期间需要保证剪力墙结构能够适配建筑高度与建筑的受力情况，部分剪力墙类型不能过多应用于高层建筑结构设计中，避免出现受力不均等问题。（5）降低墙肢平面的外弯矩。实际上降低墙肢平面外弯矩的方法多种多样，可以通过提高竖直方向墙体数量的方式对墙肢平面外弯矩进行掌控，也可以利用壁柱数量的提高来降低梁端带来的迫压。若墙体截面较小，则可以设计为铰接形式，也能够降低墙肢平面的外弯矩，或提高墙体界面和配筋率来控制平面外弯矩。
2建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
2.1剪力墙结构的设计
剪力墙需要采用双向设计，构成空间结构，特别是抗震防御区，在双向设计期间尽量确保两个方向的刚度一致。剪力墙平面分布需要保证其均匀性，刚度中心尽量与建筑中心靠近，从而降低扭转效应，根据实际情况利用改变墙肢长度与连梁高度的方式控制钢心位置。剪力墙的抗侧刚性较强，结构自振周期较短，承受的水平地震作用较大，这对于结构来说可能会带来影响。对此，可以通过剪力墙抗侧刚度与承载力较强的优势，在结构设计中降低纵横墙体厚度，或者通过主次结构的设计提高墙体间距，降低整体的墙体数量，从而达到控制抗侧移刚度、减少结构重量、降低墙体水平地震剪力的效果。剪力墙的主要特征便是平面刚度与承载力较大，但平面外刚度和承载力却相对不足，若剪力墙和平面外方向梁连接，则可能会提高墙肢平面外弯矩；若梁高高于墙厚的2倍，则梁端弯矩可能会对结构安全性带来影响，因此，需要通过合理的设计方法保证设计的安全性。若楼面截面不大，则可以将结构设计为半刚接来控制墙肢平面外变距。
2.2大墙肢处理
由于剪力墙结构具有一定的延伸性，因此，在设计与建设期间需要考虑这一特性，这可能会对剪力墙整体结构的耐久性与稳定性带来影响。
为了进一步规避剪力墙结构的破坏，部分较长的剪力墙需要在设计过程中保证承载力要求能够满足，并利用分层间隔的形式进行设计，将剪力墙划分为既定数量的独立墙段。而一些长度较短的剪力墙，受弯形成的裂缝问题较小，则可以设计配筋，提高剪力墙整体的支撑力和强度。一方面可以开施工洞，在施工过程中对剪力墙进行开洞，在施工完成后再将洞口砌填，将长墙肢转变为短墙肢；另一方面，在剪力墙结构计算方面在墙体上留洞，可以提高小墙肢配筋效果。
2.3剪力墙厚度的控制与配筋
2.3.1剪力墙结构厚度设计
根据抗震规范中的要求，剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜低于200mm，同时不能低于层高的1/16，其余结构不能低于160mm；若墙端头没有设计翼墙，则不能低于层高的1/12。但这些规定在针对多层或低高层建筑的结构设计时并不全面，如5～15层建筑的剪力墙设计通常墙肢在重力荷载代表值下，轴压比通常不足0.2。计算结果显示，墙体通常只需要设计配筋，但底部功能要求3.9m层高，墙厚便要达到240mm。如果建筑结构对空间和视野具有一定的要求而不能设计外纵墙，横墙朝外端头不能设计翼墙且层高在3.5m～4.2m的情况下，墙厚便需要达到最低320mm。这种情况下的高层建筑便需要通过概念设计分析，设计好墙肢轴压比进行墙体截面的强度验算，在结构上设计配筋，提高剪力墙的稳定性，降低墙体厚度。
2.3.2墙体配筋率设计
《混凝土结构设计规范》中明确规定，一、二、三级抗震等级剪力墙设计期间，一些框支剪力墙结构底部加强部位配筋率也要达到0.3%。这对于高层或长度较高的剪力墙结构来说较为合理，但对部分低矮剪力墙来说仍要着重考虑。在设计期间，若建筑物较长时，需要合理增加水平配筋数量，特别是在梁结构等位置。
2.4连梁的设计
在设计过程中需要重点把握以下内容：①折减连梁刚度。连梁的跨高较低，和连梁连接的墙肢则刚度较高，在水平力的影响下会产生较高的内力，连梁可能会产生裂缝，刚度也会降低。为此，在计算剪力墙整体结构时便需要折减连梁的刚度，高层建筑结构设计需要通过弹性刚度进行整体分析，但抗震设计中的剪力墙结构连梁刚度却比墙体小，所受的弯矩便相对较高，配筋也难以实现。一般情况下，设防裂度低的情况下可以尽量少折减，设防裂度较高时可以多折减，但折减系数不能低于0.5，避免对连梁承受荷载性能带来影响。②提高洞口宽度。降低连梁高度的同时提高洞口宽度，能够有效降低连梁刚度，并且因结构刚度的降低，地震作用也得到了控制。③提高剪力墙厚度。提高剪力墙厚度就等于提高了连梁截面的宽度，这不仅会提高结构的刚度，加强地震带来的内力，而且让连梁的宽度与承载力处于正比关系，若剪力墙厚度提高，在面对地震带来的内力时无法根据其厚度提高的比例分散给剪力墙，可能会导致连梁抗剪承载力超限等问题。因此，在实际设计中需要根据设计情况进行优化和解决，确保高剪力墙的效果能够充分发挥，以提高建筑结构的稳定性。
3结语
随着建筑高层化的发展，剪力墙结构的应用将会越来越广泛，而在应用剪力墙结构时，如何进一步加强剪力墙结构的质量，改善剪力墙结构体系则成为当下需要解决的问题。设计人员需要在设计中进行创新和优化，积极借鉴先进理念、技术、经验，根据项目的实际情况灵活调整，以确保剪力墙结构设计的可行性。
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