胡小宁
武汉东艺建筑设计有限公司 湖北省武汉市 430032
摘要：建筑结构的设计质量，与房屋建筑结构整体的安全性和稳定性具有直接关联。建筑结构设计人员为了能够提升设计的安全性与科学性，在充分应用剪力墙结构进行设计，在保证设计质量的基础上，充分考虑人们对建筑结构设计提出的实际需求，进而为人们设计出更加舒适、美观的建筑空间。
关键词：剪力墙结构；建筑结构设计；应用
前言
剪力墙结构作为目前建筑工程结构设计中较常使用的形式，具有抗侧刚度大、抗震性好等特征，尤其是对于现阶段的高层建筑来说，剪力墙结构的运用能够确保建筑的稳定性和安全性，提高建筑的实用价值。本文就重点对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用加以说明，希望可改善建筑结构设计水平，丰富建筑实用性能。
1剪力墙结构的基本概念及优势
1.1概念
建筑结构设计中的剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，承受着竖向压力和其平面作用下的水平剪力的双重力量。剪力墙的宽度和高度较大，但厚度相对较小，这使得剪力墙具备几何特性以及不同于其他结构的受力特征。由于剪力墙厚度较小，相当于板的厚度，所以如果单独使用，在地震灾害下，很容易因刚度不足引起结构变形、断裂等问题。所以在设计过程中，除要考虑增大剪力墙刚度外，还需对弹性变形能力和抗震性进行综合分析，合理设计结构种类和规模，确保结构的稳定性、安全性。通常情况下，剪力墙结构设计以延性弯曲型为主。
1.2优势
建筑工程设计中，采用剪力墙结构具有十分显著的优势。首先，剪力墙结构具有很好的承载能力，而且有很好的整体性和空间作用，比框架结构具有更好地抗侧能力，因此，剪力墙结构可建造较高的建筑物。其次，剪力墙墙体布置无凸出，剪力墙结构的楼盖一般采用现浇钢筋混凝土楼板，楼板周边不设明梁，所以空间利用比较好，可节约层高。最后，剪力墙的抗震性能好，用钢量小，可大量的适用于开间较小的住宅、公寓、旅馆项目。
建筑结构设计中，剪力墙的应用优势可概括为以下几点：一是承载能力好，能够确保结构空间的完整性。相比于框架结构，剪力墙还具有较好的抗侧性，可保证高层建筑的质量和安全。二是剪力墙结构的楼盖多以现浇混凝土钢筋为主，周边不会设计明梁，结构完整性得以保障，避免过于突兀。三是降低钢材应用量，优化建筑抗震性能，在一些商业建筑中也得到了广泛应用。
2论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
2.1剪力墙结构设计
剪力墙结构布置原则为沿主轴方向双向布置，进而成为空间结构。因高层建筑需要做好抗震设计，因此对剪力墙进行布置的过程中，不能使用单向布置方法，使剪力墙空间增加，减少结构重量，进而有效提升其抗侧刚度与承载性能。首先需要对剪力墙墙面进行简单规划，保证开设洞孔的整齐，为后续形成梁提供便利，以防洞孔错开、分布不平衡等情况，对结构造成不利影响。其次，在具体设计阶段，设计人员需要对建筑物结构进行全面分析，保证设计结构符合墙体水平面内刚度、承重性能等要求，基于位移、周期比等相关指标，对墙体厚度加以明确。如果指标不符合标准，需要继续优化，根据具体情况对剪力墙结构进行设计，确保其稳定性以及高层建筑的整体安全性。
2.2剪力墙结构配筋
对高层建筑工程造价来说，合理控制剪力墙配筋具有重要意义。分析过往高层建筑结构设计，多数情况下剪力墙配筋均根据相关规范标准的最小配筋率进行配筋的构造，因此需要对墙体厚度进行控制，进而实现对剪力墙身钢筋用量的有效控制。在正式施工前选择合理、优质的材料十分重要，主要在于钢筋材料的选择，需要对其进行检查，保证其质量性能达标后方可进场投入使用。在选择剪力墙结构配筋时，需要确保材料符合工程测算及相关标准要求，水平钢筋需要设置在外侧，垂直钢筋需要设置在内侧，根据具体情况展开优化设计，进一步降低成本。
2.3剪力墙结构连梁设计
对高层剪力墙结构来说，连梁是其十分重要的一种耗能构件，对于抗震设计来说至关重要，具有良好的耗散地震能量的效果。在实际设计阶段，设计人员需要认识到剪力墙的一大优势便是具备良好的抗震性能，因此对连梁弯矩和连梁剪力进行设计的过程中，需要保证两者具有良好的可塑性和可调幅性。除此之外，如果条件允许，还需要适当降低剪力墙连梁截面的高度数值。因为连梁的主要作用为提高剪力墙高度以及连接墙肢，因此设计人员需要合理调整连梁的高度并进行详细计算，适当减少连梁刚度，将高层建筑结构抗震性能作为主要保障。在进行折减计算的过程中，设计人员需要根据高层建筑具体情况，对减少值进行合理控制，通常情况下需要将其控制在0.5以上，并且在0.5~1.0这一范围区间中，保证其最佳状态。在具体调整过程中，因为受到其他因素的影响，导致连梁刚度减少也无法满足预期目标的情况，因此使剪力墙结构抗震性能不合格，设计人员可以适当减少连梁刚度，降低连梁高度，通过这一方法有助于减少地震对建筑物造成的影响。
2.4平面布置
平面布置工作同剪力墙承载性能、刚度分布、结构稳定性等关系密切，如果设计不合理可能导致承载力与刚度不符，或者结构存在扭转效应等不良问题，墙体存在程度不一的弯曲和变形。因此设计人员需要加强对该部分设计工作的重视，根据设计要求以及剪力墙设计方案，提高剪力墙平面布置工作水平，确保房屋结构平面设计的规范性，保证综合布局的合理性。除此之外，还需要全面优化内外墙体连接设计，确保墙体截面的规则性。3.5剪力墙层间位移比与最大位移比优化设计对高层建筑剪力墙结构进行设计的过程中，设计人员需要对建筑物遭受地震后产生的层间位移、扭转变形等相关参数进行计算，对剪力墙垂直、水平构件数进行合理设计，禁止随意更改构件刚度，最大限度防止楼层间与剪切发生变形。
2.5剪力墙结构计算
设计人员对高层建筑剪力墙结构进行设计的过程中，还需要对结构是否合理进行全面检查。保证剪力墙刚度适宜，在符合楼层层间位移和层高比的前提下，将最小剪力系数作为比较，能够保证计算结果符合规范值。同时还需要全面分析剪力墙连梁是否合理、底部轴压比是否符合相关规范。合理选择计算参数十分重要。首先，对周期折减系数进行选择。如果剪力墙结构填充墙体较多，需要选择0.9~1.0范围内参数；反之需要选择1.0。主体结构刚度大，填充墙对主体结构影响较小，反之同理。其次，合理选择振型个数。前提条件为振型参与质量超过总质量的90%。高层建筑地震作用振型数非耦联，n≥9，耦联，n≥15。
结束语
综上所述，当今高层建筑对剪力墙结构的应用愈加普遍，如果剪力墙结构设计存在问题，势必对建筑的整体稳定性和安全性造成影响。因此设计人员需要采取有效的措施，从结构设计、连梁设计、配筋选择、平面布置等多方面出发，全面优化剪力墙结构设计，为工程的稳定性提供保障，降低成本，促进建筑行业的可持续发展。
参考文献：
[1]康颖.高层及多层民用建筑设计中剪力墙的结构设计研究[J].建材与装饰，2020，（6）：75-76.
[2]董春德.高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略探讨[J].砖瓦世界，2020，（12）：95.
[3]张新志,吴宇星,曹维科.建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用探讨[J].城市建设理论研究(电子版),2020(16).
[4]岳啸.装配式建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究[J].建筑技术开发,2020(17).