刘海军 钟延营
中汽研汽车工业工程（天津）有限公司 天津 300300
摘要：剪力墙是建筑结构体系中的关键组成部分，通过该类结构的应用能够起到保安全、提品质的效果。为充分发挥剪力墙结构的应用优势，需要切实做好前期的设计工作，以正确的设计理念为指导，精准把控设计要点，合理选择剪力墙的结构形式并展开可行性论证，制订完善可行的剪力墙结构设计方案，在此基础上保证工程项目结构的合理性。
关键词：剪力墙结构;建筑结构;设计;应用;
1建筑工程中剪力墙结构的具体含义
目前工程设计中所指的建筑剪力墙实际上是框架建筑剪力墙的整体结构，而框架建筑剪力墙的整体结构实际上是普通建筑框架结构和建筑剪力墙整体结构的有机结合。在这种设计思想的正确指导下，基于综合和智能统筹的技术优势，新型钢结构构件具有良好的柔性、超强的抗应力和抗剪损失能力。多层框架组合剪力墙主体结构由多层框架组合建筑材料结构组成，多层钢筋混凝土主体结构是该建筑的主体结构。由于该结构具有一定的水平控制力，可以为施工提供一些更便利的条件。
2剪力墙结构特点与设计原则
2.1结构特点
通过详细分析建筑剪力墙整体结构，很容易发现剪力墙不仅具有良好的整体侧向承载力，而且能够合理协调并有效抵抗各种侧向和竖向建筑荷载。即使在各种高强度和低水平侧向荷载的作用下，其侧移和移动的距离也能保持在合理的高度范围内，能有效保证整个建筑的空间综合利用率和结构稳定性。同时剪力墙建筑结构墙体的抗震性能和优势也十分突出。由于剪力墙结构本身的承载力较大，当自然地震等灾害突然发生时，结构可以在墙体中吸收一定的地震灾害能量，达到理想的墙体抗震保护效果。
2.2设计原则
在建筑工程项目中，剪力墙的柱高和柱宽的测量尺寸略大，在柱应力和变形体系的结构情况上也略有相似。因此，在建筑剪力墙支撑结构的设计过程中，设计人员应以建筑主体支撑结构的受力强度特性为设计依据，对建筑剪力墙支撑结构的建筑高度、宽度、跨度等要素进行准确有受力分析和综合计算，然后综合分析和考虑各种受力要素，确定最终的应力比。其次，在大型建筑工程的实际设计和施工中，从建筑平面设计的角度来看，剪力墙建筑结构整体刚度极强，整体承载力较好，而在建筑平面外，刚度和承载力会明显降低。针对这一实际应用，设计人员在设计各种剪力墙主体结构时，往往不精确计算剪力墙主体结构平面外的应力刚度和墙体承载力参数，而是根据不同剪力墙主体结构的特点制定相应的施工保护措施，保证剪力墙主体结构的整体施工保护性能，避免造成剪力墙主体结构的施工受到外部环境因素的严重干扰，从而危及施工质量和安全。此外，在设计高层剪力墙整体结构时，设计人员不仅要详细确定水平剪切移动方向和垂直墙体移动方向的综合受力，还要仔细分析高层整体剪切结构截面的整体承载力范围，并落实墙体的相关设计要求，以确保高层剪力墙整体结构满足高层建筑设计的技术要求，有效保证高层建筑整体结构的安全稳定。
3建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
3.1剪力墙结构的设计
剪力墙结构需要采用双向设计，使墙体内部形成空间结构，尤其是抗震防御区，在进行双向设计的过程中尽量将来自两个方向的刚度保持一致[2]。剪力墙结构的设计中尽量保持其平面均匀分布，刚度中心接近建筑结构整体的中心，最大化减少扭转效应，若刚度中心与建筑中心的偏离程度较高，可在条件允许的情况下通过调整墙肢长度和连梁的高度对刚度中心位置进行调整。由于剪力墙具有较强的抗侧刚性，结构自振周期较短，承受的水平地震作用较大，可能影响结构的整体性能。为减少水平地震剪力对建筑结构的影响，可通过减少墙体厚度，在主次结构设计中增大墙体间距，减少墙体总数等方式降低结构整体自重，增加结构的抗侧移刚度。
剪力墙结构最显著的优势就是具较好的承载能力和平面刚度，但平面外承载力和刚度却相对较弱，若在设计中直接将平面外方向梁与剪力墙相连，可能会使墙肢平面外弯矩增大，为改善此种情况，在楼面截面不大的条件下，可采用半刚接的设计方案调整墙肢平面外弯矩。
3.2大墙肢处理
在进行剪力墙结构的设计过程中，应充分考虑其具有的延伸性，若未能对其进行科学的处理，可能会影响剪力墙结构的稳定性和耐久度。在保证剪力墙结构满足建筑承载要求的前提下，可采用封层间隔的设计形式将长度较大的剪力墙结构划分成一定数量的独立墙段，提高其稳定性，避免建筑在投入使用后因外力的作用对剪力墙结构整体造成破坏，若想实现该目的可在施工过程中在长度较长的剪力墙结构中适当开孔，即是将长墙肢转化为短墙肢，施工结束后对开设的空洞进行必要的封堵。另外，还可通过调整配筋数量提高长度较小的剪力墙结构的承载能力，可在设计剪力墙结构时适当留洞，以适当调整墙肢的配筋数量。
3.3剪力墙厚度的控制与配筋
3.3.1剪力墙结构厚度设计
根据国家的相关规定要求，若建筑工程的抗震等级是一级或二级，则剪力墙底部加强部位的厚度应大于200mm，并且应大于层高的1/16，剪力墙的其他结构厚度不能小于160mm；若剪力墙端头未涉及翼墙，则应大于层高的1/12[4]。但是相关规定并不适用于所有建筑结构，如在设计低高层或多层建筑结构时，若建筑层数在5～15以内，该种情况下的剪力墙肢在重力荷载代表值下，轴压比多小于0.2，若按照规定计算，底部功能要求3.9m层高，墙体厚度至少为240mm。若出现此种情况，设计人员应结合自身设计经验，通过概念设计分析，重新规划墙肢轴压比，验算剪力墙墙体截面的强度，科学设置配筋率，在确保剪力墙综合性能符合建筑要求的情况下，减少墙体厚度。
3.3.2墙体配筋率设计
国家明确规定，在设计抗震等级为一、二、三级的剪力墙结构时，水平和竖直方向的最小配筋率不应小于0.25%，部分框支剪力墙底部加强位置配筋率不应小于0.3%。该要求在长度较大或高度较高的剪力墙结构中应用能显著提高结构的稳定性，但是在低矮剪力墙结构中应用时应反复确认配筋率的科学性。
3.4连梁的设计与优化
连梁主要承担连接墙肢的作用，墙肢会在强大的水平负荷作用下发生弯折现象，进而影响连梁的平直度，破坏墙肢整体结构的稳定性。通过改善墙肢的受力情况能有效规避墙肢的弯折，因此，连梁设计的合理性也会在一定程度上影响剪力墙结构的整体性能。
连梁并不是所有剪力墙中的必要结构，但对设有连梁的剪力墙来说，若设计合理性不足，则势必会对连梁的承载力造成一定的影响，甚至会造成截面与设计不符的情况。在产生水平应力时会使连梁承受较大内力作用，进而引发连梁裂缝或破损，所以在设计时应科学折减连梁的刚度，若设防裂度较小，可适当减少折减量，若设防裂度较大可适当增加折减，但应控制折减系数在0.5以上。
4结语
综上所述，剪力墙是建筑结构中的关键组成部分，合理应用该结构有助于提高建筑的质量，从而维持建筑的稳定性，改善人居环境。但剪力墙结构设计是一项系统性的工作，同时具有较高的精细化水平，因此，需要在科学设计理念的引导下展开设计。本文探讨了剪力墙的设计原则、设计要点、优化措施等内容，希望可为同行提供参考，以提高业内剪力墙结构的设计水平。
参考文献
[1]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):16-18.
[2]韩保江.剪力墙结构设计在建筑设计中的应用[J].工程建设与设计,2019(6):5-6.
[3]李青春.建筑剪力墙结构设计优化策略研究[J].工程建设与设计,2020(21):40-41.