建筑结构设计中剪力墙结构设计研究

建筑结构设计中剪力墙结构设计研究

李嘉杰

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摘要：剪力墙多用于高层建筑，在建筑结构中具有较强的水平与竖向载荷承受能力，在抗侧刚度、抗震能力方面具有一定的优势。部分建筑工程项目为了提升建筑结构的抗震能力，通常会采用布置剪力墙结构的方式增强结构稳定性，然而剪力墙的大量布置会导致建筑工程的经济性受到影响。因此，建筑单位需要结合剪力墙结构设计原则与工程实际做好剪力墙的合理设计与布置工作，满足建筑结构质量要求的同时保障工程效益。本文主要分析建筑结构设计中剪力墙结构设计研究。

关键词：建筑质量;建筑设计;剪力墙结构设计

引言

建筑行业发展期间，为了营造良好的生存环境，建筑设计机构需要深入研究建筑结构设计，提高建筑结构质量，维护建筑结构整体的稳定性。城市化发展中，由于土地资源短缺，建筑层数逐渐增加。因此，现有建筑结构设计中，需要注重剪力墙结构的优化设计。剪力墙结构的承载力强，能够同时承载结构水平力和竖向力，加强建筑结构的稳定性与安全性，展示出其在建筑结构中的保护效果。

1、剪力墙结构

剪力墙是建筑工程中使用钢筋混凝土全面替代传统框架梁柱的构造形式。利用钢筋混凝土承受内力，保证水平力平衡，可以避免建筑结构遭受剪切破坏影响。为了保证建筑的坚固性，剪力墙建筑材料多应用到钢筋混凝土。按照不同施工方法，建筑结构可划分为框架结构、混合结构、框筒结构以及剪力墙结构。其抗侧刚度大、抗震性能优，被推广应用于建筑结构设计中。剪力墙结构设计期间，施工企业应用钢筋混凝土墙板代替原先框架结构梁柱，以承担水平与竖向荷载，进而有效控制建筑结构水平力。剪力墙结构具备良好的抗震性能与刚度，因此被广泛应用于建筑结构设计中。

2、建筑结构设计中剪力墙的设计要求

2.1避免结构布置过于复杂

剪力墙结构设计期间，设计人员需要沿建筑结构主轴开展剪力墙双向布置工作，确保建筑结构在两个方向结构的均衡性，避免在抗侧刚度等性能方面存在较大偏差。特别是在抗震设计期间，设计人员需要规避剪力墙单向布置问题。剪力墙的结构需要尽可能规避转折设计，通过拉通对齐的方式避免产生不必要的暗桩、边缘构件布置任务，将配筋等施工成本进一步缩减。在形状方面，剪力墙需要采取口、L、T等较为规则的形状，避免结构过于复杂影响应力稳定性和施工效率。

2.2合理布置剪力墙洞口位置

剪力墙结构的整体受力情况与墙上洞口的布置情况密切相关，相关规程中指出，将门窗洞口布置于剪力墙上时，应尽可能按照成列、上下对齐的方式进行布置，确保剪力墙上能够形成清晰的连梁与墙肢结构，避免因洞口布置散乱导致墙肢宽度存在较大差异。如果所建设的高层建筑在抗震能力方面有特殊要求，则应该避免在底部剪力墙中应用错洞墙这类洞口上下不对齐的布置形式，确保剪力墙结构的抗震性能不受影响。同时，沿竖直方向布置剪力墙洞口时，建筑单位也需要避免应用存在局部重叠洞口的叠合错洞墙。叠合错洞墙与错洞墙两种结构形式在结构受力分析方面较为复杂，在设计阶段应尽可能避免采用这两类剪力墙洞口布置形式。

3、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

3.1合理设计连梁

要想优化设计连梁，需要通过若干个墙肢加强关联性，保证剪力墙结构受到水平荷载时墙肢无扭曲问题。在连梁设计中，可适当应用连梁装置，提高墙体的稳定性，确保墙肢受到水平荷载作用力后，不会对剪力墙结构造成影响。剪力墙结构中需要设置连梁结构，以提升剪力墙的承载性能。在剪力墙结构中，连梁为重要组成部分，所以必须注重连梁设计优化。此外，连梁设计中，需要立足于设计要求优化调整连梁参数。建筑结构设计中，需要提高建筑结构承载能力、抗震能力，合理控制剪力墙结构高度、宽度，扩大连梁面积，展示出连梁装置在剪力墙结构中的应用效果。

3.2基础方案及平面布置

在剪力墙基础方案及承重构件设计的过程中，需要综合考虑建筑周边的地质条件、水文条件、建筑群分布情况以及施工工艺等来进行剪力墙结构的综合设计，进一步提升基础方案设计的可行性。剪力墙是一个平面性的墙体，所以平面布置非常重要。一方面，通过双向布置设计的方式进一步提升剪力墙的承重和抗力效果，对提升空间的利用率以及企业的经济效益等方面都有着重要的作用。在墙体布置的过程中，需要始终坚持对称性原则，不仅要满足建筑墙体的承重要求，而且要符合审美需求。另一方面，剪力墙的中心要与整个建筑内部空间的轴线保持一致，并且要保证其均匀性，以便能够有效分散剪力作用。对于高度较高或是面积较大的建筑结构来说，剪力墙的墙肢长度要保证合理并且使其形成一连串的联肢墙，这样有利于提升墙体的整体稳定性，从而保证平面布局的合理性。

3.3把握剪力墙外形与尺寸

随着建筑规模的扩大化和建筑功能的多样化发展，设计人员需要高度重视剪力墙外形与尺寸设计，明确最佳参数。通过此种方式展示剪力墙的作用，确保剪力墙设计达标。建筑结构中，剪力墙结构可以支撑建筑竖向力、水平力，应按照荷载承载要求和刚度要求，优化设计剪力墙尺寸及外形，设置墙肢截面高度。按照建筑设计规范的要求，应设置大开间剪力墙，确保不同位置的荷载达到要求，全面展示荷载传递效果。分析剪力墙施工过程，制定科学的施工方案，联合设计内容，以T型、L型开展剪力墙结构施工，不但可以提高剪力墙刚度，还可以减少墙体重力的影响。此外，按照标准化设计法开展剪力墙结构施工时，应科学控制结构外形与尺寸，降低施工成本，优化剪力墙结构设计。

3.4设计完善剪力墙边缘构件

设计和构建剪力墙边缘时，应注重边缘构造约束，优化边缘构件设计。结构施工中，深入分析现场施工环境，选择科学的技术方案优化构件设计，联合结构构件实施划分，发挥出构件在剪力墙结构中的作用。按照标准化施工要求，联合箍筋、配筋特征值，发挥出墙肢长度的作用，同时合理控制结构尺寸与形态大小，减少设计不合理问题。优化配置纵向钢筋，通过构件优化建筑结构，降低剪力墙刚度，有效约束结构内边缘构件。

3.5提升剪力墙强度与性能

在剪力墙设计中，强度与性能提升也属于设计重点。按照我国出台的相关标准可知，建筑工程设计与施工期间，应当保障剪力墙水平、竖向分布筋的配筋率。针对非抗震设计、四级抗震设计，配筋率应高于0.20%。针对一级、二级、三级抗震建筑设计，应确保配筋率高于0.25%，以进一步提升建筑抗震强度与性能。此外，在提升剪力墙强度与性能时，设计人员需遵循混凝土结构设计规范、抗震设计规范等相关要求，约束、构造边缘剪力墙构件，确保矩形截面剪力墙极限承载力达到40%，同时提升抗震能力，保证剪力墙设计的合理性。

结束语

剪力墙结构具备抗侧刚度大、抗震性强等优势，因此被广泛应用于建筑结构设计中。为确保建筑结构设计效果，提升建筑质量，须掌握剪力墙结构理论，遵循剪力墙结构设计原则，按设计要点合理设计连梁，优化平面布置，把握剪力墙外形与尺寸，设计完善剪力墙边缘构件，以展示剪力墙结构优势。同时，设计人员应增强创新意识，优化建筑结构体系，促进建筑行业长远发展。

参考文献：

[1]顾燚,程志刚,陈旺,等.基于BIM与生成对抗网络的剪力墙住宅方案自动设计方法[C]//第30届全国结构工程学术会议论文集,2021：367-373.

[2]叶森,朱海明.静力弹塑性分析在超限高层混凝土结构设计中的应用[J].散装水泥,2021（4）：114-116.

[3]张毅,应坚国,程茂辉.装配整体式多高层住宅结构设计多种预制结构体系比选[J].绿色建筑,2021,13（2）：32-36.

[4]卞祝,杨富莲,欧军珺,等.PKPM-BIM软件在装配式混凝土结构设计中的应用：以装配整体式剪力墙结构为例[J].皖西学院学报,2020,36（5）：86-90.

[5]方小丹.DBJ/T15-92—2021《高层建筑混凝土结构技术规程》的修订依据及相关问题说明[J].建筑结构学报,2021,42（9）：172-188.