建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用策略

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用策略

贾航

新七建设集团有限公司  412822198712065870

摘要：城市建设的进程正在逐步加快，建设项目的数量也在逐步增加，其中剪力墙结构的应用显得尤为重要。在现浇式的剪力墙施工项目中，施工质量要求较高，整体施工难度相对较高。剪力墙的抗震性能得到保证，可以简化施工过程，缩短工期。剪力墙结构本身具备侧移量小、刚度大的优势，同时抗震性能相对较高，在建筑结构设计方面可达到比较突出的应用效果，施工部门为了进一步提高经济效益，往往会在剪力墙结构施工中提高施工质量水平，为后续施工质量提供支持。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计

1剪力墙的分类

常见的剪力墙结构类型有实心剪力墙、小开口剪力墙、双肢、多肢剪力墙、管壁剪切墙等。下面将对这些要点进行研究和讨论。

1.1实心剪力墙

实心剪力墙是剪力墙结构的一种重要类型。主要指结构平面上无孔的剪力墙结构体系。稳定性和承载能力强，质量好。因此，在剪力墙结构的设计中，实心剪力墙被广泛应用。

1.2小开口整体剪力墙

小型开孔整体剪力墙主要是指在结构表面开孔设计，开孔面积一般占整个剪力墙结构面积的15%左右，这样会对结构的稳定性和承载力产生一定的影响，远远小于实心剪力墙。因此，在小开口整体剪力墙的设计中，为保证小开口整体剪力墙的稳定性、承载力和抗震性能，需要采取合理的方法进行进一步处理。

1.3双剪力墙和多剪力墙

双剪力墙和多剪力墙类似于小开口的剪力墙，其表面设计为开口。不同的是双剪力墙和多剪力墙的孔相对较大，需要按照相应的顺序排列孔，便于施工的开展。同时，双剪力墙和多剪力墙的稳定性和承载力相对较差。

1.4管壁剪切墙

在剪力墙结构的设计中，剪力墙也是比较常见的。这种剪力墙是剪切变形的，有大的开孔。与此同时，剪力墙在很大程度上不同于其他剪力墙。压力模式应该平衡与建筑的结构框架剪力墙的突出。另外，由于剪力墙结构的墙体具有反向弯曲点，在后期施工中不易改变。

2剪力墙结构优缺点

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5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。

3建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

3.1合理设计剪力墙的位置

首先对建筑结构的主轴位置进行确定，然后将剪力墙的位置设定在主轴方向，并以主轴为基础向其他方向进行辅助，设置双剪力墙的形式，实现不同方向剪力墙间的衔接作用，保证内部空间构建的合理性。建筑结构的设计必须保证抗震性，不得采用单向放置设计的模式，剪力墙设计中需要从两个方面对剪力墙性能控制进行分析，保证剪力墙不同方向墙体的振动周期和频率等相似，有利于促进墙体内部平衡，保证墙体内部的稳定性。同时，剪力墙截面设计中，需要以规范性和简易性为基础，剪力墙的侧体抗压能力以及内部稳定能力等远远超过建筑体的能力，这种情况下可以通过剪力墙的承载力减轻建筑的负荷，充分发挥剪力墙的作用。提升建筑的承载力同时，减少内部修筑墙体的空间，为建筑内部提供更大的结构空间。建筑剪力墙的布置中需要保证合理的间距，剪力墙的分布不能过密，防止出现受力不均的情况。在剪力墙截面设计工作中还需要严格按照从下到上的顺序进行，这种设计方式是出于对剪力墙侧墙体压力的缓解。剪力墙布置设计中需要结合墙体高度要求对厚度进行缩减，并综合考虑混凝土等级。此外，在剪力墙设计前需要先对工程项目中剪力墙的受力情况进行研究，保证设计中剪力墙以及孔洞的位置都具有科学性，使剪力墙的设计符合力学特点。同时在孔洞的设计中，所有的孔洞都需要对齐，并保证孔洞间具有相应的连接点。使剪力墙的所有孔洞都能够均匀受力，以此为基础更好地满足施工原理。

3.2大墙肢的设计

一是墙肢的整体设计，采用短墙肢进行部分替代，在设计期间需要预留施工洞，并在整体施工完成之后再进行填充，普遍而言，剪力墙结构的墙肢应控制在8m以内，促使剪力墙可以保持一次有效延伸，同时规避因为墙肢过长而导致脆性损坏；二是需要适当提升墙肢的配筋量，剪力墙结构的优势在于不需要任何钢筋介入，其可以有效降低整体施工成本、施工难度及复杂程度，同时还可以提高整个建筑结构的抗震性能。对此，在大墙肢施工期间需要尽可能满足抗震要求，并应用相应的措施在墙肢中适当增加钢筋配合比，尽可能提升剪力墙的整体强度及承载力，规避配筋量少而导致墙体弯曲等问题，提高整个剪力墙的抗震性能，提升建筑稳定性。

3.3科学控制剪力墙的弯矩

建筑工程中剪力墙结构的设计需要结合实际工作要求，对剪力墙的结构以及特点等进行分析。剪力墙自身的抗压能力以及承载力比较强，但是平面外的承载力相对来说却比较低。导致剪力墙连接的位置可能会由于外部承载力能力差的情况导致墙体出现弯矩，这也是剪力墙比较容易出现的问题。针对这个问题首先在剪力墙设计中需要控制好弯矩。可以在剪力墙墙面连接的位置设计与剪力墙外侧的连接结构。具体的操作中可以先设计梁轴线的位置，并结合轴线的位置和方向以及剪力墙的方向，合理计算弯矩，保证设计的科学性。同时，做好扶壁柱的设计工作，合理设计扶壁柱可以提升剪力墙的强度和刚度，保证剪力墙质量。如果在剪力墙设计中出现扶壁柱设计问题，需要及时更改设计，如果无法更改，必须立即采取有效的改善措施，可以通过在梁墙间设计暗柱的形式做好配筋的预估和计算，控制好弯矩。此外，也可以设计对梁端稳定构件的弯矩进行控制。

4剪力墙结构设计优化策略

4.1结构布置优化

在剪力墙结构优化期间可促使剪力墙的结构以主轴方向进行双向的布置，构建空间结构，促使剪力墙可以从至少2个方向实现荷载分担，从而保持空间布局方面的优越性。

4.2洞口设置

洞口设置需要充分考虑剪力墙抗震性能，剪力墙的洞口设置应当保持截面简单且规则，在墙面上分布格局应当保持规则化，形成墙肢与连梁，规避洞口分布不均匀现象。

4.3结构优化

剪力墙结构本身带有“外柔内刚”的特性，在剪力墙结构设计中，应基于剪力墙结构特征进行设计，控制剪力墙结构的外侧弯矩程度，保障剪力墙结构外侧的稳定性，在剪力墙结构的外侧和其他的墙肢连接期间，需要适当减少弯矩确保整体结构的稳定性。

5结束语

剪力墙作为一种建筑结构形式，以其平整的墙面布置效果、较小的水平位移性能、较强的抗侧刚度性能等优势，在建筑结构设计中得到了广泛应用。在实际应用时，剪力墙结构设计人员需要遵循降低短肢剪力墙应用频次、简化剪力墙结构、增强剪力墙布置的对称与连续性等设计原则，结合建筑功能要求、质量要求、经济性等多方面的需求，合理做好构件应用、配筋、剪力墙厚度控制以及结构设计等各项工作，确保设计结构的可行性。

参考文献：

[1]建筑工程框架剪力墙结构主体工程施工技术的优化方法[J].罗美增.中国建筑金属结构.2021(11)

[2]建筑工程中框架剪力墙结构建筑施工技术分析[J].王兴波.房地产世界.2021(21)