剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

田大发

摘要：随着经济的发展，建筑行业有了突飞猛进的进步。剪力墙结构作为现代建筑中的常用结构，不仅自身性质优越，而且能够缩短施工周期，延长建筑使用年限。但剪力墙结构的应用有一定限制，在设计过程中，需要结合实际情况选择合适的剪力墙结构类型，充分发挥其功能作用。

关键词：建筑结构设计；剪力墙结构；设计应用

引言

在建筑工程中，建筑结构设计中剪力墙结构设计是十分重要的内容，剪力墙结构在建筑结构中主要承担着各种作用力的作用，它对建筑结构的完全稳定有着直接的关系，同时也是保护建筑工程内人员和财产安全的必要的措施。因此，为了更好的实现建筑结构的性能，建筑企业必须要把握剪力墙设计的原则，进而合理有效的应用到建筑结构的设计中，来提高建筑工程的质量。

一、概述

（一）剪力墙分类

剪力墙的分类比较多，按照剪力墙的结构性特征以及开洞的大小等，可以分为四个基本类型。第一是截面墙或者是实体墙开洞的面积比较小，或者是完全不开洞，此种剪力墙的主要变形状况为曲型，并且其整体的外观结构与悬壁墙非常的类型，而在整个剪力墙的高度方面则没有弯点，不会与其他的结构构造出现冲突。第二种是整体开口比较小的剪力墙类型，此种剪力墙开口比较小，但是整个墙体的开洞面积超过了15%，同时，此种类型的剪力墙主要变形的特征为弯曲类型，在整个墙面和墙肢的高度之上并没有反弯点的存在。第三种类型是多肢剪力墙，多肢剪力墙一般来讲开洞的面积比较大，并且其开洞的洞口有规律的分布在墙体表面之上，虽然多肢类型的剪力墙与小开口的剪力墙存在一定差别，但是此两种类型在受力特点方面比较类似。最后是框架式的剪力墙类型，框架类型的剪力墙结构尺寸比较大，并且洞口的尺寸也较大，墙肢线与连梁线之间的刚度非常相似，同时，框架式的剪力墙类型变形方式为剪切型，并且受力的特征与墙体框架结构非常的接近，在许多房屋建筑的楼层当中，框架式的剪力墙结构会出现反弯点。

（二）剪力墙结构的优势

剪力墙结构是指用含有钢筋的混凝土板来代替传统的框架式梁柱，并对建筑的水平力起到一定的控制性作用，保证建筑的稳定性。剪力墙结构的优势有很多，包括以下几方面：第一，稳定性较高。剪力墙结构通常会使用含有钢筋的混凝土结构，与传统的框架式梁柱相比较，这种结构方式的整体性能较好，能够起到良好的支撑效果，对提高建筑的稳定性有着极强的作用。第二，经济性较强。由于剪力墙结构中会更多地使用到钢筋混凝土，因此，不需要填充更多的钢材料，降低了钢材料的使用量，节省了一定的成本，使得建筑企业的经济效益更好。第三，美观性较好。剪力墙结构的抗侧刚度较强，可以根据实际情况做出适当调节，因此，其应用的范围较为广泛，能够满足不同人们对建筑美观性的需求。第四，连续性较好。剪力墙结构除了要保证建筑的稳定性之外，还起到了一定的分隔作用，划分建筑的不同区域，因此，剪力墙结构在区分建筑不同区域的同时也起到了一定的连续性作用。第五，规则性。通常情况下每个建筑内部都会被分成不同的区域，每个区域的作用也会存在着一定的差异性。因此，结构设计人员通常会更加倾向于使用剪力墙来加强建筑空间的规则性，因为剪力墙设计不仅简单且规则性较强，也便于后期的维护。

二、剪力墙结构设计的原则

（一）控制剪力墙的高度和宽度

建筑结构设计中剪力墙结构具有着重要的作用，它对建筑物起着一种支撑作用，同时它也能够对各种荷载都能够起到一定的抵挡作用，不仅支撑作用好，还具有不错的抗震能力。剪力墙主要包括墙肢和连梁，而在剪力墙结构的设计中一定要控制好剪力墙的高度和宽度，剪力墙的结构形状类似于板状物，高度比较高而厚度比较小，由于它要对各种荷载进行承受，因此，在对剪力墙结构的设计中，就要严格把握好其高度和厚度的比例，对于比值在3之内，进而再参考柱体结构原则进行设计，对于比值在3-5之间的，要根据双向受压结构的设计原则来进行，从而来满足其性能要求。

（二）避免剪力墙与平面外梁相连

剪力墙的结构主要是承载平面内的承载力，而对于平面外的承载力一般都是比较小的，因此，在剪力墙的结构中，如果和平面外梁相连则很容易就会造成墙肢向外弯曲的情况，为了避免外墙向外弯曲，在对剪力墙结构设计的时候就要特别注意不要和平面外梁相连，而如果剪力墙不能避免和平面外梁相连的时候，在对剪力墙的结构设计中就还要涉及相应的保护措施，这样当两者相连发生问题的时候，也能够很好的进行处理和解决。

（三）全面分析剪力墙所承载的作用力

剪力墙的作用主要是对建筑物中的各种荷载进行承受，因此，在对剪力墙结构进行设计的时候，还要对其所承受的各种作用力进行全面的分析，从而来保证剪力墙结构的性能符合使用的标准。在对剪力墙结构的设计中，首先要对墙体所承受的水平和垂直方向上的作用力要进行准确的分析，并进行相应的安全性判断和验证，然后，对于墙体的斜截面的承载力也要进行分析和判断，并验证它的稳定性，同时，对于墙体所集中承受压力的极限也应该进行分析，保证剪力墙的结构合理性和稳定性。

三、剪力墙结构设计在结构设计中的应用

（一）剪力墙在建筑结构设计中的平面布置

在平面布置中，剪力墙应该尽可能避免单面出现墙，尽量保证对称的原则，同时使得墙面结构的各中心重合。例如，刚度中心、质量中心以及密度中心都應该彼此重合。剪力墙的平面布置最主要的是要利用剪力墙的抗侧力刚度和承载力来保证建筑的简单规则以及合理布局。

（二）边缘构件的约束处理

一般来说，在剪力墙的结构设计中，无约束边缘构件的处理要比之有约束边缘构件的处理的负载能力低40%左右，同样，抗震能力的效果也要低20%左右。因此，在建筑工程的施工项目中，要根据实际情况选择合适的边缘构件，并对其进行相应的处理，最大限度的增强剪力墙的抗侧力刚度以及抗震力，使整个建筑能够更加稳定。

结语

总之，在建筑结构设计中，剪力墙结构的应用是非常重要的，已经成为建筑中不可缺少的一部分。因此，在剪力墙结构设计的过程中，结构设计人员应当要意识到剪力墙结构的优势，并在此基础上加强剪力墙结构在建筑中的使用，同时根据实际情况对剪力墙结构进行优化，以此来提高建筑结构的稳定性和抗震性能。

参考文献：

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