摘要：建筑结构设计既要美观，又要实用，以满足人们的居住需求。剪力墙结构是建筑工程设计中的主要内容，其具备侧移和抗侧刚度方面的优势，抗震性好，在现代建筑结构设计中备受青睐。它将承重墙和分隔墙合并，成本较低。施工单位要依据具体工程背景，对剪力墙结构进行优化，提高建筑工程质量，使其安全性和经济性兼备，使建筑企业在市场博弈中取胜。
关键词：剪力墙；设计；建筑结构；优化应用
1剪力墙结构概述
1.1概念
在建筑结构中，主要由钢筋混凝土墙体构成承重体系的结构形式称为剪力墙结构。剪力墙不仅承担竖向荷载，同时还承担风力或地震作用传递来的水平力。剪力墙结构的优点在于减少结构的侧移、提高结构的抗震性能以及保证墙面及空间平整等。它具有较强的抗侧刚度和抗震能力。
1.2种类
(1)整体墙剪力墙。剪力墙上没有门窗洞口及相关结构洞口或者很少量甚至可以忽略洞口的墙体，称之为整体剪力墙。因此认为剪力墙结构中，整体墙的结构比较稳定，很少出现突变现象，也很少出现反弯点;(2)小开口剪力墙。开口较小的剪力墙与实体墙一样，其开洞面积低于百分之十五，结构计算过程中极少出现反弯点，但是部分墙肢已经出现弯矩现象;(3)壁式框架结构的剪力墙。壁式框架结构剪力墙的开洞面积大且墙体容易产生突变，受力形式接近于框架结构。结构计算过程中，易出现反弯点。但其结构形式空间布置较其他剪力墙结构灵活多变。
2建筑结构设计中剪力墙结构的应用
2.1剪力墙结构概述
因剪力墙在风荷载和抗震方面极具优越性，可将其称为抗风墙或者抗震墙。城市化背景下，高层建筑数量日益增多，结构设计中，选用部分墙体进行剪力墙设计。如果剪力墙应用比较多，需要进行筒体布置，以有效抵抗水平力。抗震设计过程中，墙体承受的第一振型底部地震倾覆力矩不超过结构总底部地震倾覆力矩的一半。当墙体比较少，墙体承受的第一振型底部地震倾覆力矩不超过结构总底部地震倾覆力矩的15%－40%。可参照普通剪力墙结构标准执行相关设计工作，极具灵活性。如果剪力墙结构中，仅包含个别小墙肢，可按照一般剪力墙结构，对其进行处理。
2.2剪力墙结构设计样式
剪力墙的结构设计样式比较多，近年来，应用比较普遍的有壁式框架、整体剪力墙和联肢墙:(1)壁式框架。联肢墙中，对该样式剪力墙应用比较多，因洞口过大，墙肢刚度不足，而连梁风度比较强。该背景下，剪力墙的受力与框架结构类似。但是，它与框架结构中的梁柱仍然存在很大的差别，厚度不足。可在上框剪结构中，单独设置壁式框架剪力墙，并采用其他部分墙体作为辅助。该种墙体形式在当前房屋建筑中极具适用性。(2)整体剪力墙。整体剪力墙中的洞口数量很少，是建筑工程结构设计中的关键内容。具体设计工作中，可对洞口忽略不计。其在现代建筑工程中不可或缺，主要用以对建筑工程进行有效支撑。(3)联肢墙。联肢墙上的洞口通常是一排或多排，洞口尺寸很大，连梁是主要的受力承担主体。作为特殊剪力墙，其由多组连梁共同连接。而且，相较于连梁，墙肢更具刚度优势。因此，每一个墙肢都有其不可忽略的独特的作用。
2.3剪力墙结构方案选择
建筑结构设计中，往往存在多种剪力墙设计方案。施工单位参照性价比，对设计方案进行优选，以减少不必要的资金浪费，并有效规避建筑结构设计中的安全问题。设计初期，设计单位和施工单位要建立良好的沟通互动关系，依据具体项目背景，选用科学的剪力墙结构体系、材料和构件截面尺寸，使建筑工程造价处于可控范围内。
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3建筑结构设计中剪力墙的布置原则
在剪力墙体结构中，使用钢筋混凝土墙、板替换梁柱以增强其承受压力的能力。剪力墙之间的距离一般控制在3～5米，使得平面的布置受到约束，因此在剪力墙布置方案中，合理确定剪力墙的定位，才能使剪力墙结构发挥出最大的优势。以下将对剪力墙体结构的布置原则进行简要介绍:(1)剪力墙体宜拉通对直。房屋建筑在设计过程中时，宜将剪力墙上的门、窗、结构洞口等上下楼层对齐，以明确结构传力途径，增强整体结构的抗震性能。剪力墙体宜沿轴线拉通对直。另外，要尽量避免出现重叠、错洞墙体的状况，以免给建筑结构带来不必要的危害，如墙肢破裂、墙体抗震失能等，若无法避免相关不利布置，设计过程中需要考虑相应的处理措施;(2)双向布置原则。剪力墙结构中，出于抗震要求，应沿结构纵向、横向布置剪力墙单元，如此才能使结构的双侧抗侧力得到保证。另一方面，除了确保剪力墙是结构双向布置以外，还需要使双向结构中的来自两个方向的抗侧刚度尽可能地相近，即自振周期相似;(3)竖向贯穿。在竖向上，墙体应该自上而下，从总体上贯穿结构。一般情况下，剪力墙体竖直方向发生变化时，墙体的厚度及刚度可随高度变化而变化。或者说，亦可以通过降低剪力墙单元的刚度以达到减少抗侧刚度的目的，防止出现刚度突变而削弱结构的抗震效果;(4)开设洞口。针对长度较长的剪力墙体，需要通过开设洞口来平均分摊墙体受到的负荷力。洞口与洞口之间可利用弱梁联结，但是，墙肢长度不宜过大，一般要求小于8米;(5)与建筑物高度相适配。选择剪力墙的类型时应该与建筑物的高度及受力状态相对应，譬如，短肢剪力墙不能过多的应用于高层建筑物之中，否则会产生受力不均的现象。(6)减少墙肢平面外弯矩。减少墙肢平面外弯矩的方式有很多，例如，可增加竖直方向的墙体数量以实现墙肢平面外弯矩的有效控制;亦可以通过壁柱的增加来减弱梁端的迫压;当墙体截面相对较小时，可设置成铰接样式，同样可以使得墙肢平面外弯矩减小;或增大墙体截面、提高墙体配筋率来抵抗平面外弯矩
4剪力墙结构设计方面的优化措施
(1)双向设置。最为适合的剪力墙体结构应该是墙体沿着一个特定的方向，然而，这只是一种理想的状态。单一方向的剪力墙结构是存在着相当大的危险性的，尤其是在多地震的地区，容易导致建筑物遭受破坏。所以，在剪力墙结构设计时，尽可能设计为双向模式，使双向受力。这样一来，不但使建筑物更加稳定，也提高了其抗震、抗压的能力，使建筑物安全性增加;(2)门窗有秩序成列排列。在门窗设计工作中，需要特别注意一点:就是需要门窗上下、左右井井有条，成列排列，杜绝出现杂乱无章的情况。另外，值得注意的是，需要避免出现错洞以及洞口叠合状况，同时，需要分配好墙体刚度及受力;(3)合理的洞口布置。开展剪力墙体设计工作前，需要做好计划，使设计工作具有目的性。如设计工作中，有计划地选择好洞口位置，可视实际情况而定。将一定数量的空洞分区分布在不同的墙段，并预先做好计划，做好洞口与洞口之间的连接措施，保证墙体刚度均匀变化;(4)竖向布置原则。在竖向上，剪力墙体应该自下而上设计，中间不宜间断，即上部剪力墙不宜悬空;上部剪力墙的厚度及墙长不易大于相邻的下部结构，以保证结构竖向刚度均匀变化;结构上部剪力墙构造配筋部分，可考虑减小剪力墙厚度，从而降低配筋率，来达到节省造价的目的;(5)有计划设计和考虑。应该在对建筑方案进行充分的考虑、分析，确定其各项指标符合构建剪力墙体的前提下，进行方可开展后期的剪力墙结构设计与构建工作
结束语：
综上所述，建筑结构设计过程中，涉及到的相关内容比较多，而剪力墙尤为重要。设计单位和施工单位要依据建筑工程背景及实际设计要求，认识到剪力墙结构优化设计的重要性，优选科学的设计方案，采用正确的方法，对设计过程进行严格控制，减少不必要的资金浪费，提高建筑工程整体性能及质量，为人们提供安全稳定的居住环境，使建筑行业的发展更具可开拓性。
参考文献：
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［2］杨现东．高层建筑剪力墙结构优化设计研究［J］．四川建材，2016(02):47－48．
［3］孙合平．建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计［J］．建材与装饰，2016(33):48－49．
论文作者:李金宝,马文龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/22
标签：剪力墙论文; 结构论文; 墙体论文; 洞口论文; 剪力论文; 刚度论文; 结构设计论文; 《基层建设》2017年4期论文;