摘要：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。鉴于此，本文主要分析建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计。
关键词：建筑结构设计；剪力墙结构；优化
1、剪力墙结构概述
1.1、基本概念
剪力墙的几何特征类似于板和受力形态类似于柱子。剪力墙具有大尺寸的高和宽，其厚度尺寸却很小，在数据上又与传统的板子、柱子有差别。剪力墙是一个平面结构，承载着其平面作用下和垂直向下的双重压力。要能对抗地震对建筑的作用和风的横向作用剪力墙不仅要满足刚度和强度，还必须满足一定的延展性以应对反复循环下弹力变形保证即使结构断裂却整体不倒的目的。
1.2、剪力墙结构的分类及依据
①截面剪力墙。是指墙体不开洞或者开洞的面积不超过墙体的15%。从整体上来说这种剪力墙像悬壁墙，弯矩图上既不发生突变，也不会存在反弯点，其在受力后的变形主要呈现为弯曲型；②有壁式框架的剪力墙。这是一种洞口尺寸很大的剪力墙，它的整个受力特点与框架结构相似。在很多高楼层建筑中会出现反弯点，楼层的弯矩图也会发生突变；③双肢或多肢剪力墙。此类型的特点是尺寸大、洞口成列分布的开口型剪力墙；④小开口剪力墙。这种类型开口普遍较小的剪力墙，开洞面积却比较大，大部分在15%以上。
2、剪力墙结构设计所遵循的基本原则
2.1、连梁超限的解决办法
1）降低连梁的刚度和弯矩设计值。一般的剪力墙结构中，可以采用弯矩调幅的方法，降低连梁的弯矩设计值，使连梁先于墙肢屈服。2）改变连梁的几何尺寸，加大连梁跨度减少高度。3）开水平通缝。连梁在开水平通缝后，有效的降低了连梁的高度，从而使其跨高比显著提高，在地震作用下，使连梁发生延性较好的弯曲破坏、减小了剪切变形的影响。4）交叉配筋。交叉配筋连梁的原理是利用交叉钢筋来抵抗地震下方向不断改变的剪力。交叉钢筋与主筋方向一致，可以抵抗由于弯剪作用所引起的主拉应力，从而有效的约束了裂缝的开展。
2.2、避免剪力墙和平面外的梁搭接
根据剪力墙的各种特性可知，其平面内刚度和实际承载力均较大，换言之，即其平面外刚度和承载力均较低，这也就表明，当剪力墙和平面外的梁进行连接时，会导致墙肢出现外弯矩。而在通常情况下，我们并不会去验算平面外刚度和承载力，因此，为避免建筑结构出现弯曲变形，在剪力墙结构设计中，我们应尽量减少外搭接情况的发生，如果非要进行这样的设计，就必须采取适当的必要措施加以预防干预，以使剪力墙平面外的质量和安全有保障。
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2.3、以主轴为中心，向四周延伸
剪力墙的位置布设应遵循以主轴为中心，双向或多向的向四周延伸的原则。使不同方向上的剪力墙尽量能连接起来；在设计结构的抗震性时，要确保两个方向上的侧向刚度比较接近；墙肢解耦股设计中，应按有关规定进行，设计要尽量保持简单易操作。需要注意的是，剪力墙的分布并非随意进行，必须遵循数量适中和匀称的原则。
3、建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计
3.1、基础方案与承重构件的优化设计
依据建筑工程的地质和水文状况，确定剪力墙结构设计方案，对工艺、技术、周边建筑分布状况等，具备清晰的认识，并对其进行合理规划和布局，将基础方案的效用发挥到最大。而设计人员也要在原有基础上，对其进行修订和整改。依据建筑工程的事实背景，在具体标准和规范框架内，确定承重构件，并对其进行合理设置，使建筑主体结构更加安全、可靠。以剪力墙承重构件设计为例，该过程中，将墙体配筋率作为重点考量内容。剪力墙的抗震等级为一、二、三级，竖向和水平分布筋的最小配筋率不能低于0.25%；部分框支剪力墙的底部加强部位实际配筋率需在0.3%及以上。
3.2、提高建筑结构性能
抗震性能在剪力墙优化设计中极为重要。严格控制设计过程，力求简单和规则，并对各部位的受力状况具备明确认知，避免因局部结构受力不均，使建筑工程的安全性和稳定性难移保障。设计过程中，要对建筑工程结构的重要性予以强调，依据以往经验和具体技术参数，采用专业的眼光，分析薄弱部位，继而对设计方案进行修整，使建筑工程具备较好的抗震性，从根本上消除安全问题。
3.3、确定剪力墙结构设计理念和计算方法
科学合理的设计方案是剪力墙结构设计的基础和保障，其不仅关系到建筑工程的整体性能，而且直接关乎建筑主体结构质量。当剪力墙结构为受弯状态，其具备较好的延性。因此，剪力墙一般为高细样式，假使其过长，很容易形成低宽剪力墙。因剪力墙呈现出脆性特征，其抗震性很容易被削弱。剪力墙结构设计中，切忌盲目，要以精准的计算为基础。当前，我国剪力墙结构设计中，多采用计算机执行设计工作。但是部分计算内容，仍然需要依靠人工执行。设计人员除了采用计算机，实现剪力墙结构计算之外，更要依据自身的专业构成及工作经验，对具体设计过程进行有效判定，提高设计质量，将设计过程中的偏差降到最低。而构件计算过程中，要通过结构试验，使计算结果更加准确，从根本上消除误差。
总之，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。
参考文献：
[1]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.
[2]刘强.浅析建筑结构设计中剪力墙结构的优化设计[J].江西建材，2014，（19）：44+48.
论文作者:刘艳军,刘涛,刘永辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/13
标签：剪力墙论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 弯矩论文; 刚度论文; 建筑工程论文; 《基层建设》2017年第16期论文;