周家全
广东省高教建筑规划设计院 广东广州 510000
摘要：随着我国经济社会的不断发展，推动着我国建筑业的不断向前发展。现代高层建筑越来越向多功能的综合用途发展，人们对高层建筑平面空间的设计要求越来越高，普通的框架结构显然已不能满足人们对高层建筑室内空间的使用和整体美观的愿望。剪力墙从纵向及横向来承担荷载，其刚度有力地抗击着水平荷载，已经被高层建筑结构设计广泛使用。因此，不断地追求新的结构模式是未来建筑业发展的目标。
关键词：建筑结构；剪力墙；优化设计；应用分析
前言
就目前我国建筑工程现状而言，剪力墙结构由于造价高、施工困难、材料耗费大的特点而往往被建设单位所限制，为此在其设计中需要认真地进行归纳和总结。经济的发展在一定程度上促进了社会整体的发展和人们生活水平的提高，建筑业的兴起也给社会发展注入了新的生命和活力，在土地资源日益紧张的背景下，剪力墙结构在建筑结构中占有越来越重要的成分，随着高层化建筑应用的普遍性，剪力墙在建筑业中的要求也越来越迫切，对质量和性能方面提出了更高的要求。剪力墙结构通过用钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁柱，来承担各类荷载的内力，有效地控制结构的水平力，在抗震方面起到了良好的作用。
一、剪力墙的概述
在建筑结构中，既承担竖向荷载，又承担水平荷载或地震作用的墙体就是剪力墙，也叫做抗震墙。从高层建筑结构来看，钢筋混凝土是一般剪力墙采用的主要墙体材料，多层建筑的抗震墙亦也可以采用砌体砖墙。根据剪力墙结构布置形式可分为框架剪力墙结构，剪力墙结构，短肢剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，框筒结构，筒中筒结构，板柱剪力墙结构六大结构体系。
二、剪力墙结构的设计原则
1、调整建筑物楼层之间的最小剪力系数的原则
在建筑施工过程中，为了达到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，应该在不超过规定系数范围内尽量地减少剪力墙的使用数量，以便于把楼层的最小剪力系数控制在设计要求所规范的限制内。
2、剪力墙连梁超限的调整原则
此原则主要是要求在进行剪力墙的设计过程中，根据剪力墙结构设计标准，其连梁的跨高比值一般情况下要大于2.5.若其比值在2.5以下的话，容易出现墙体的弯矩和剪力值超出有关技术所规定的限值的状况。另外，绝大部分剪力墙的连梁跨度会超出比值到5，此时就需用框架梁的方式来完成其连梁的建设。而对于超出比值在5―6范围内时，要想确保其墙体刚度不发生变化，则剪力墙的剪力或弯矩就会出现异常，超出其结构设计规定的要求。因此，在进行剪力墙结构设计时，对剪力墙连梁的超限进行调整，实现有效的对建筑工程投入的资金成本进行控制。
3、建筑物楼层层高与层间最大位移之间的比例调整原则
在对遭遇地震作用影响较多的建筑楼层进行最大弹性层间位移值规定和规范时，把以变形为主要形式的高层建筑排除在外，且计算其他建筑时可不扣除其整体的变形弯曲，而转换为扭转变形的计算。其中，竖向构件数量是控制剪切变形的决定性因素，但是，竖向构件不能过多使用，否则会引起结构的扭曲变形。因此，在高层建筑剪力墙结构设计中，应该尽可能的缩小扭转变形。
三、剪力墙结构的设计
剪力墙结构的设计是一个系统的专业的过程，这一过程包含着多个步骤。因而在剪力墙结构设计之前必须要了解剪力墙结构设计的步骤。针对剪力墙结构的设计首先我们需要确定墙肢的长度和厚度；其次是科学设计连梁；再就是合理设置边缘构件；最后就是地震荷载以及各种内力、位移的计算。接下来就来详细分析这一过程。
1、墙肢长度和厚度的选择
上文详细分析了在剪力墙设计过程中剪力墙的长度是不宜过大的。因而我们需要高度重视墙肢长度的选择。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常情况下针对墙肢长度的选择不能超过 8m。墙肢长度过长所造成的后果已如上文所述。这一点是我们在设计过程需要引起格外重视的。一般情况下跨高比是要大于6的。
针对墙体厚度的选取一个重要目标就是要能够保证剪力墙刚度和稳定性。一般的住宅建筑的填充墙厚度一般保持在200mm，此时剪力墙也应该设置为200mm。对于那些没有地下室高层住宅的设计一般基础埋深选择在2.5m以上，墙体高度是 5.0m以上，此时再按照1/16的比例来确定墙厚就很有可能大于填充墙的厚度，这显然是不利于高层建筑的设计的。因而我们必须要采用专业的方法结合建筑实际情况，严格按照高层建筑设计技术规程来进行科学合理的设计。
2、科学设计连梁
所谓连梁主要指的是连接墙肢与墙肢之间的梁。连梁本身不仅能够起到连接墙肢的作用，同时又由于在水平荷载作用下墙肢发生变形导致连梁产生内力，最终会使得连梁本身对墙肢产生约束作用。连梁对墙肢结构本身具有重要作用。我们必须要高度重视连梁的设计。
针对连梁的设计重点是要关注连梁的跨高比以及截面尺寸这两个指标。连梁刚度如果过大时就需要折减。针对剪力墙的设计我们根据有关标准是很难实现折减配置的，因而此时就需要通过允许其适当开裂从而把内力转移到墙体上从而来达到折减目的。在折减过程中有一个重要指标需要我们高度重视，这就是折减系数。一般情况下当防裂度较低时就需要少折减一些，防裂度高时就需要多折减一些。但是无论怎样折减，折减系数一般是不能小于0.5的。只有不小于0.5才能保证连梁承受竖向荷载能力。在今后设计过程中必须要高度重视这一问题。此外为了减小连梁刚度可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式来实现。结构整体刚度的减小，地震的作用也将会减小，因而连梁承载力也就有可能不超限。混凝土等级的提升，在实际设计过程中提高混凝土等级就会有可能使得连梁的抗剪承载力不超限。总的来说设计人员需要根据建筑实际情况来进行针对性的调整。
3、合理设置边缘构件
在剪力墙结构设计过程中边缘构件的设置是一个重要内容。从以往的经验我们可以看出有约束边缘构件的矩形截面剪力墙和无约束边缘构件剪力墙相比有着明显优势，极限承载力有了显著提升，比无约束的提升了 40%。边缘构件通常分为约束边缘构件和构造边缘构件两种类型，这两种类型的边缘构件的应用需要根据实际情况来进行设置。一般情况下当墙体平均轴压比不小于规定值的多层房屋一般设置的是约束边缘构件。一、二级剪力墙底部加强部位以上的一般部位，三、四级和非抗震设计的高层建筑，底部加强部位，相邻上一层轴压比小于规定值的多层房屋剪力墙，均应设置构造边缘构件。总的来说就是要根据实际情况科学合理的进行设置。
4、地震荷载以及各种内力、位移计算
在建筑剪力墙结构设计过程中如果主体结构本身布置简单，那么就可以运用空间协同平面框架来进行计算分析。当主体结构平面布置复杂的情况下就是采用空间分析程序来进行内力、位移分析。在实际设计过程中应坚持简化计算原则。在计算底盘的长宽的时候需要结合主体结构本身的长度和宽度来进行分析。一般情况下这两者是要成比例地来进行设计的。
四、建筑剪力墙结构设计注意事项
1、节约设计成本
在任何工程建筑的施工中，其施工成本都会很高。包括工人施工的危险性成本，以及运送材料的难度成本。所以，对建筑环节的每一处消耗，都要注意尽可能的节约。首先要对施工具体任务仔细分析，对所需材料的采购综合考量。保证施工前对各项成本的计算准确。
2、人性化设计
建筑剪力墙除了用作提升建筑抗震、抗风载能力，保证建筑结构稳定之外，还起到室内隔墙的作用。为了室内设计美观、增加室内可使用空间、满足室内生活或者办公需求，所以，要充分从人性化角度进行设计。
五、结语
综上所述，剪力墙结构无论是在多层建筑结构之中还是其他不同类型的建筑结构中，都有着极其广泛的应用前景。同时，在剪力墙结构进行设计和计算的过程中，务必要和相关的工程情况进行结合，以此来制定出能够满足剪力墙结构施工的建筑施工设计，最大限度的提升建筑结构无论是在水平方向，还是在竖向之中所呈现出来的作用力，最大限度的提升建筑自身所拥有的安全性。
参考文献：
[1]祁瑞.剪力墙设计的几个问题[J].中小企业管理与科技，2012（02）：11~12.
[2]赵海峰.钢筋混凝土剪力墙设计中需注意的问题[J].内蒙古石油化工，2011（07）：78~79.
论文作者:周家全
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第1期
论文发表时间:2019/9/3
标签：剪力墙论文; 结构论文; 构件论文; 荷载论文; 建筑论文; 结构设计论文; 建筑结构论文; 《建筑细部》2019年第1期论文;