浙江广厦建筑设计研究有限公司
摘要：目前，以高层建筑为主的建筑形式逐渐成为我国建筑工程的主要类型，且经过多年的发展与完善，逐渐形成高层建筑结构设计体系。其中，以剪力墙结构设计为主的建筑结构设计形式全面代替了传统框架结构形式，并成为建筑结构设计的核心内容，具有重要的应用意义。针对于此，本文主要结合高层建筑剪力墙结构设计内容，具体阐明剪力墙结构设计要点及原则。并在此基础上，重点阐明剪力墙结构设计在建筑结构设计中的实践应用，以供参考。
关键词：剪力墙结构；建筑结构；结构设计；应用；
前言：所谓的剪力墙结构主要是指利用钢筋混凝土墙板替换传统框架结构中的梁柱，控制建筑结构的水平力与荷载作用力，以便更好地承担竖向水平荷载作用与水平荷载作用的结构形式。剪力墙结构最为突出的特点在于平面外刚度与承载力较小，而内部却具备较大的刚度与承载力。如此一来，剪力墙结构基本上可以承担来自平面作用的水平剪力与弯矩，以及竖向压力。与此同时，在轴力、弯矩以及剪力的复合作用影响下，剪力墙结构往往会受到水平力作用，承担较大的荷载作用力。可以说，通过应用剪力墙结构大体上起到加强高层建筑主体结构的效果，具有较大的应用意义。
1 剪力墙结构设计的基本要求分析
实行剪力墙结构设计时，设计人员最好立足于剪力墙结构规范，确定所设计的结构形式是否合理。与此同时，设计人员需要结合剪力墙结构设计的计算原则，确定剪力墙结构设计是否合理。具体可以从以下几个方面开展设计工作：
首先，剪力墙的高度往往要比宽度大得多，一般多以几倍或者几十倍的形式存在。究其原因，主要是因为墙体作为挡板或者支撑主体结构的关键部分，往往会受到水平力与纵向力的双重作用，承担较大的荷载力。为满足墙体的弹性以及非弹性要求，设计人员必须重点考虑剪力墙结构的宽度与高度的比例值，确保墙体的延伸程度得以有效控制，避免出现隐患问题[1]。
其次，《高层建筑混凝土结构技术规程》明确规定高层建筑结构在剪力墙结构的选取方面，不宜全部采用短肢剪力墙结构。短肢剪力墙结构较多时，最好在现场布置筒体或者一般剪力墙结构，与短肢剪力墙形成具备共同抵抗水平力特点的剪力墙结构。进行抗震设计的过程中，筒体与一般剪力墙结构在地震倾覆力矩的承担荷载方面，最好选择不得小于结构总底部地震倾覆力矩一半左右。设计人员最好利用结构竖向与水平向荷载力要求，设置合理的刚度与承载力，尽量确保剪力墙结构的安全性能。
最后，对于剪力墙结构的横纵荷载力的估算问题，最好明确翼墙与剪力墙之间的距离，取值范围可以根据门窗与洞口的翼缘宽度进行准确计算。与此同时，所设计的结构最好要与剪力墙规范标准相符，在位置选取方面，必须满足对称、均匀以及分散的原则要求。如果无法满足，设计人员必须根据现场实际情况，进行重新规划，尽可能地避免隐患问题[2]。
2 剪力墙结构的设计原则分析
2.1 楼层最小剪力系数设计原则
在满足短肢剪力墙所能承受的地震倾覆力矩要求时，设计人员应该将实施大开间剪力墙布置方案视为主要设计目标。这样做的主要目的在于满足建筑主体结构的倾向刚度要求，使楼层最小剪力系数尽可能地接近规范限值。如此一来，不仅可以达到减轻主体结构自身自重的效果，同时还可以达到减轻地震作用带来的不良影响。
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2.2 楼层层间最大位移与层高之比设计原则
规范规定剪力墙结构计算最好按照弹性方法，对风荷载或者多遇地震标准进行合理分析，最好以楼层竖向构件最大的水平位移差进行计算，不排除结构整体弯曲变形的影响。由此可以看出，高层建筑往往比较侧重于楼层间的剪切变形问题。如果剪力墙结构布置不合理，很容易造成扭转变形过于严重的问题[3]。
2.3 剪力墙连粱跨高比设计原则
对于剪力墙连梁结构而言，自身的跨高不得低于2.5。究其原因，主要是因为跨高比低于2.5的连梁很容易出现剪力墙结构隐患问题，如弯矩问题。因此，在实际设计过程中，设计人员应该严格遵照剪力墙连梁计算原则，明确跨高比要求，避免出现设计隐患问题。需要注意的是，跨高比介于5-6之间时，如果连梁刚度不折减，也很容易出现剪力超限问题，必须加以注意。
3 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的实践应用分析
3.1 剪力墙结构的定位工作
实行剪力墙结构设计工作时，设计人员往往会针对剪力墙结构的定位问题展开细致研究。究其原因，主要是因为合理定位剪力墙结构位置，是确保建筑主体结构性能安全的基本保障，能够有效满足建筑物抗震要求。也就是说，必须确保剪力墙结构的定位效果，以便更好地满足上述要求[4]。
针对于此，正式施工过程中，设计人员最好按照剪力墙结构设计标准及原则，确定剪力墙结构受力位置，并且严格确保剪力墙结构不存在受力扭曲问题。根据以往的实践经验来看，设计人员一般多会采取加强剪力墙刚度的方法，进一步加强剪力墙结构受力中心的一致性，降低剪力墙结构扭矩弯曲作用力的不良影响，确保剪力墙结构的安全性能。
3.2 剪力墙结构的平面布置工作
一般来说，剪力墙结构的平面布置工作往往需要遵循对称原则，即确保墙面结构的重心以及刚度能够充分结合，降低误差问题，确保剪力墙结构所承受的各种作用始终处于平衡状态当中。根据以往的工作经验来看，剪力墙结构的平面布置工作主要从以下两个方面入手：
一方面，剪力墙结构最好沿着主轴方向，并以双向均匀方式，实现合理布设过程。在此基础上，确保两个方向抗侧刚度的相同性。需要注意的是，在具体布设过程中，尽量不要采用单向方式进行布设工作。最好确保刚度中心与质量中心的合理距离，目的在于规避地震作用造成扭转影响。如果实在无法避免，建议现场人员最好在剪力墙对应部位设置暗柱进行规避。
另一方面，剪力墙结构的抗侧力刚度与承载力均比普通结构大得多。针对于此，建议现场人员应该充分利用剪力墙结构的应用特性，减轻结构自身的重量、扩大剪力墙结构的再利用空间。如果墙体无法布置过于密集，可以在结构两侧设置合理的侧向刚度进行处理，防止建筑主体结构出现隐患问题[5]。
3.3 剪力墙结构直截面厚度的优化工作
《高层建筑混凝土结构技术规程》对剪力墙结构厚度问题进行了明确规定，设计人员需要根据剪力墙结构的抗震等级，确定剪力墙截面厚度。举例而言，对于底部加强部位而言，在实际设计过程中，最好不要低于层高或者剪力墙无支长度的1/16。另外在截面厚度方面，截面厚度不要低于200mm。其它部位最好不要低于层高或者剪力墙的1/20。
结论：总而言之，剪力墙结构具备刚度大、性能好的应用优势，比较适用于高层建筑施工当中。介于剪力墙结构的重要性，建议设计人员在实际设计与分析的过程中，应该积极提升自身的专业能力，并从合理布设、确定剪力墙厚度、加强结构构件延展性等设计方面入手，切实加强剪力墙结构在高层建筑中的应用效果。除此之外，高层建筑剪力墙结构的设计人员应该立足于工程实际情况，注重细节方面的设计工作，如可以根据工程建设要求，做好剪力墙结构的平面计算工作，为高层建筑主体结构的性能安全提供保障。
参考文献
[1]周文华.剪力墙结构设计原则及其在建筑结构设计中的应用研究[J].江西建材，2017（07）：26-27.
[2]孙家昱.论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].四川建材，2017，43（04）：35-36.
[3]王振宏.剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用[J].建材与装饰，2018（10）：104-105.
[4]杨如意.浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].河南建材，2018（02）：32-33.
[5]曹建田.剪力墙结构设计原则及其在建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产，2018（19）：132.
论文作者:陈卓平
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：剪力墙论文; 结构论文; 结构设计论文; 刚度论文; 荷载论文; 设计人员论文; 建筑论文; 《建筑学研究前沿》2019年6期论文;