摘要：在建筑结构设计中剪力墙结构的设计是非常重要的，设计的好坏和建筑的安全性、适用性、经济性以及合理性有直接的联系。所以，在对剪力墙进行设计和布局时，必须要采用科学的技术手段进行计量分析，洞口要保持整洁，严禁出现重洞或错洞现象，在设计时应该严格遵守剪力墙设计的各项标准要求，使剪力墙结构更加的科学、经济、有效。
关键词：剪力墙；结构设计；建筑结构设计；应用分析
引言
在高层建筑结构中，剪力墙结构得到越来越多的应用，这就要求把剪力墙结构设计优势发挥到最大，来提高工程的安全性和抗震性。因此，根据具体项目并结合实际情况，对剪力墙结构进行科学合理的设计。
1剪力墙特征及种类
根据剪力墙的墙体是否开洞以及开洞尺寸的大小，6 ～ 7m 的为大开间，3 ～ 3. 9 m 的为小开间，而小开间剪力墙较经济合理，减少了建筑成本，增大了建筑使用面积。剪力墙结构分别有以下四种：①实体墙，其中只有实体剪力墙结构墙体不开洞。实体墙的变形主要是曲型，墙体承受能力比较强，不会发生突变，稳定性较好。②整体小开口剪力墙，相对来说截面墙体开洞面积较小，占整个墙体面积的比例不超过15%，变形为弯曲型，弯矩图处有可能发生突变。③ 多肢或双肢剪力墙，墙体开洞面积过大并且洞口成列状分布，弯矩图处不会发生异常情况，受力特点和整体小开口剪力墙相似。④壁式框架剪力墙。墙体开洞面积在几种剪力墙结构中是最大的，墙肢线与连梁线上的刚度比较接近，变形为剪切型，受力特点与框架结构相似。
2高层建筑剪力墙结构设计原则
剪力墙厚度相对较小，而高和宽尺寸却非常大，受力的形态接近柱体。但它与柱体还存在着一些区别，主要表现为剪力墙肢长与厚度间的比值。当比值小于或等于 3 时，可按柱体进行设计，如果比值在 3~4 之间，则被视为异形柱，比值在4~8 之间为短肢剪力墙，比值大于 8 为一般剪力墙。
在实际工程中，我们在对高层结构剪力墙布置时，应注意剪力墙布置及剪力墙墙肢的均匀性要求，避免平面布置不均匀引起的竖向承载力及侧向刚度突变。
在剪力墙结构设计中，墙属于平面的一个构件，除了承受水平剪力和弯矩之外，还要承担竖向荷载，由于在多力结合状态下，除满足刚度要求外，还要满足非弹性变形下的延性，需通过调整剪力墙的连梁并由连梁的变形来耗能，改善剪力墙结构的延性。
墙体设计主要是对水平和竖向荷载作用下结构内力进行计算，在求得内力以后，需对斜截面受剪承载力和正截面受弯承载力进行验算。
3剪力墙的计算方法
3.1 材料力学的分析方法
整体墙以及小开口整体墙在水平力的作用下，整体墙的法向应力是线性分布的，因此可以运用材料力学当中的相关公式计算整体墙的应力应变。小开口整体墙，其法向应力分布则不是一种直线分布，但是偏离的不太大，仍然可以运用材料力学中的相关公式进行计算并对局部进行弯曲修正。一般情况下，将总力矩的 85%按照材料力学中的方法计算墙肢弯矩和剪力，可以将总力矩的 15%按照墙肢的刚度进行具体分配。
3.2连续化的方法
联肢墙是由一系列的连续梁所约束的墙肢所构成，因此可以运用连续化的方法进行近似的计算。此方法将每一楼层的连续梁近似看做分布在不同楼层高度上的一系列连续的连杆。根据连杆的位移协调条件建立剪力墙的内力微分方程，其结构中的内力即为微分方程的解，从而确定结构的位移，这种方法可以求得解析解，如果将求解过程做成表格或者绘制成曲线之后，使用还是很方便的，通过试验的验证，其结果的精确度是符合要求的，但由于假定条件很多，导致其使用范围受到限制。
3.3壁式框架分析法
可以将壁式框架简化为带刚域的框架，用 D 值法（改进的反弯点法）进行求解，也可以利用计算机运用矩阵位移法以及杠杆有限元法进行计算。
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3.4有限条法和有限元法
对于开有不规则洞口的剪力墙以及框支剪力墙最好的方法就是借助于计算机运用有限元的方法进行计算。有限条法则是对剪力墙结构进行等效连续化处理，然后取条带进行计算。这两种方法的计算精度就都很高。
4剪力墙结构设计在建筑中的应用
4.1 剪力墙的位置选择
为了避免建筑资源的浪费，有效地节约建筑成本的投入，剪力墙的位置选择就变得至关重要。因此设计工作者们要充分考虑平面与竖向的位置布局，尽量在对称的基础上平均分布剪力墙于建筑中。在平面分布中，为了避免扭矩情况的发生，剪力墙面结构的硬度要大于质量中心的刚度，而且应该保持剪力墙内外两部分是处于同一个水平线上的。无论是剪力墙的抗侧力刚度还是肢截面都要保证在合理的范围之内，不可过于繁杂。当剪力墙在这两方面都在一个合适的范围，剪力墙的抗压能力就会得到大幅提升，增加了剪力墙的使用范围。
4.2平面布置
平面布置是剪力墙设计过程当中一个重要的环节，如果平面布置出现问题，那么剪力墙的质量则会造成较大的影响。在平面布置的过程当中，我们要严格按照均匀、对称的原则进行［4］。保证剪力墙的刚度中心和质量中心重合，减小剪力墙的扭矩，这对于保证其稳定性具有重要的作用。与此同时，对于剪力墙来说，沿着主轴走向进行多项布置是比较理想的，这样能够保证剪力墙的功能得到最大限度的发挥，特别是进行抗震功能的设计时，要尽量避免单向墙的设计。
4.3墙肢截面厚度
由于剪力墙在建筑设计中的重要性，所以，建筑行业对于剪力墙的墙肢截面厚度进行了准确的规范，规定了厚度的最小值［5］。特殊的，对于短肢剪力墙，规定底部加强部位的厚度要大于 20 cm，而其他部位要大于 18 cm，这样，对于剪力墙的强度和刚度是有保证的，能够很好的提升其质量，从而保证剪力墙的正常使用。
4.4 剪力墙连梁的钢筋配置
在建筑设计过程当中，连梁是一个非常重要的部分，且质量的好坏将直接影响到结构的刚性和承载力，而这两个指标则直接决定了建筑抗自然灾害以及外力破坏的能力。在设计的过程当中，相关单位和个人要给予连梁充分的重视，特别是其钢筋配置。控制好钢筋的配置，要严格按照设计的标准执行，防止出现质量问题，不利于剪力墙的有效使用。
4.5 边缘构件设计
边缘构件的主要功能是提高剪力墙的延伸性，防止水平位移现象的发生，提高抗剪能力，一般来说，剪力墙的边缘构件包括暗柱以及端柱等等，在设计的过程当中，相关单位要结合项目的实际进行，提高剪力墙的质量。
结束语
随着国民经济的发展，业主对于建筑结构的安全性和美观性的要求越来越高。为了提高建筑结构的质量和稳定性，并可以改善抗震性能，使墙体无论是受竖向荷载或者水平作用都能起到较好的抗变形能力，从而为居住者提供较大的生活空间，在建筑结构的设计中剪力墙结构设计越来越多的被应用，是目前建筑结构设计中墙体结构设计的主要方法。但是在建筑行业对该结构的实际应用过程中，发现这种结构并不是十全十美的，它也会有一些缺点，因此建筑设计工作者们在进行设计工作时，必须充分了解剪力墙结构的优缺点，通过科学有效的方法来将剪力墙结构运用到建筑行业中，从而确保建筑行业的顺利发展。
参考文献：
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[4]雷斌.论建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].低碳世界，2016，24：176-177.
[5]王英华.浅述剪力墙结构在建筑结构设计中的应用问题[J].建材与装饰，2016，49：66-67.
论文作者:王明媛,刘礼,史新红
论文发表刊物:《基层建设》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/6
标签：剪力墙论文; 结构设计论文; 结构论文; 建筑论文; 墙体论文; 刚度论文; 开洞论文; 《基层建设》2017年第25期论文;