摘要：剪力墙在建筑结构设计中发挥着其独有的作用，其良好的抗震性对整个建筑的安全性具有很大提升，而且在坚固抗压的优点下同时还可以节省建筑的使用空间，使整体空间有较大的利用率。因此在人们对建筑要求不断提升的当下，剪力墙的结构设计将备受关注，本文将针对其结构特点进行基本概述，并且将剪力墙的设计原则和设计要点作具体分析，同时简单说明剪力墙的几种计算方法的优势。
关键词：剪力墙；结构设计；建筑；应用
引言：
相比于框架结构，剪力墙结构的抗变形能力是很优秀的，并且在人们对建筑的使用要求呈现逐渐升高的态势，人们在选择所居住的房子的建筑结构设计的时候，比以往都更加关注房子的使用舒适度和安全性，而对于安全性和美观性的同时满足，令剪力墙结构设计受到了广大群众的喜爱，接下来就让我们来一起讨论剪力墙各方面的具体细节。
一、剪力墙结构特点和作用
图一 剪力墙结构
（一）剪力墙特点分析
由图一我们可以看出，剪力墙结构和普通的砖墙框架结构不同的地方是，剪
力墙主要是依靠混凝土浇灌而成，并在其中按照实际情况在墙上留有一排方形洞口的建筑中的支撑墙体。其具有抗侧刚度大、侧移小的特点能够有效的而加强其墙体抗震的性能。通常情况下是按照洞口系数P（密度）的大小来大致划分剪力墙的类型，一共有四种，如下图1-图4:
图1 整体墙 图2 小开口整体墙 图3 双肢墙 图4 壁式框架
通过上图的基于剪力墙结构的图例分析，可对其特征做如下总结：首先，剪力墙结构具有良好的整体性，在建筑阶段和使用阶段，其受力形式都是以一个整体的状态存在的。另外，由于其受到的力的作用是以水平方向的受力为主的，因此，建筑结构的侧向变形力度相对较小，其承受力需求也就相对比较容易得到满足。从其侧向变形的类型分析，主要以弯曲型为主，这不利于剪力墙的平面布置，因此，可根据建筑需要选择使用框支剪力墙结构。
而剪力墙结构在建筑中主要的作用是以对建筑可能造成伤害的自然灾害的荷载力为考量的，例如考验抗震性的地震荷载、对抗大风天气的风荷载以及对各种自然灾害的水平荷载，而在实际的设计中要应用哪些类型的剪力墙来加强建筑的稳固性，则需要对设计人员对建筑所在地的气候条件还有历年频发的自然灾害类型做一个综合的了解，从实际出发来运用剪力墙。另外，虽然剪力墙具有诸多好处，但是其设计环节和建设过程的成本较高，还需要考虑经济因素[1]。
二、剪力墙的结构布置建立
在建筑设计中我们应该要更加多的考虑实际因素的影响，对于剪力墙的布置讲也是同样的道理，而且通过上文的分析可见，剪力墙的布置工作对于其在建筑中发挥出应有的作用具有非常重要的意义，要实现剪力墙布置的优化，就必须要先对其布置过程中的受力情况以及经济性进行分析。在受力特点方面，剪力墙所具备的弯曲型变形特点，使其具有较强的延展性，在设计时应当注意避免这种弯曲对剪力墙的破坏，另外，在经济性方面，主要是指结合建筑施工的实际情况合理设置剪力墙的数量，保证在实现成本控制的基础上发挥出剪力墙的作用，通过对其结构中的以上两方面内容的分析，可以促进我们更加准确的把握剪力墙布置的要点和原则，具体的布置要点有以下几方面的内容：
第一，剪力墙的布置要注意的是要通过双向布置来围绕主轴形成空间结构的，结构空间的工作性能的提升需要减少受力方向抗侧刚度之间的差值来改善，正常情况下要保持剪力墙的合理分布，不宜太过密集，剪力墙本身是具备承载力和抗侧刚度的，太过密集的情况会影响到墙体的自重并占用本可利用的空间。
第二，在建筑结构设计方案中进行调整，一定要注意墙肢截面保持结构简单规则以及竖向的刚度均匀两大要求，门窗和洞口需要成列排布，这样对连梁和墙肢应力的分布的整齐和规范也有一定的作用，假如在其中设计了叠合洞口，就需要采用框架形式结构来安排墙内配筋。
第三，为了保证墙体的稳定性和抗震性，对于洞口和墙体的要求应保证如下几点：
1.对于长度超出正常范围的剪力墙，应该另外开设洞口而且按照相应的长度对墙段进行均分，最后用弱连梁连接，并保证 ，这样可以维护剪力墙脆性不被破坏。
2.剪力墙中的洞口边或者是洞口与墙边间出现的墙肢其截面的高厚比必须 ，尤其是在抗震设计中，而且其他小墙肢如果高厚比如果小于4的话，则应要对其采用框架设计和加密钢筋。
第四，从整体设计来看剪力墙在其刚度与承载力方面有平面内和平面外大小不相等的情况，可以用调整平面外弯矩的大小来让剪力墙愈加牢靠，并且如果要将剪力墙的墙肢和平面外的楼面梁相接，就要仔细注意和控制梁端弯矩对剪力墙的影响，以免影响整体的稳定性。
第五，设计人员通常会将剪力墙的抗侧刚度根据其结构布置方案来进行调整，必须要从下至上地连续布置剪力墙的结构，以免因为在抗侧刚度的变化之后没有及时调整整体的方案，而造成设计的缺陷。并且要保证使用的混凝土等级与设计的墙肢数量能够使侧向高度逐渐减小，还有保证侧向减少要在高度方向上。
第六，设计的建筑层厚应以最大层间位移、位移比及周期比这3项指标为基本依据，还要将轴压比值在不同抗震等级下的表现作为参考范围[2]。
三、剪力墙结构设计原则和要点
(一)剪力墙结构设计原则
第一，在平面内进行搭接的时候，剪力墙结构的荷载力和刚度的表现是非常优秀的，但如果和平面以外的墙体或梁体相连接的话则需要重新考量，剪力墙墙体的受力情况会直接影响到墙肢平面外弯矩的力度，这在后期竣工后的建筑使用上来说是会造成无法估量的安全隐患的，所以在进行搭接的时候，不是在非不得已情况下不考虑进行平面外的搭接，如果一定要向平面外进行搭接，就需要严格按照要求和施工方配合对进行加固以预防剪力墙进行平面外搭接的风险。
第二，设计时要对墙体的实际受力情况进行全方位的分析，从水平和竖直方向来综合判断，比如在水平方向就需要考虑弯矩和剪力。而且事先的准备工作有助于后期的设计完善其标准和要求。
第三，一定要注意的是要进行调整超限，仔细按照以下标准来保证设计方案的完整性：
1.为了不出现剪力和弯矩超过上限值的情况，连梁跨高比值需要绝对不小于2.5。
2.连梁跨高比值 的情况下，需要对整体设计进行把握，按照框架梁的设计要求来控制刚度，切勿随意缩减刚度。
3.在5 连梁跨高比值6 时，需要对刚度进行适量的折减以保证剪力和弯矩不超过上限值[3]。
第四，在剪力墙的设计中需要结合整体的工程造价考虑其建筑成本问题，本着有效控制成本的原则，在施工过程中可结合实际的工程，需要通过应用性能较好的原材料或者先进的机械设备，以及施工技术来达到节约生产成本的目的。
(二)剪力墙设计要点
首先剪力墙的结构设计是建筑结构设计的重要关键部分，对剪力墙结构进行规划是需要结合其墙体结构的优点，努力地在建筑结构设计中发挥出协同叠加产生的整体效应。除了讲究安全性和抗震性的同时，还需要保持对称和均匀，结合相关的物理力学知识使内外剪力墙可以对直拉通互为辅助。而从墙体本身的角度来说，其厚度的控制以及专业的配筋环节是影响他其安全及抗震性能发挥的主要方面，不同级别的抗震要求，其配筋操作的要求标准也有所差异，进而墙的厚度也会有所不同，在配筋操作时，一定要注意掌握好配筋率这一关键性的衡量指标。
其次对数量上的要求不宜安排得过多，实际上为了保证建筑的自重合乎地质条件的承载力和要求，剪力墙的安排数量是一定要根据实际情况来进行安排的，其目的是配合对自然灾害的荷载防护，那么就要配合实际的自然条件来考虑。
再次，剪力墙的边缘构造设计。通过大量的理论研究和实践经验发现，在剪力墙的设计过程中，墙体的截面形式会对剪力墙的整体质量造成很大的影响，因此，通过在墙体边缘增加端柱的方式，可实现建立约束边缘构件的目的。对建筑结构抗震能力的提升也具有一定的促进作用。
最后，为了保证建筑整体的抗震性，一定要秉持以实际要求出发来配备连梁以及墙身的钢筋，切不可自己揣测所需用量，一般建筑在通常情况下的抗震等级要求是针对四级地震的，所以剪力墙在水平和竖直方向上所要达到的配筋率就应该至少有0.2%，并且有必要将墙身钢筋的配筋率设计到0.25%以上，以加强抗震性能[3]。其实施中的注意事项包括，折减连梁结构的刚度。由于受力的原因，水平作用力比较容易造成墙体的裂缝，通过折减刚度可减低裂缝情况的发生率。另外，剪力墙的洞口宽度需要适当进行增加，同时，要对连梁的高度进行减小控制。最后，合理控制剪力墙的厚度，在保证建筑物整体刚度的前提下确保连梁的承受力与宽度呈现正比关系。
四、剪力墙的计算方法
剪力墙的计算方法有很多种，设计师可以根据实际需要并结合计算方法的优势来进行选择。例如其中材料力学分析方法通常是运用在整体墙和小开口整体墙上的，因为相对来说这两种墙的法向应力是基本呈线性分布的；连续化分析法因为限制条件比较多而较少应用，但在符合条件的情况下在计算上面是十分便利的；有限条法和有限元法的精确度会比较高，而且有限条法可以和连续化方法结合使用[4]。
五、结束语
设计师在建筑结构设计方案中运用剪力墙结构设计的时候，首先我们要考虑剪力墙结构是否适合该建筑，其次要在坚守原则的基础之上对剪力墙结构的实际应用进行创新，并且要令剪力墙的结构设计能够符合企业要求的资金投入要求，考虑其设计是否能满足在满足经济条件的情况下达到建筑的各项要求。未来剪力墙的发展市场潜力还比较大，在人们普遍追求舒适度和安全美观齐备的当下，努力完善具体的结构设计和将其实践应用和投入市场，相信一定能够获得不少的收获。
参考文献：
[1]杜靓. 建筑结构设计中剪力墙结构的运用[J]. 建材与装饰,2017,(44):62-63.
[2]袁春红. 剪力墙结构设计实例解析[J]. 建筑,2017,(15):44-45.
[3]黄建明. 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的实践分析[J]. 建筑知识,2017,37(16):3-4.
[4]戴茂辉. 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J]. 建材与装饰,2017,(27):89-90.
论文作者:黄文治
论文发表刊物:《防护工程》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/7
标签：剪力墙论文; 建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 结构论文; 墙体论文; 弯矩论文; 《防护工程》2018年第3期论文;