剪力墙结构设计要点分析

剪力墙结构设计要点分析田稷（甘肃省建筑科学研究院（集团）有限公司，甘肃兰州730000）。引言剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种结构在高层建筑中被大量运用。剪力墙的结构主要是由墙肢和连梁这两种结构组成,并且这两种结构分别有着不同的抗震性能和不同的建筑刚度，因此，在进行建筑工程结构设计时，为了更好地展现出剪力墙结构的运用价值，设计人员需要有效把控设计的核心要点，以保证剪力墙结构设计可以符合建筑工程建设的整体质量要求。1剪力墙结构优缺点剪力墙结构是建筑物的核心支撑结构，有着显著的应用优势，也存在一定的缺陷问题。1剪力墙结构的运用优势（1）剪力墙结构设计科学性较强，且建筑成本较低。在保证剪力墙结构品质，完善建筑功能的同时，可控制工程建设成本。（2）剪力墙结构的刚度表现优异，结构功能相对完善，可以承载多种类型的负荷。（3）在建筑工程中，剪力墙结构与分割墙体的结合运用，可有效拓展建筑物内部的可利用空间，使其兼具美观性与实用性。1.2剪力墙结构的运用缺点（1）由于剪力墙结构的刚度优异，倘若遭遇外力影响，便会展现出自主防御的特性，在相互作用力的影响下会导致结构出现变形情况。（2）剪力墙结构中的框架设计，会一定程度上造成墙体结构自重的提升，留下一定的安全隐患。（3）剪力墙施工成本相对较低，尽管可实现工程材料的节约使用，不过整体结构的延续性仍待提升。2剪力墙结构的主要类别1实体类剪力墙实体类剪力墙是指建筑结构设计中没有洞口的剪力墙，此类剪力墙的平稳性与负荷承载力较为优异，一般不会产生品质问题。小开口整体剪力墙此类剪力墙设计中留有洞口，洞口通常在剪力墙整体结构约15%的面积以内，这对剪力墙结构的负荷承载能力带来显著影响，连梁会产生反弯的情况。联肢剪力墙联肢剪力墙结构中设计有面积较大的洞口，这会对墙体结构的完整性带来显著影响，无法有效保障剪力墙的负荷承载能力。壁式框架剪力墙壁式框架剪力墙结构的洞口所占面积更为突出，墙体结构所受到的影响也更为显著，除去梁柱之外，其他交错区域会产生一定的变形情况,剪力墙结构也接近框架的内力分布，其结构设计有待完善。3剪力墙结构设计的原则1拉通对直建筑结构设计时，剪力墙中涉及的门窗与洞口需保证上层与下层结构的全面对齐，有效设计好结构的传力途径，全面提升剪力墙结构的防震水准。剪力墙结构需沿着轴线拉通对直，并且需全面规避重叠等情况的出现，以保证整体建筑结构功能的完善性与后期使用的平稳性。3.2竖向贯穿竖向剪力墙需保证由上到下，实现总体上的结构贯穿。一般在剪力墙竖向出现变动时，剪力墙墙体厚度也会有一定程度的改变，可借助控制剪力墙单元刚度的方法来控制抗侧刚度，规避刚度的突发性变化对抗震性能的影响。洞口开设控制尽管开洞会影响剪力墙的负荷承载能力，不过某些较长的剪力墙结构,需借助开设洞口来分担墙体所承受的负荷载，洞口之间借助弱梁接入,不过墙肢一般控制在8m的范围内，不能太长。建筑高度匹配在剪力墙结构类型挑选时，要合理设计剪力墙结构型式，以匹配建筑整体荷载，规避受力不均衡问题的出现。控制墙肢平面的外弯矩伴随工艺与材料的持续改进，控制墙肢平面外弯矩的举措更加多样化,可借助提升竖直方向墙体体量的举措，对墙肢平面外弯矩进行全面把控；也可通过提升砖垛体量，来控制梁端所带来的负荷压力。倘若墙体截面相对有限，则可规划成较链连接的模式，也可有效控制墙肢平面的外弯矩。4剪力墙结构设计的要点分析墙肢的厚度与长度设计剪力墙墙肢的长度与厚度，对整体结构的质量及后期稳定性有显著影响。因此，剪力墙结构规划设计时，要充分结合工程项目实际情况,从剪力墙结构的刚度层面来考虑，确定墙肢的长度与厚度［1］。一般而言，高层建筑物内部剪力墙结构的墙肢体厚度需要控制在20cm范围内，保证与填充墙的厚度相同。高层建筑基础深埋在抗震设防区,除岩石地基外，天然地基上的箱形和筏形基础埋置深度不宜小于建筑物高度的1/15；桩箱或桩筏基础的埋置深度（不计桩长）不宜小于建筑物高度的1/18,墙体的整体高度也需在5m之上，墙肢厚度需要超出填充墙的整体厚度；下墙肢的整体长度不大于8m,下跨的高度需高于6mo抗震墙的厚度需要依据工程建设标准要求来科学规划，通常而言，倘若抗震性能需要达到一级水准，则其厚度则必须提升到16cm之上；倘若需要达到四级标准，则墙体的厚度则需至少保证有14cm。合理设计剪力墙的配筋在《混凝土结构设计规范》中有着明确的要求，抗震等级为一〜三级的剪力墙，竖向以及水平分布最小配筋率大约为0.25%,某些框支剪力墙底部增进部位的配筋率也需要符合0.3%的标准。在实际工程项目规划中，若建筑物体量较大，则需要提升水平配筋率，尤其是在梁结构等区域［2］。连梁的规范化设计建筑物内部剪力墙结构中，接入墙肢的便是连梁，在水平负荷载力作用下的墙肢会出现弯曲的情况，导致连梁端部产生转角，并产生内力，导致墙肢的性能出现一定程度的下降，因此，应从调控墙肢受力模式进行改进。而针对某些未调配连梁的剪力墙结构而言，在规划设计阶段，需要把控以下核心环节［3-4］。（1）折减连梁刚度。连梁的跨高相对有限，与连梁接入的墙肢刚度突出，在水平力作用下，会出现较大的内力，容易引发连梁裂缝问题，导致总体刚度下降。因此，在剪力墙结构设计中，需合理折减连梁的刚度，针对高层建筑内部结构，需借助弹性刚度来进行研究整体的解析。不过抗震规划中的剪力墙结构连梁刚度相比墙体较低，所承载的弯矩会较为可观，配筋无法有效运作。通常情况之下，设防烈度相对较低，可全面控制折减，而相反则会导致折减的增多，不过折减系数要不低于0.5,以保证连梁承载负荷性能的平稳性。（2）拓宽洞口的宽度。在全面控制连梁高度的同时，提升洞口的整体宽度，可全面控制连梁刚度，同时由于结构刚度的全面下降，也让地震作用对结构起到控制作用。（3）增加剪力墙厚度。全面提升高层建筑内部剪力墙厚度，等同于提升了连梁截面的宽度，这不仅会提升结构的刚度，提升地震所引发的内力，同时会让连梁的宽度与负荷承载力呈现正比关系。若剪力墙的整体厚度提升，在应对地震突发产生的巨大内力时，则不能依据其厚度有效分散到剪力墙，可能会引发连梁抗剪承载力超出标准的情况。所以，在具体规划中，需要依据工程建设的具体需求，开展有针对性的调控，以切实保证剪力墙的效果，实现建筑整体结构的平稳性。墙体的防震加固设计剪力墙结构的主要构成部分是墙体，墙体是承载压力的基础。在墙体设计中，要严格依据国家标准，开展钢筋配比计算，需要对纵向和横向的承载能力进行系统化验算，使钢筋调配比例达到标准的防震需求[5]。同时，在建筑抗震结构设计中，剪力墙的倾斜力矩比例应控制在40%范围内，在地震力作用之下，可通过扭转作用，将地震的负面影响控制在较低的范围。依据工程建设标准，横梁剪切需高于2.5的基础标准；同时，要特别把控好实际的跨度标准,在跨高比超出6时，接头的刚度会受到显著影响，导致剪力墙出现超负荷承载力情况。因此，也应全面作好跨度设计。5结束语随着建筑工程项目建设规模及复杂程度的扩大，对建筑的功能性要求也随之提升，设计人员应积极学习先进经验，结合实际应用，在剪力墙结构设计工作中开展持续的优化与创新，从而提升剪力墙结构的质量与安全性。未来在剪力墙结构设计时应从以下两个方面做好优化工作。(1)剪