建筑剪力墙结构设计优化策略研究

建筑剪力墙结构设计优化策略研究

陈明

武汉开来建筑设计股份有限公司 湖北 武汉 430000

摘要：现如今，随着我国经济水平的提高，人们对居住建筑的安全性等要求越来越高，而剪力墙结构有着整体性能良好、抗震能力较好、弹塑性形变能力优秀、侧向墙刚度高等优点，因此被广泛运用在各类建筑物中。即便如此，剪力墙结构依旧是建筑结构设计中的一部分，有个别建筑结构是无法与剪力墙结构匹配的，建筑工程设计人员还需要结合具体工程项目情况，适宜地将剪力墙结构设计方案融入建筑工程整体结构设计方案中，最大程度地保障建筑物主体结构设计的统一性、有效性和整体性。

关键词：建筑；剪力墙；结构设计；优化策略

引言

现阶段，我国社会经济和科学技术发展水平不断上升，同时也在很大程度上推动了建筑领域的快速发展，特别是对建筑结构设计方面的要求更为严格，以往传统模式下的建筑结构设计已经无法满足当前人们提出的设计要求，这就需要建筑结构设计者基于社会大众要求，对原有建筑结构设计进行相应地创新。就此本文基于剪力墙结构，探究其在建筑结构设计中的应用策略，具有一定的现实性意义。

1建筑剪力墙结构总体认识

1.1建筑剪力墙结构概述

一般来讲，建筑剪力墙结构是由多重横、纵钢筋混凝土墙及楼盖所构筑的空间结构，其墙体具备抵抗外界风力荷载及地震引发的水平荷载和竖向荷载的作用，从其功能作用的一般意义讲，建筑剪力墙又称为抗震墙。在现代建筑工程中，建筑剪力墙是高层建筑的常用结构形式，由于建筑剪力墙的作用，其自身平面内的刚度大、强度高，受水平作用力影响弱，墙体侧移不易发生。因其具备抗风、抗震的作用，被广泛应用于高层建筑结构建设中。在现实建筑构造中，建筑剪力墙多采用现浇或预制件组装的形式，以钢筋混凝土的形式进行剪力墙浇筑，与梁、柱结构一同浇筑，以保障剪力墙的强度和稳定性。

1.2建筑剪力墙结构的特点

剪力墙是建筑物或构筑物结构的主要承载构件，同时，在建筑物构建中扮演着分割墙和围护墙的角色，因此，墙体的布置与分配必须同时满足建筑平面布置和结构布置的双重需求。剪力墙结构具有突出的承载能力、整体性和空间作用，与一般的框架结构相比，在抗侧力方面性能更佳，因此，多用于中高层建筑结构体系中。剪力墙结构的突出特点在于其侧向刚度大，水平荷载对其的侧移影响小，但其也存在一定的结构缺陷，剪力墙间的间距受到一定的空间限制，在大空间建筑结构形式中的抗力作用无法体现。因其结构自重大、灵活性低等特点适用于住宅、公寓、旅馆等一般建筑物中。剪力墙结构的楼盖结构一般以平板的形式存在，可不设梁结构，相对空间利用比较好，在一定程度上可节约层高。

2建筑剪力墙结构设计优化策略

2.1平面布置分析

剪力墙整体是一个平面性的墙体，以此作为研究对象展开布置分析工作十分重要。一方面，通过双向布置设计的方式可以较好地提升剪力墙的实际抗力和承重效果，使其呈现出加倍的稳定效果。双向布置的理念可以节约一半的室内空间，对于提升空间利用率和增加施工企业的经济效益有较大帮助。墙面布置要尽量保持对称的原则，不仅可以满足实际的承重要求，也更加符合国人的建筑审美需求。另一方面，剪力墙的平面中心要和房间整体的轴线保持一致，并在建设时要保证施工的均匀性，使墙体能够更好地分散受到的剪力作用。对于一些面积较大或高度较高的建筑体，剪力墙墙肢的长度过长也可能会引发安全隐患，可以在其上选择合理位置剪开，使其形成一连串的联肢墙，更有利于保证稳定性。

2.2合理设计剪力墙厚度与形状

在剪力墙结构设计过程中，做好厚度设计非常重要，且在实际设计过程中，还需要考虑诸多影响因素，比如剪力墙肢轴压比、配筋计算等因素，只有保证剪力墙墙厚度设计的合理性，才能有效强化建筑结构整体的延性。因此在具体设计过程中，应注意剪力墙底部，应适当加大厚度，有利于轴压比的缩小。与此同时，还应注意设计好剪力墙的形状，通常而言，在建筑结构设计中，很少采用“一”字型结构形状，而是将剪力墙设计成“L”型或“T”型等形状，更有助于提升剪力墙稳定性。若实际的建筑工程需要用到“一”字型剪力墙，那么在实际过程中，在剪力墙与外梁进行搭接时，可以采用双向搭接的方式，能够增强“一”字性剪力墙的稳固性。值得注意的是，在建筑整体结构中，剪力墙是最为重要的承重结构，因此在具体设计过程中，除了要考虑轴压比、形状等因素，还应注重提升剪力墙结构承受荷载能力，在具体设计过程中，可以采用剪力墙稳定验算公式进行计算，如果墙体受力变化比较小，可以适当增加剪力墙截面，更有助于剪力墙荷载承受能力提升。当剪力墙需要进行梁体搭接时，应注意控制好钢筋锚固长度与截面面积，钢筋横截面不宜过粗，以确保墙肢有着足够的厚度满足钢筋锚固需求。但总的来说，剪力墙不宜过厚，否则会压缩建筑内部空间，一般在20cm厚度即可，同时在剪力墙底部加强部分，厚度应在25cm以上，可以结合实际墙肢轴压比与剪力墙稳定性要求来灵活调整。

2.3做好剪力墙中大墙肢处理

建筑在建设完工后，受风荷载以及其他荷载的影响，自身需要承受比较大的剪切力，长期以往，容易导致剪力墙形状出现变形，比如原本剪力墙为细高状，长期受剪切力的影响，后续逐渐变成弯曲状。为避免出现这一问题，在设计剪力墙的过程中，应注意增强剪力墙结构延性，能够有效抗衡剪切力，防止形状出现较大变化。如果在实际的建筑工程结构之中，剪力墙长度比较大，在设计时，可以采用开洞方式，有效实现剪力墙的分割，注意分割应均匀。通常而言，长度在8m以上我们就可以称之为大墙肢，该结构在建筑中是承受荷载的关键结构，尤其是在抵抗地震带来的集中竖向荷载发挥着非常重要的作用，因此做好大墙肢结构设计非常重要，需要加强大墙肢的稳定性，才能从根本上提升建筑的抗震性能。

2.3墙体钢筋配置

剪力墙内是钢筋混凝土结构，钢筋配置可以较好地提升墙体的韧性，需要提前进行钢筋配置后再进行浇筑施工。钢筋作为剪力墙的建设骨架，可以增加与混凝土的凝合力，在出现振动影响时也可以顺着钢结构进行传到，使整个墙体的受力更加均匀。根据建筑体抗震性能需求，0.2%的钢筋用量可以较好对抗四级地震对建筑体造成的影响。而不同的剪力墙结构的配筋量也有一定的差异，如孔洞开挖较多的墙体应当适当增加钢筋结构的引入以维持墙体的韧性。设计人员要根据剪力墙的压力进行计算，根据计算的结果适当增加一些钢筋用量基本可以满足需求。由于剪力墙的形状和厚度都是固定的，如果盲目增加钢筋的用量会占据一部分混凝土的浇筑体积，并增加墙体本身的重力。在计算时不仅要考虑建筑体的重力影响，还需要考虑到剪力墙自重问题。

结语

综上所述，从根本上来讲，建筑结构设计质量好坏，与建筑结构的安全稳定性有直接联系，因此设计者在进行建筑结构设计过程中，应该明确剪力墙结构设计是整个建筑结构设计中比较重要的内容之一，从中意识到其对整个建筑结构而言的设计优势，基于设计质量基础，结合建筑实际来优化剪力墙结构，将人们对建筑结构设计提出的要求考虑其中，科学进行剪力墙结构设计，一方面保障整个建筑结构在实际使用中的安全性，另一方面在于满足人们对建筑结构设计的美观要求。

参考文献

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[3]吕洪建.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].房地产导刊，2020（14）：38.