建筑工程设计中的剪力墙结构设计探讨

高岩

12010219820224****

摘要：建筑工程结构设计中最重要的要求是结构稳定、建筑安全，而对于建筑结构设计来说，剪力墙结构设计的可靠性以及准确性是整个建筑工程项目中的最主要基础。从建筑应用实际情况来分析，剪力墙结构的整体性非常强，其自身刚度较高，并且抗震效果非常好，最为关键的是成本非常低，所以被大量的应用到建筑工程项目中。为此，深化剪力墙结构设计研究势在必行。

关键词：建筑工程设计；剪力墙结构；结构设计

1剪力墙结构设计中的基本原则

1.1连续性

剪力墙是建筑结构中，用于结构分隔和维护的构建，其主要功能是竖向承重和水平抗侧，是整个建筑结构中承重的主要结构，对于整个建筑的质量和稳定性都会产生重要影响。所以在剪力墙设计的过程中，为了提高其功能性，保证剪力墙结构的有效发挥，就需要提高剪力墙设计的连续性，要自上而下，进行剪力墙的延伸，将上下层的剪力墙联系在一起，形成一个统一的整体，这样不但能够提高剪力墙的功能，同时还可以防止剪力墙由于刚度变化而出现侧移，提高剪力墙的承重性能，保证剪力墙的稳定性，提升其抗震性能。在设计师，设计人员可以在剪力墙的部分高度方向与墙肢方向上，通过增加墙体厚度或使用混凝土的方式，提高其强度和抗侧能力。

1.2墙体受力分析

剪力墙是整个建筑结构中重要的承重结构，剪力墙的结构设计，需要考虑到其在具体使用过程中的受力情况，因此在进行剪力墙设计之前，要求设计人员先对墙体进行受力分析，对建筑的结构进行分析，在此基础上分析剪力墙使用过程中可能受到的水平方向的弯曲力和剪力，以及竖向的压力，了解剪力墙设计的要求和标准，在此基础上进行设计，能够有效提高剪力墙的质量和功能性。

1.3墙体延性

墙体的延性是剪力墙结构稳定性的重要影响因素，保证了墙体的延性，就能够提高剪力墙结构的稳定性。剪力墙在具体的设计和施工中能够发现如果墙体过高或者过薄，就会在连梁应力的作用下出现拉伸或弯曲的问题，给整个剪力墙的结构带来严重的破坏，使剪力墙结构无法发挥出应有的作用。所以在进行剪力墙设计时，要求设计人员必须基于墙体的延性，对墙体的高宽比和强度比进行控制。尽量设计出较长的墙体，或者将完整的墙体分割为几部分，这样可以有效防止弯曲和形变问题的发生。

2剪力墙的计算方法

2.1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。

2.2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。

2.3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。

2.4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，其结果的精确度还是符合要求的，但由于假定条件很多，导致其使用范围受到限制。

3建筑工程设计中的剪力墙结构设计

3.1墙体受力分析

剪力墙的受力分析可以为设计和施工建设提供重要的数据支撑。首先，根据建筑体可能受到的力的影响，可以分为水平、竖直和其他方向，在设计时必须充分考虑多种受力情况充分保障设计的合理性。一般由于地震和风力等因素对建筑体造成的力的作用主要是在横向。横向的建设强度可以保证建筑体不容易发生变形和弯折等情况。竖直方向的影响主要来源于建筑体本身的重力等因素的影响，要求强调墙体建设的强度，满足高层建筑的负重需求。根据力的分解原理，其他方向上的受力也可以较好地分解为上述两个方向进行处理。其次，墙体的受力与所选择的建筑建材之间也有一定的关联，高质量的钢材可以提升墙体的韧性。设计人员需要对市场上常见的建材品质进行了解，结合建设需求合理设计，在维护建设单位实际效益的同时，以保证建筑体的剪力墙施工质量。

3.2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。

3.3超限调整分析

对于剪力墙的设计可以从最小需求点出发展开需求分析，能够更好地兼顾建筑建设的经济性和实用性。首先，建筑体的高度对承重的抗力的需求之间存在着同一性的问题，在进行楼层之间的剪力墙建设时需要按照高度的提升适度增加。随着楼层的升高，剪力墙的抗震设计需要适当增加，并从最小需求出发逐渐提升，能够更好控制在不同方向的抗力。其次，建筑体也是一个整体，在设计时不能仅仅考虑相邻两层之间的建设结构，还需要通过对建筑体的全面分析将受力情况进行拆解，使建筑体整体能够呈现出较强的抗剪力效果。根据浅析受力分析的结果对墙体建设负重限额进行适当的上调，更有利于延长建筑体的使用寿命。

3.4墙体厚度设计

剪力墙的墙体厚度不能随意设计，必须要结合受力分析和实际情况计算后得到结果。首先，剪力墙中需要开洞或添加构件，在设计厚度时要保证不小于边缘构件的宽度，否则构件在浇筑后有暴露可能会存在安全隐患。边缘构件是一个能够稳定剪力墙水平、减少位移的零件，需要提前加装在墙体模板中再进行混凝土的浇筑施工。过宽的构件无法放置在模板内，要求设计人员合理选择尺寸。其次，国家的建筑建设标准中对于不同形式的剪力墙有一定的厚度限制，如短肢墙体的厚度不得小于18cm，受力后墙体的形变位移不能超过10cm等。要求设计人员对相关的建设规定要求有一定的了解，并能够灵活运用个人设计经验。

结束语

在整体建筑工程中，剪力墙结构发挥着重要的作用，其优点显著，适用于高层住宅中。因此，建筑工程人员要对剪力墙设计内容有个明确的了解和分析，在此基础上，通过设计实践有效的提升我国建筑工程整体水平，保证工程质量。

参考文献：

[1]陆兴锋.高层建筑抗震设计问题探讨[J].住宅与房地产,2020(36):77+90.

[2]卢桂铭.试析民用建筑工程设计管理策略[J].居业,2020(12):138-139.

[3]王丽.建筑结构设计中的概念设计及结构措施[J].陶瓷,2020(12):110-111.