吴瑜
浙江天工装饰工程有限公司 311100
【摘要】社会经济的快速发展为建筑行业的成长创造了良好的条件，随着经济条件与生活水平的提升，人们对建筑的质量和功能提出了更加严格的要求。为保证建筑结构的安全性、牢固性，尤其是对抗自然灾害的能力，必须不断优化和完善剪力墙结构的设计，从而保证建筑结构较强的抗震性和较高的刚度。本文结合剪力墙结构的概念、设计原则与实际应用，分析剪力墙结构在建筑结构设计中的应用，为相关的研究与工程实践提供借鉴。
【关键词】剪力墙；建筑结构设计；应用
建筑行业的发展受到居民需要的重要引导，随着对建筑的质量与功能要求的不断提升，建筑行业，尤其是建筑结构设计，必须对建筑结构的稳定性和安全性设计进行优化和完善。因此，剪力墙结构应运而生，剪力墙结构在减少用钢量的同时，保证了更好的抗震效果。控制了施工成本，有具有较强的实用性和可操作性，因此在建筑结构设计中受到广泛应用。剪力墙结构的设计关乎建筑的抗震性能与稳定性，关系到居民的生命财产安全，因此，探究剪力墙结构设计十分必要。
1 剪力墙的基本概念
剪力墙又称为抗风强或抗震墙，顾名思义，在受到大风或地震等侵袭时，剪力墙能够减小墙体的负荷，阻止自然环境对建筑造成破坏。剪力墙结构是把传统的建筑结构中的梁和柱用钢筋混土代替，剪力墙主要依靠钢筋混凝土板和混凝土墙面实现作用力传递，从而负荷各种负载造成的内力。剪力墙结构作为一种建筑设计结构，能够承受水平方向和竖直方向的作用力，对于高层建筑结构的设计起到了重要作用。
剪力墙在房屋结构中的作用主要是作为建筑物的核心支撑结构，负责各种荷载。剪力墙所承受的荷载包括竖向的重力和水平方向的由于地震或大风造成的作用力，剪力墙的结构使得墙体和楼板形成完整而坚固的受力整体。与此同时，由于剪力墙所采用的材料是钢筋混凝土，限制了空间的分配和使用，且设计和施工难度较高、材料耗费多，因此，在商业建筑或办公建筑中的应用不够广泛。
2 常用的剪力墙类型
普通的建筑结构分为框架式、混合式和剪力墙三种结构，剪力墙结构具有最优越的应用效果，因此在建筑中使用范围最广。如表1所示，剪力墙结构通常分为四种，这四种类型的剪力墙除了实体墙，都可以进行墙体开洞。
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2.1 实体墙
当门窗洞口没有或很小、数量很少时，或门窗与洞口的面积之和小于剪力墙面积的15%，且保证洞口与墙面的相对位置设计合理可以忽略，称为整体剪力墙，即整体墙。
2.2 小开口整体墙
整体小开口式剪力墙需要开口，但对开口的大小和位置同样有设计标准，保证开口面积不超过剪力墙整个面积的15%。而整体小开口的剪力墙不同于实体墙，其变形方式是发生弯曲。墙体在受力发生弯曲过程中容易发生质量突变，且墙肢会出现局部弯矩。
2.3 连肢剪力墙
连肢剪力墙指剪力墙的墙体开洞且开洞面积大，或墙体上的洞口列状分布。连肢剪力墙的受力特点类似于整体上小开口整体墙。但与小开口整体墙不同，连肢剪力墙的墙体的弯矩处不会发生异常。
2.4 壁式框架剪力墙
壁式框架剪力墙指剪力墙墙体上的开洞尺寸很大，而墙肢线上的刚度接近于剪力墙墙体的连梁线刚度，壁式框架剪力墙为剪切型变形，壁式框架剪力墙的受力特点类似于框架结构。
3 剪力墙结构设计的基本原则
剪力墙的设计必须重视基本概念的设计，严格遵循如表2所示的相关原则，合理设计剪力墙结构的宽度与长度，确定轴压比等重要参数。保证设计方案的最佳效果，保障建筑结构的安全性和经济性。
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3.1 科学设计墙体受力
剪力墙结构设计必须对墙体结构的具体受力情况进行探究，考虑到墙体不仅要承受弯矩的剪力以及水平剪力，还要承受竖直向下的压力。因此，设计剪力墙结构必须建立在深入探究具体受力情况的基础上，既要保证墙体的强度，还要实现墙体的使用价值。
3.2 关注平面内搭接
由于剪力墙结构的特殊功能使得剪力墙在同一平面内要承受更大的承载力，并且要求更大的刚度，而平面外的承载力与高度需求不高。因此，如果剪力墙连接平面外的梁、墙，则平面外的连接强度必须保证搭接的稳固性以及建筑结构的安全性。
3.3 最小剪力系数调整原则
剪力墙的设计，必须遵守最小剪力系数原则，在设计与施工过程中，由于剪力墙的存在，使得建筑物抗震能力增强，必须遵守最小剪力系数原则。而为了减轻建筑物自身重量，需要控制剪力墙的数量，或对剪力墙进行大开间处理，提高剪力墙侧向刚度，使楼层之间的最小剪力系数得到有效调整，有助于控制施工成本，且保证剪力效果。
4 剪力墙结构的应用
4.1 墙面规划设计
在建筑设计中，尤其是剪力墙设计，必须保证墙面的结构重量与刚度强度相匹配。除了保证墙体均匀、对称等基本要求之外，还需要考虑主轴的双向性与多向性。具体而言，为保证抗震、抗风的功能，如果剪力墙震动幅度较大，会导致韧性较低，为合理平衡这两个因素，可以通过应用剪力墙侧向刚度计算公式进行确定。在实际应用中，剪力墙的设计还要考虑施工工期和施工成本的投入以及安全问题与质量问题等，从而对剪力墙的结构进行科学合理的规划。
4.2 边缘构件
剪力墙结构的边缘构件分为有约束边缘与无约束边缘两种，无约束边缘的剪力墙构件会导致楼层间的位移角度发生偏差，直观看来，会导致结构的抗震能力变差，降到有约束边缘构件剪力墙的80%。同时，矩形截面的极限承载力降到有约束边缘剪力墙的60%。有约束构件的剪力墙具有更好的可靠性和稳定性，为保证剪力墙设计的合理性，需要综合考虑剪力墙的轴压比大小与等级，根据实际的功能需求和性能指标确定边缘构件的应用，从而选择边缘构件的类型。
5 小结
总而言之，剪力墙功能的实现依赖于科学合理的设计原则，为保证剪力墙结构设计的可行性和有效性，必须对施工现场进行实际分析，从而对剪力墙结构设计方案不断优化。还需要增强设计方案的创新性，设计人员应当加强学习，从而为剪力墙结构设计赋予更强的生命力，更好地服务于建筑行业。
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