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摘要：建筑结构设计中，剪力墙结构设计得到了很大的应用，本文对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用进行研究。
关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用
中图分类号：S611文献标识码： A
前言
剪力墙结构的建造高度高于框架结构，在现代高层建筑中，很多房间的分隔墙多，而现浇的剪力墙结构，能够很好的将隔墙与承重墙合二为一，相对来说更加经济。另外，采取先浇剪力墙结构，能够使室内的结构更简洁，外型美观、便于室内布置。
一、剪力墙概念
由于剪力墙的宽度尺寸以及高度等都比较大，但是其厚度却相对较小，所以这样的形态特征就进一步的决定了剪力墙的受力形态以及几何特征。剪力墙的几何特征与木板比较类似，但是其强度却比木板要高得多，受力的形态与梁柱较为相似。所以，在房屋建筑的剪力墙结构之中，墙体应当是一个平面的结构，墙体在平面作用力以及竖向压力等两个外部作用的情况之下维持稳定，承受双重的力量。由于存在地震等严重的地质灾害影响，针对剪力墙的结构设计仅仅满足建筑的刚度需求和强度需求是远远不够的，还应当针对剪力墙在非弹性状态之下的能量消耗进行细致的分析，针对剪力墙反复弹性循环情况之下结构控制的核心要点进行细致的判定，力求剪力墙结构可以满足建筑结构设计的基本标准，并且满足裂开而不倒塌的功能性指标，提升建筑的稳定性。
二、剪力墙结构设计原则
剪力墙结构主要由墙肢、连梁两种结构组成，具有良好的抗震性能和较高的刚度，其在建筑结构中的主要作用是抵挡各种荷载特别是风荷载，是建筑物的主要支撑结构。为了使剪力墙结构在建筑结构中的优势充分发挥出来，必须对其进行合理设计和安排。在设计过程中，应遵循以下原则：
1、控制剪力墙的高度和宽度。对于剪力墙结构而言，其高度和宽度较大，厚度较小，在外形上类似于板状，而受力形态却趋向于柱子结构，所以应根据外形墙体长度和厚度比值进行设计，当比值小于3时，可按照柱体结构要求设计，当比值在3～5之间时，则按照双向受压结构设计，以更好满足弹性、非弹性以及延伸性等要求。
2、剪力墙结构的平面内刚度和实际承载力较大，平面外的则较小，连接剪力墙和平面外梁时容易使墙肢外弯，基于此，在设计时应尽量避免将两者相连，如果必须连接，则要采取一定的保护措施。
3、设计剪力墙结构时，必须充分考虑墙体水平、垂直方向上的作用力以及墙体整体结构作用力，同时，计算正截面承载力，并按照斜截面受剪承载力进行分析和验算。若墙体所受负荷作用比较集中且大，应计算出局部受压承载力。
三、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
1、剪力墙墙肢长度的确定
墙肢的长度指的是整个剪力墙的截面高度，此参数的确定对于保证剪力墙结构稳定性和外观的协调性有着巨大的作用。一般情况之下剪力墙墙肢长度需要控制在八米以内，而在剪力墙结构之中为了进一步的确保墙体构造的延伸性，合理的避免外力对于墙体的损坏，还可以将宽度和高度比例相差较大的部分采取弯曲设计的形式，设计成延伸性的剪力墙，合理的避免了弯曲对于墙体造成的损害。但是在实践设计之中部分建筑的墙体长度比较大，所以为了进一步的确保剪力墙的墙体宽度和高度之间的比值，需要采取开洞的方式，将墙体分隔成为连续的、均匀的、长度比较小的连续肢墙，针对其开洞的设计应当采取弯矩约束比较小的弱连梁的设计形式，来增强墙体的结构稳定性和刚性。
2、确定剪力墙设置的厚度
根据国家的建筑设计规范的要求，在进行剪力墙的设计时，它的截面尺寸要满足建筑物抗震等级的要求。墙面的厚度要根据整体的抗震等级要求进行设计，墙体的底部要加强厚度，保证在200mm以上，其他部位的厚度要保持在160mm以上，在独立剪力墙的设置中，墙体底部的厚度要設置在180mm以上。
3、合理优化剪力墙的外形及尺寸，设计最佳比例的剪力墙结构。
在高层建筑的剪力墙设计过程中，需要特别注意保证其结构的竖直方向和水平方向具有最佳的刚度和载荷分布，尽量将剪力墙的墙肢截面高度设计为比8倍墙厚稍大，两间合并布置应选择大开间剪力墙，否则应尽量避免按照开间布置，以满足竖向载荷传递需求。剪力墙的形状设计应该尽量选用有利于剪力墙结构稳定性的“L”形和“T”形两种，这种结构同时能够保证剪力墙具有较好的侧向刚度，减轻墙体自重，减小结构体积，降低工程投资额度。根据工程设计经验，剪力墙中以“L”形及“T”形设计最为常用，当一个方向的剪力墙符合一般剪力墙设计要求时，另一个方向的剪力墙不宜设计过短，以免出现较大的配筋，因此应该控制在1m左右，并且墙端暗柱配筋应以接近构造配筋为佳。
4、连梁设计
剪力墙结构中的连梁是连接墙肢与墙肢之间的梁。当剪力墙受到水平荷载的时候，墙肢可能会出现扭曲情况，连梁装置则能够均衡墙肢的水平负荷力，改善墙肢受力状态，对墙肢起到了一定的约束和稳定作用。可见，墙肢之间的连梁对整个剪力墙结构都具有重要作用，在剪力墙结构设计中是不可或缺的环节，一旦设计失误或是不合理，必然会对剪力墙结构的设计带来不良影响。所以，在进行连梁结构设计的时候，设计师应按照相关规定适当折减连梁结构刚度和高度，适当增加其跨度，从而降低结构刚度，完善抗震结构的设计，缓解地震作用的对剪力墙结构的影响。另外，为了进一步提高结构的承载力和抗震性能，设计师也可适当增加剪力墙结构厚度，增加连梁截面，使连梁装置的作用得到最大限度发挥。
5、配筋设计
应该根据剪力墙的厚度来进行配筋设计，墙厚小于14cm时，应该采用双排配筋；当墙厚为40cm～70cm时，应该采取三排布置配筋；而当墙厚大于70cm时，则应该采用四排配筋，而且应该将受力主筋均匀的布置成排。在一、二、三、四级抗震设计以及非抗震设计时，剪力墙的竖向与水平分布筋配筋率应该不小于0.20%，钢筋直径应该不小于8mm，其间距应该不大于30cm。对于部分框支剪力墙结构，抗震设计时加强部位的配筋率应该不小于0.3%，钢筋直径应该不小于8mm，间距应该不大于20cm；非抗震设计时应该不小于0.25%。房屋顶层剪力墙、楼梯间、电梯间剪力墙、端部开间纵向剪力墙的配筋率应该要控制在0.25%以上，而且钢筋的布置间距不应大于20cm。
6、边缘构件设计
剪力墙的边缘构件可以分为构造边缘构件以及约束边缘构造两种，这两种构件的设计方法也不一样，合理的边缘构造设计可以使得剪力墙结构更为合理。约束边缘构件主要有暗柱、端柱以及翼墙。这些边缘构件的作用与砖混结构中的约束住一样，当结构刚度比较小时，在地震作用下层间位移及定点的位移就会较大，此时边缘构件也就起到相当大的约束作用，因此，要适当增大暗柱、端柱等边缘构件的截面尺寸与配筋。约束边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋配箍特征值应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求。纵向钢筋的配筋范围不应小于规范规定的阴影面积，其纵向钢筋最小截面面积，一、二级抗震设计时分别不小于阴影面积的1.2%和1.0%。
7、剪力墙连梁超限的调整方法。
剪力墙连梁的跨高比不宜小于2.5，如果跨高比小于2.5则容易出现连梁弯矩和剪力超过规范限值。同时规定剪力墙不宜大于8m长度，倘若长度大于8m则应选用弱连梁将其分开。在实际工程设计中，需要充分利用相关设计规范和标准，谋求最佳的工程设计方案及工程造价，例如：将跨高比不高于5的连梁和剪力墙墙肢长度进行参数优化，获得连梁跨高比为6的框架梁，而保证刚度不发生任何折减和损耗，改良之后的钢筋及混凝土用量均小于前者，降低了工程投资额度。
8、山墙墙体竖向连接节点
预制剪力墙板安装后，采用预埋单排居中螺栓的连接方式来保证钢筋以及墙板的受力性能，安装后通过现浇节点浇筑形成整体。
对于连接节点，为同时保证延性和承载能力要求，应采用延性较好、有明显屈服点、屈服强度满足承载力要求的钢筋，因此本项目采用HRB400级热軋钢筋。采用钢筋等面积代换的原则，采用大直径钢筋连接螺栓，并配合预留钢筋的间距，相应设置螺栓连接的安装孔，可以减少施工现场的湿作业，提高预制构件工厂化程度。经计算确定连接螺栓的直径为20mm，间距600mm。螺栓连接的安装孔预留在上层墙体上，并预留在外墙内侧面以方便操作，安装孔尺寸为150mm×200mm。
上层墙体待安装、校正到位后再进行灌浆施工以形成刚性连接节点，内灌注C35混凝土封闭。上下2块预制剪力墙之间预留高200mm的灌浆缝，后灌浆料，并与楼板的现浇层结合，增加连接的整体刚度，灌浆采用C30混凝土。为增加预制墙板刚度，在墙板的顶部及底部均设置200mm×250mm的暗梁。
9、连接接缝构造节点
对于装配剪力墙结构预制墙板的接缝连接，目前普遍采用的是在水平拼缝处通过灌浆套筒钢筋对接的方法，实现墙内竖向钢筋受力的连续性。灌浆套筒连接技术的原理，是通过向内外套筒间的环形间隙填充水泥浆等灌浆料的方式来连接内外2根钢筋。采用该技术钢筋受力连续，但不适用于截面宽度较小、钢筋较密的剪力墙构件。因此在设计时，采用大直径钢筋代替小直径钢筋来连接预制墙板。考虑连接处钢筋居中，这样可以不影响预制墙体的竖向钢筋的连续性，且不会削弱预制剪力墙混凝土。通过等面积代换，只需配置单排的大直径钢筋即可满足配筋要求。本项目剪力墙的接缝连接构造节点主要分为以下几种：山墙墙体竖向连接节点；中墙墙体竖向连接节点；墙板连接节点构造；预制剪力墙水平连接节点；现浇梁与预制竖向墙体连接节点。
结束语
建筑结构设计中，剪力墙结构设计得到了很大的应用，在现在，建筑的形状在不断发生着改变，同时人们对建筑的需求也在不断发生着改变，为了更好是进行建筑的设计，设计人员要不断进行创新，在建筑结构设计方面不断使用新的技术，这样能更好的发展建筑行业。
参考文献
[1]洪艳.剪力墙结构设计在高层建筑工程中的运用[J].民营科技，2014，01:140.
[2]闫旭梅.高层建筑抗震设计分析[J].科技传播.2010（08）
[3]佟盛勋.浅议短肢剪力墙结构[J].科技传播.2011（13）
关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用
中图分类号：S611文献标识码： A
前言
剪力墙结构的建造高度高于框架结构，在现代高层建筑中，很多房间的分隔墙多，而现浇的剪力墙结构，能够很好的将隔墙与承重墙合二为一，相对来说更加经济。另外，采取先浇剪力墙结构，能够使室内的结构更简洁，外型美观、便于室内布置。
一、剪力墙概念
由于剪力墙的宽度尺寸以及高度等都比较大，但是其厚度却相对较小，所以这样的形态特征就进一步的决定了剪力墙的受力形态以及几何特征。剪力墙的几何特征与木板比较类似，但是其强度却比木板要高得多，受力的形态与梁柱较为相似。所以，在房屋建筑的剪力墙结构之中，墙体应当是一个平面的结构，墙体在平面作用力以及竖向压力等两个外部作用的情况之下维持稳定，承受双重的力量。由于存在地震等严重的地质灾害影响，针对剪力墙的结构设计仅仅满足建筑的刚度需求和强度需求是远远不够的，还应当针对剪力墙在非弹性状态之下的能量消耗进行细致的分析，针对剪力墙反复弹性循环情况之下结构控制的核心要点进行细致的判定，力求剪力墙结构可以满足建筑结构设计的基本标准，并且满足裂开而不倒塌的功能性指标，提升建筑的稳定性。
二、剪力墙结构设计原则
剪力墙结构主要由墙肢、连梁两种结构组成，具有良好的抗震性能和较高的刚度，其在建筑结构中的主要作用是抵挡各种荷载特别是风荷载，是建筑物的主要支撑结构。为了使剪力墙结构在建筑结构中的优势充分发挥出来，必须对其进行合理设计和安排。在设计过程中，应遵循以下原则：
1、控制剪力墙的高度和宽度。对于剪力墙结构而言，其高度和宽度较大，厚度较小，在外形上类似于板状，而受力形态却趋向于柱子结构，所以应根据外形墙体长度和厚度比值进行设计，当比值小于3时，可按照柱体结构要求设计，当比值在3～5之间时，则按照双向受压结构设计，以更好满足弹性、非弹性以及延伸性等要求。
2、剪力墙结构的平面内刚度和实际承载力较大，平面外的则较小，连接剪力墙和平面外梁时容易使墙肢外弯，基于此，在设计时应尽量避免将两者相连，如果必须连接，则要采取一定的保护措施。
3、设计剪力墙结构时，必须充分考虑墙体水平、垂直方向上的作用力以及墙体整体结构作用力，同时，计算正截面承载力，并按照斜截面受剪承载力进行分析和验算。若墙体所受负荷作用比较集中且大，应计算出局部受压承载力。
三、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
1、剪力墙墙肢长度的确定
墙肢的长度指的是整个剪力墙的截面高度，此参数的确定对于保证剪力墙结构稳定性和外观的协调性有着巨大的作用。一般情况之下剪力墙墙肢长度需要控制在八米以内，而在剪力墙结构之中为了进一步的确保墙体构造的延伸性，合理的避免外力对于墙体的损坏，还可以将宽度和高度比例相差较大的部分采取弯曲设计的形式，设计成延伸性的剪力墙，合理的避免了弯曲对于墙体造成的损害。但是在实践设计之中部分建筑的墙体长度比较大，所以为了进一步的确保剪力墙的墙体宽度和高度之间的比值，需要采取开洞的方式，将墙体分隔成为连续的、均匀的、长度比较小的连续肢墙，针对其开洞的设计应当采取弯矩约束比较小的弱连梁的设计形式，来增强墙体的结构稳定性和刚性。
2、确定剪力墙设置的厚度
根据国家的建筑设计规范的要求，在进行剪力墙的设计时，它的截面尺寸要满足建筑物抗震等级的要求。墙面的厚度要根据整体的抗震等级要求进行设计，墙体的底部要加强厚度，保证在200mm以上，其他部位的厚度要保持在160mm以上，在独立剪力墙的设置中，墙体底部的厚度要設置在180mm以上。
3、合理优化剪力墙的外形及尺寸，设计最佳比例的剪力墙结构。
在高层建筑的剪力墙设计过程中，需要特别注意保证其结构的竖直方向和水平方向具有最佳的刚度和载荷分布，尽量将剪力墙的墙肢截面高度设计为比8倍墙厚稍大，两间合并布置应选择大开间剪力墙，否则应尽量避免按照开间布置，以满足竖向载荷传递需求。剪力墙的形状设计应该尽量选用有利于剪力墙结构稳定性的“L”形和“T”形两种，这种结构同时能够保证剪力墙具有较好的侧向刚度，减轻墙体自重，减小结构体积，降低工程投资额度。根据工程设计经验，剪力墙中以“L”形及“T”形设计最为常用，当一个方向的剪力墙符合一般剪力墙设计要求时，另一个方向的剪力墙不宜设计过短，以免出现较大的配筋，因此应该控制在1m左右，并且墙端暗柱配筋应以接近构造配筋为佳。
4、连梁设计
剪力墙结构中的连梁是连接墙肢与墙肢之间的梁。当剪力墙受到水平荷载的时候，墙肢可能会出现扭曲情况，连梁装置则能够均衡墙肢的水平负荷力，改善墙肢受力状态，对墙肢起到了一定的约束和稳定作用。可见，墙肢之间的连梁对整个剪力墙结构都具有重要作用，在剪力墙结构设计中是不可或缺的环节，一旦设计失误或是不合理，必然会对剪力墙结构的设计带来不良影响。所以，在进行连梁结构设计的时候，设计师应按照相关规定适当折减连梁结构刚度和高度，适当增加其跨度，从而降低结构刚度，完善抗震结构的设计，缓解地震作用的对剪力墙结构的影响。另外，为了进一步提高结构的承载力和抗震性能，设计师也可适当增加剪力墙结构厚度，增加连梁截面，使连梁装置的作用得到最大限度发挥。
5、配筋设计
应该根据剪力墙的厚度来进行配筋设计，墙厚小于14cm时，应该采用双排配筋；当墙厚为40cm～70cm时，应该采取三排布置配筋；而当墙厚大于70cm时，则应该采用四排配筋，而且应该将受力主筋均匀的布置成排。在一、二、三、四级抗震设计以及非抗震设计时，剪力墙的竖向与水平分布筋配筋率应该不小于0.20%，钢筋直径应该不小于8mm，其间距应该不大于30cm。对于部分框支剪力墙结构，抗震设计时加强部位的配筋率应该不小于0.3%，钢筋直径应该不小于8mm，间距应该不大于20cm；非抗震设计时应该不小于0.25%。房屋顶层剪力墙、楼梯间、电梯间剪力墙、端部开间纵向剪力墙的配筋率应该要控制在0.25%以上，而且钢筋的布置间距不应大于20cm。
6、边缘构件设计
剪力墙的边缘构件可以分为构造边缘构件以及约束边缘构造两种，这两种构件的设计方法也不一样，合理的边缘构造设计可以使得剪力墙结构更为合理。约束边缘构件主要有暗柱、端柱以及翼墙。这些边缘构件的作用与砖混结构中的约束住一样，当结构刚度比较小时，在地震作用下层间位移及定点的位移就会较大，此时边缘构件也就起到相当大的约束作用，因此，要适当增大暗柱、端柱等边缘构件的截面尺寸与配筋。约束边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋配箍特征值应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求。纵向钢筋的配筋范围不应小于规范规定的阴影面积，其纵向钢筋最小截面面积，一、二级抗震设计时分别不小于阴影面积的1.2%和1.0%。
7、剪力墙连梁超限的调整方法。
剪力墙连梁的跨高比不宜小于2.5，如果跨高比小于2.5则容易出现连梁弯矩和剪力超过规范限值。同时规定剪力墙不宜大于8m长度，倘若长度大于8m则应选用弱连梁将其分开。在实际工程设计中，需要充分利用相关设计规范和标准，谋求最佳的工程设计方案及工程造价，例如：将跨高比不高于5的连梁和剪力墙墙肢长度进行参数优化，获得连梁跨高比为6的框架梁，而保证刚度不发生任何折减和损耗，改良之后的钢筋及混凝土用量均小于前者，降低了工程投资额度。
8、山墙墙体竖向连接节点
预制剪力墙板安装后，采用预埋单排居中螺栓的连接方式来保证钢筋以及墙板的受力性能，安装后通过现浇节点浇筑形成整体。
对于连接节点，为同时保证延性和承载能力要求，应采用延性较好、有明显屈服点、屈服强度满足承载力要求的钢筋，因此本项目采用HRB400级热軋钢筋。采用钢筋等面积代换的原则，采用大直径钢筋连接螺栓，并配合预留钢筋的间距，相应设置螺栓连接的安装孔，可以减少施工现场的湿作业，提高预制构件工厂化程度。经计算确定连接螺栓的直径为20mm，间距600mm。螺栓连接的安装孔预留在上层墙体上，并预留在外墙内侧面以方便操作，安装孔尺寸为150mm×200mm。
上层墙体待安装、校正到位后再进行灌浆施工以形成刚性连接节点，内灌注C35混凝土封闭。上下2块预制剪力墙之间预留高200mm的灌浆缝，后灌浆料，并与楼板的现浇层结合，增加连接的整体刚度，灌浆采用C30混凝土。为增加预制墙板刚度，在墙板的顶部及底部均设置200mm×250mm的暗梁。
9、连接接缝构造节点
对于装配剪力墙结构预制墙板的接缝连接，目前普遍采用的是在水平拼缝处通过灌浆套筒钢筋对接的方法，实现墙内竖向钢筋受力的连续性。灌浆套筒连接技术的原理，是通过向内外套筒间的环形间隙填充水泥浆等灌浆料的方式来连接内外2根钢筋。采用该技术钢筋受力连续，但不适用于截面宽度较小、钢筋较密的剪力墙构件。因此在设计时，采用大直径钢筋代替小直径钢筋来连接预制墙板。考虑连接处钢筋居中，这样可以不影响预制墙体的竖向钢筋的连续性，且不会削弱预制剪力墙混凝土。通过等面积代换，只需配置单排的大直径钢筋即可满足配筋要求。本项目剪力墙的接缝连接构造节点主要分为以下几种：山墙墙体竖向连接节点；中墙墙体竖向连接节点；墙板连接节点构造；预制剪力墙水平连接节点；现浇梁与预制竖向墙体连接节点。
结束语
建筑结构设计中，剪力墙结构设计得到了很大的应用，在现在，建筑的形状在不断发生着改变，同时人们对建筑的需求也在不断发生着改变，为了更好是进行建筑的设计，设计人员要不断进行创新，在建筑结构设计方面不断使用新的技术，这样能更好的发展建筑行业。
参考文献
[1]洪艳.剪力墙结构设计在高层建筑工程中的运用[J].民营科技，2014，01:140.
[2]闫旭梅.高层建筑抗震设计分析[J].科技传播.2010（08）
[3]佟盛勋.浅议短肢剪力墙结构[J].科技传播.2011（13）