住宅建筑剪力墙结构的设计要点及优化

住宅建筑剪力墙结构的设计要点及优化

摘要：多高层建筑中，剪力墙结构有其独特的优势，剪力墙结构设计是否合理，直接影响建筑的经济性和安全性，为此剪力墙结构设计是建筑结构主体设计

中非常重要的一项内容。剪力墙结构中剪力墙布置灵活，具有较强的抗风、抗震

性能。本文简要阐述了剪力墙结构形式特点，而后分析了剪力墙结构的优势和设

计要点，并在此基础上提出了剪力墙结构设计中的优化方法，以期为相关人员提

供参考。

关键词：多高层；剪力墙结构；优化；设计要点

引言

随着土地资源利用率的提高,高层建筑越来越多，剪力墙结构在高层建筑中

的优势提现的越来越明显。例如，住宅建筑得房率要求越来越高，建筑内凸柱影

响美观,同时住宅建筑尤其是高层住宅建筑,其对安全性、稳定性等的要求更高。

在这种情况下,剪力墙结构因具备灵活度高、刚度大、稳定性和抗震性好、实用

性强、美观度高等特点,逐渐成为当代建筑结构的首选。另外,剪力墙结构设计也

成为建筑结构设计中不可或缺的重要内容之一。做好剪力墙结构设计,进一步优

化设计方案,是提高建筑结构的安全性、美观性和经济性的关键。

1剪力墙结构形式特点

剪力墙通常也叫做抗震墙，这种结构形式因为承受外力作用而导致受侧向变

形较小，承载性能较高，延展性好，所以能够具备较高的抗震性。但是剪力墙结

构在平面布置时，会有较高的限制条件，其间隔距离相对较小，空间也明显不足，所以只能应用到住宅、公寓、酒店等建筑中，一般不会使用到公共建筑中。此外，剪力墙结构在投入运行后，需要承受较大的竖向作用力和水平作用力，横向刚度

较高，所以建筑物层数多、高度高，比框架结构都要高很多。因为剪力墙结构内

并未设置梁、柱等结构形式，所以室内空间尺寸更大，空间利用率较高。但是剪

力墙无法拆除和破坏，所以不能进行局部改造处理。随着短肢剪力墙的不断应用，

室内布局变得更加灵活，但是该结构形式的整体承载性能较小，所以设计人员应

慎重选择，以规避不利因素的干扰和影响。

2剪力墙结构设计要点

2.1整体布局环节

整体布局是剪力墙结构设计中最重要的环节之一,也是剪力墙结构设计工作

顺利开展的基础,它为后续的设计工作奠定了框架。在实际工作中,设计人员应当

明确剪力墙结构的整体布局,并结合建筑结构的整体情况选择合适的剪力墙结构。另外,设计人员还应确定洞口、墙肢等部位的位置、大小,从而形成剪力墙结构的

整体框架和整体设计思路。此外,设计人员还需要根据施工现场的水文地质等条

件以及周边环境来确定整体布局,确保剪力墙结构设计方案既能满足建筑结构的

要求,又能与周边环境相协调。在进行整体布局时, 剪力墙结构应满足规范的各

项规定，同时要关注配筋是否偏大或偏小。通常剪力墙水平和垂直方向的配筋率

不得低于2.5%,否则要进一步对方案的合理性进行判断。

2.2参数确认

宽度、长度、厚度等参数的确定是形成完整的剪力墙结构的基础,同时这些

参数也决定了剪力墙结构的质量。因此,设计人员需要在遵循相关设计原则的基

础上,以及保证剪力墙结构能够正常使用的前提下,根据剪力墙结构的类型来明确

以上三个参数的具体数值。只有各个参数符合建筑结构规范要求,才能有效增强

剪力墙结构的整体性能。同时,设计人员还应在保证剪力墙结构基本性能的前提下,从建筑功能角度出发,对各个参数进行调整,从而增强墙面分布的匀称性及整

体美观性。此外,剪力墙结构的宽度、厚度和长度需要根据地震等级系数来灵活

调整,如果剪力墙结构的宽度、厚度和长度不均匀,那么设计人员就需要使用L形

剪力墙来代替一字形剪力墙,以免影响剪力墙结构的抗震性能。

2.3复杂剪力墙结构设计要点

部分剪力墙结构需要一定的过渡层或转换层，在对剪力墙过渡层的设计过程中，应该根据其具体结构去设计，从而使其适应各个结构的各种数据要求，达到

具体目标。特别需要注意的是，不要过高的估计过渡层的抗震力。实验表明，反复的垂直荷载作用力和反复的横向荷载作用力共同影响下，过渡层的剪力墙墙体往往会比一般情况下降2到3倍，如果设计过程中单纯按照正常墙体承受力的测量方法计算，则会大大减弱该结构的抗震力。

3剪力墙结构设计中的优化措施

3.1剪力墙结构连梁设计优化

在高层建筑剪力墙结构形式中，连梁是极为重要的部分，同时也是耗能较大的部件，对于抗震设计有着较高的要求。在建筑设计中，设计人员必须要意识到剪力墙的优势，了解到抗震方面的优势。基于此，在连梁弯矩与连梁剪力的设计环节，应确保两者都应达到可塑性、可调性。如果建筑结构条件允许，还要适当的减小剪力墙连梁截面高度参数。通过在高层建筑中设置连梁的结构，可以有效的增大剪力墙的高度，改变连接墙肢的结构形式，所以设计人员应合理进行连梁高度详细计算，有效的减小连梁的刚度，确保高层建筑的抗震性能合格，满足安全性标准。在刚度折减计算环节，设计人员应结合建筑物的荷载施加情况，加强折减系数的设计与控制，一般应控制在0.5以上，处于0.5-1.0的范围内，以达到结构性能最佳状态。在实际的调整过程中，因为很多因素的干扰和影响，造成连梁刚度减小而不能达到固定要求。因此，要想使得剪力墙结构抗震效果合格，设计人员应合理的减小连梁刚度，缩小高度尺寸，以防止地震对建筑物产生过大的负面影响。

3.2优化平面布置

平面布置工作的开展，是优化剪力墙承载性能、刚度分布、结构稳定性的重要环节，如果设计不当，极易造成承载力与刚度性能不合理，或者结构发生扭转效应，墙体结构引发弯曲、变形等危害。因此，在高层建筑的设计中，应做好平面布置工作，结合设计要求以及剪力墙设计标准，提升剪力墙的平面布置设计水平，使得房屋结构设计达到标准化要求，实现综合布局的科学性转变。此外，还要进行内外墙体连接的优化设计，使得截面具备规则性

3.3严格把控各项参数标准