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摘要：剪力墙结构是众多建筑结构形式中最常见的一种，但是对于设计人员来说，其设计的规范规定、设计参数的计算、制图的方法及质量的控制等也具有相对复杂性，任何一个环节出现问题，都会给建筑工程构成不同程度的质量及安全隐患。本文基于建筑结构设计中剪力墙结构设计的具体实践与发展思路，对剪力墙在建筑结构中的作用及其受力特征进行具体的讨论与阐述；结合剪力墙设计的现实经验与设计实例，对剪力墙结构设计的流程、技术要点等进行详细的分析与探讨；以此为基础，对剪力墙结构设计的具体问题和优化举措作进一步的探析与阐述，旨在为其发展提供借鉴与参考。
关键词：剪力墙；结构设计；受力特征；技术要点；优化举措
剪力墙是建筑墙体的重要结构形式，其主要是用于承受风荷载、地震荷载等来自于水平侧向外力荷载的一种结构墙体，以防止墙体遭受外力的不良剪切而遭到破坏，从而有效保障建筑结构的安全。对于剪力墙结构设计应当关注剪力强的受力特征、剪力墙截面及其影响因素整合、受力状态的指标性调整、设计内力的取值规定参考、墙肢承载力参数的计算与验算、墙肢构造的要求与限制、连梁的设计与配筋计算等多项内容和技术要点，更需要严格按照相关的技术规范与设计准则，强化设计过程的监督与审核，并利用信息化的设计软件与技术，达到剪力墙机构设计水平与当前建筑型制高层化、复杂化、创新化和现代化趋势的高效迎合，从而为现代建筑的安全、质量发展奠定坚实的基础与设计保障。
1.剪力墙结构的类型及其受力特征
剪力墙作为承受侧向外力的主要结构构件，在其设计配筋和采取科学的构造措施之前，应当合理考虑和分析各型剪力墙体的特点、受力特征及墙体内力分布状态和破坏状态，以达到墙结构设计对现实荷载应力的有效承受。
由于墙肢截面上的实际正应力一般是由整体的悬挂墙和分支悬臂墙着两部分组成，而剪力墙的型体类型则是按照墙面整体弯曲和分肢弯曲所占的比例变化（其受墙体上洞口面积占整体墙体面积的比例大小，以及连梁与墙肢刚度比的变化等的影响）来进行划分的，因此不同的墙体类型的受力特征及其应力的计算具有很大的不同。当墙体上洞口面积比例较大，而此时连梁的刚度和约束力较小（典型的悬臂墙结构），在水平外力的作用下，墙体结构的水平荷载将由两个独立的悬臂强进行负荷分担；而在墙体上没有洞口或洞口的面积较小，连梁的刚度大而墙肢的刚度小时（典型整体墙的结构），由于连梁的约束力和强的整体性都较好，其墙肢的轴力就能承担水平荷载产生的大部分弯矩，进而带来墙肢的中弯矩的极具减弱；而当连梁和墙肢的刚度介于上述两种情况之间时，其截面的受力将由两部分组成，即为整体的悬挂墙和分支悬臂墙所受应力的组合。
2.剪力墙结构的设计要点
2.1剪力墙的截面尺寸设计与配置
与柱子结构截面可承受纵横两个水平方向弯矩不同的是，剪力墙的截面只能承受横侧向一个方向的弯矩，因此其在截面尺寸的计算、布置与配筋形式的选择上要严格按照相关的技术规定进行设计：
对于剪力墙墙肢长度和墙肢厚度，规范的分界点在3倍墙的厚度和8倍墙的厚度之上，在实际的结构设计的过程中，尽量控制墙肢长度大于8倍墙的厚度，否则即形成短肢墙（构造复杂、用筋量大且经济性差）[1]。而剪力墙厚度则要根据楼层的高度及建筑所设的防烈度进行合理确定：级抗烈度在6度和7度区时，剪力墙的厚度应该为8-10倍楼的层数（不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且应保证在160mm及以上，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且应保证在200mm及以上），而8-9度区厚度应为12-15倍楼的层数（不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且应保证在160mm及以上）；此外在同一个结构平面中，剪力墙的长度不应相差过大，其最长的剪力墙与普通剪力墙长度相比应在2.5的取值范围内，而单片剪力墙长度一般不得过8米，以防过长的剪力墙吸收过大的地震力。
2.2配筋形式及其计算
对于剪力墙配筋形式的设计，由于受到尺寸的限制，其承担轴力和弯矩的大部分纵向筋（竖向分布筋）直径较小，但对于靠近应变最大边缘的纵筋（端部钢筋）要进行进行直径的加大处理[2]。此外其还包含承担墙体剪力、约束混凝土增加延性、防止纵向筋压曲的横向筋以及避免相邻两排分布筋相互压曲的拉筋配置与计算。
（1）纵向分布筋的计算
在基础的平板中，基础插筋的长度设计需考虑筏板基础的尺寸，即当筏板基础≤2000mm时，基础插筋长度hi的计算公式为：
其中，H为基础高度，h为保护层高度，a为基础底部弯折量，L1为伸出基础顶面外露长度，L2为与上层钢筋连接的长度，其构造图详见图一：
图一：基础插筋构造（基础底板厚度≤2000mm）
当筏板基础基础＞2000mm时，基础插筋长度hi的计算公式为：
而其基础插进的构造配置图详见图二：
图二：基础插筋构造（基础底板厚度＞2000mm）
此外，还需计算中间层竖向钢筋的长度，其应考虑竖向钢筋的直径，一般在当直径≤28时，其中间层竖向钢筋的长度＝层高－露出本层的高度+伸出本层楼面外露长度+与上层钢筋连接长度，搭接形式为钢筋端头加180度弯钩，而当直径＜28时，其中间层竖向钢筋的长度＝层高－露出本层的高度－板厚+锚固lae（la），其连接形式应采用机械连接的方式为宜。
（2）横向筋计算
横向筋分为内侧筋和外测筋，其中内侧筋的长度＝墙长－保护层+锚固（15d），而外侧筋的长度则应为墙长减去2倍保护层厚度的尺寸。此外其横向筋根数的确定，则应用层高与水平筋间距的差值除上间距而后再加1获得，如若剪力墙钢筋配置多于两排，中间排水平筋端部构造应与内侧钢筋构造一致。
剪力墙的竖向和水平分布筋间距一般情况下不应超过300mm，而在框支剪力墙结构的落地剪力墙底部加强区，其竖向和水平分布筋间距应控制在200mm的范围内，拉筋间距应小于等于600mm[3]。对于配筋的直径，其分布筋的直径应控制墙厚的1/10以下，且不应小于8mm，竖向筋直径不宜小于10mm，拉筋直径则则应大于6mm为宜。
2.3连梁的破坏模式与设计优化
由于剪力墙连梁的跨高比较小（一般住宅的连梁的跨高比往往在2.0以下），因此在侧向水平力的作用下，连梁是剪力墙结构中极易遭受剪切而造成斜裂缝和损毁的部位。所以在剪力墙的机构设计中，需要采用降低弯矩设计值、限制连梁名义剪应力等的方法，以保证连梁在墙肢屈服之前实现合理的弯曲与屈服，并有效推迟连梁的剪切与破坏，达到构造性能优化的目的。此外，对于诸如核心筒连梁、矿建裙梁等延伸性要求的较高的连梁构造，其可采用配置交叉斜筋或暗撑的特殊措施，实现对于连梁受力性能的有效改善。而在这其中，对于连梁配筋与承载力的验算是其设计重点与关键：
由于多数情况下连梁的抗弯配筋采用对称配筋的形式（对称配筋形式详见图三：），其弯矩设计值的计算，就可以合理简化为：
无防震设计时：
有防震设计时：
即在无地震作用时，弯矩设计值应当小于受拉钢筋与钢筋面积的乘积（一对钢筋的力偶与其力臂的乘积）；而在有地震作用时，在公式中就需要增加了一个抗震调整系数，以提升连梁的抗震能动力。
图三：连梁对称配筋构造
那么在连梁跨高比较小的时候，为了提升反复荷载作用下连梁抗剪力得到稳定性，并达到延性的有效改善，就需要通过采用增加钢箍用量的方法，靠对其抗剪力进行合理的配置与设计。以有地震作用的设计情况为例。
当连梁的跨高比＞2.5时，其抗剪力Vb的取值为：
而当连梁的跨高比≤2.5时，其抗剪力Vb的取值为：
式中ft为混凝土轴心抗拉强度设计值，hb为连梁截面宽度，hb0为连梁截面的有效高度，fyv为箍筋的抗拉强度设计值，Asy为同一截面内竖向箍筋的全部截面面积。以此来完成对于连梁的合理配筋和承载力的有效验算。
3.剪力墙的结构设计的常见问题和优化举措
3.1剪力墙连梁内力的调幅
由于连梁端度的弯矩一般都很大，进而造成连梁在遭受外部负荷的时候刚度降低同时，其框架内力的不合理增加，从而导致连梁斜向开裂的现象。因此就需要在连梁内力的计算前对其构件的刚度进行适当的降低（最低降至0.5EI），而完成内力计算之后，以连梁内力乘以合理的折减系数达到对其弯矩的塑性调幅。即当梁内力小于等于0.2倍底截面剪力的时候，按0.2倍底截面剪力和1.5倍内力中最小的值进行取用，而后再用调整前后内力的比值对每根框架柱和与之相连的框架梁的剪力及端部弯矩的标准值进行相对应的调整（而其中框架柱的轴力不需要进行调整），进而实现剪力墙抗剪力的有效增加。
3.2剪力墙剪重比的调整
剪力墙结构的剪重比的取值与其结构的整体刚度以及地震剪力成正比的关系，而与结构的质量呈现出反比的关系。当需要通过结构调整的方法来增大结构的剪重比时，应当沿结构的多数楼层全高自下而上地增大结构的侧移刚度，以此实现对其结构基本周期合理减少的同时，增大剪力墙的水平抗震作用，从而增大剪重比，使其接近规范限值。此外还可以通过适当调大剪力墙的间距，减掉一些间距较小的墙肢和较短的剪力墙，从而合理减掉墙量，延长核心剪力墙，以此实现在基本不增加结构质量的情况下提高结构刚度和结构的剪重比的设计优化。
4.结语
剪力墙结构是建筑结构必不可少的重要组成部分，其一方面要基于剪力墙设计的相关技术规范对其结构进行合理、细化的计算、设计与配置，另一方面则需要结合建筑的发展实际，对其应力结构、配筋体系等进行必要的优化调整，以为建筑结构性能的全面提升奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播，2012（17）.
[2]陈龙洋.高层住宅剪力墙结构设计与分析[D].河北工程大学，2014.
[3]杨斌，张红英.关于剪力墙结构设计中若干问题的研究[J].工程地球物理学报，2007，4（6）：596-600.