建筑结构设计中剪力墙结构应用与设计

(常德市天城规划建筑设计有限公司 湖南 常德 415000)

随着建筑高度与体量的持续增大，越来越多的建筑采用剪力墙来承受水平荷载，水平荷载主要由风荷载和地震作用产生，剪力墙的合理布置，能防止结构因水平荷载而发生剪切破坏，现实意义突出。但其对设计有着较高的要求，设计水平直接决定应用效果，要引起足够重视。

一、剪力墙介绍

剪力墙还可称作结构墙、抗风墙与抗震墙，其作用在于承受由地震或风荷载等造成的水平、竖向荷载，避免结构产生剪切破坏。剪力墙主要分为两种形式，即筒体剪力墙与平面剪力墙。其中，平面剪力墙经常用在以下结构体系：无梁楼盖、框架与升板结构。为了提高某一结构的强度与刚度，增强抗倒塌性能，可根据实际情况采取现浇或预制工艺形成剪力墙。采用现浇工艺的剪力墙一般和柱及周边梁同时进行浇筑，具有良好的整体性与可靠性。筒体剪力墙常用在以下结构体系：悬吊与高耸结构，此外高层建筑也正越来越多的采用这种剪力墙，它由建筑中的设备间、楼梯间等的间隔墙围成，外壁都是采用现浇工艺而成的墙体，相较于平面剪力墙，筒体剪力墙具有更大的强度与刚度，能承受很大水平荷载[1]。

建筑墙体若按受力特征进行分类，则可分为两种，即剪力墙与承重墙，二者有本质上的差别。其中，承重墙主要承受竖向荷载；而剪力墙主要承受水平荷载。对于抗震设防区的建筑结构，其水平荷载一般由地震产生，这也是剪力墙被称为抗震墙的原因。按材料可将剪力墙分成以下几种：一，钢板剪力墙；二，钢筋混凝土剪力墙；三，配筋砌块剪力墙。在实际情况中，大多采用钢筋混凝土剪力墙。

二、剪力墙分类与特点

(一)剪力墙分类

1.整体剪力墙

当剪力墙墙体上没有洞口，或洞口数量与大小都很小，达到可以忽略的程度时，即属于整体剪力墙。规范中给出了更精确的整体剪力墙判别依据：如果墙体洞口总面积在其侧面积15%以内，同时洞口之间的净距离和洞口到墙体边缘的净距离都超过洞口长边大小，则此墙属于整体剪力墙。

2.小开口整体剪力墙

当墙体洞口略大于整体剪力墙时，由于在墙肢当中已经有局部产生弯矩，所以认为这种墙体属于小开口整体剪力墙。

3.连肢剪力墙

当墙体上存在数列洞口，同时洞口较大时，由于墙体受力可认为是经洞口连梁相连的多个墙肢，所以称其为连肢剪力墙(连梁的净跨和截面高度比不能超过5，而且连梁高度要在400mm以上)。

4.框支剪力墙

如果底层需布置大空间，由框架结构为上部墙体提供支撑，则这种墙体即为框支剪力墙。要注意的是，在部分地区这种剪力墙是不能单独设置的[2]。

(二)剪力墙特点

短肢剪力墙，即墙肢长度在自身厚度4-8倍范围内的剪力墙，类型多样，如L型、Z型、T型等，其特点主要有：充分考虑建筑平面，在间隔墙处对竖向构件进行布置，避免了使用功能之间产生冲突；墙体数量与肢长可根据要求选定，即抗侧力要求；布置灵活，有很多可选方案；用于连接墙体的梁，可根据墙肢具体位置设置在间隔墙的竖向平面中，具有隐蔽性。

三、剪力墙设计

(一)平面布置

剪力墙必须沿平面轴线进行布置。当平面为T型、矩形与L型时，应沿保持正交关系的主轴进行布置；当平面为Y型、三角形时，可沿墙体的三个方向进行布置；当平面为弧形、正多边形或圆形时，应沿其环向进行布置。对于单片剪力墙而言，其长度不得太大：如果剪力墙长度过大，则会缩短结构周期，不利于结构设计经济性；剪力墙只有在受弯时才能充分发挥延性，所以墙体应当是高而细的，一旦长度较大，剪力墙将变成低宽，抗剪力减弱，整体呈脆性，对抗震极为不利。因此，在剪力墙长度较大时，需要借助连梁对其进行分段，将每段高宽比控制在2以上，墙肢宽度不能超过8m，以此使墙肢受控于受弯承载力，并发挥竖向筋应有作用。在进行内力计算时，各墙段均按单独剪力墙实施计算。设计初期就要确定剪力墙最佳数量，遵循合理、对称和均匀的基本原则，当开间为6.0-7.0m时，属于大开间，优于小开间，因为可以减少材料消耗，并增加可用面积。

(二)竖向布置

建筑的剪力墙在竖向上应做到连续，不能出现中断。如果剪力墙竖向不连续，则会产生刚度突变，后果严重。如果建筑顶层不设置剪力墙，则其它部位上的剪力墙必须进行构造加强；如果建筑底层不设置剪力墙，则必须设置转换层。为防止刚度突变的产生，墙厚需按阶段变化，厚度减小的幅度不能超过50-100mm范围，也不能太大，确保刚度变化的连续性与均匀性。此外还要注意，无论是剪力墙厚度变化还是混凝土强度变化，都要错开楼层。当剪力墙厚度发生变化时，应在墙体两侧同时进行内收，电梯间的墙体与外墙除外。对于剪力墙的配筋率，在设计中应按表1要求确定[3]。

表1 剪力墙配筋率要求

四、结束语

通过以上分析可以得出，剪力墙在建筑结构中占据重要地位，是承担水平荷载的主要结构体系，其作用与重要性不亚于承重墙，在高层建筑和有地震设防要求的地区得到了广泛应用。在设计时，应做到横向分段，竖向连续，以保证剪力墙发挥最大化作用。

【参考文献】

[1]许晓冬.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].黑龙江科技信息，2014(23):251.

[2]曹彬，李铭.高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].中国建筑金属结构，2013(22):65.

[3]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):45-46.