建筑结构设计中剪力墙设计的应用

唐焕荣 杨琪

摘 要：随着现代社会经济的突飞猛进，人们对建筑质量提出了更高的要求，建筑结构设计水平成为衡量建筑质量的一大重要因素。剪力墙结构由于具有抗震、抗侧刚性等优势，因此在建筑结构设计中占据的比例成分日益增高。本文主要探索了剪力墙结构在建筑结构设计的应用。

关键词：剪力墙结构设计;建筑结构;应用

1 剪力墙的概念

剪力墙是建筑物用来抵抗侧向压力和承受竖向重力的墙体，纵向贯穿整栋建筑，是建筑物的重要组成部分，广泛应用于高层建筑领域，在保障建筑稳定安全和抗灾能力方面发挥着举足轻重的地位。

2 剪力墙结构的种类

2.1 有壁式框架的剪力墙

这种剪力墙的特点是洞口的尺寸比较大，墙肢线刚度与连梁线刚度非常接近，剪力墙在受力后呈现剪切型，这种受力特点和框架结构非常相似。在高层建筑中采用这种剪力墙容易出现反弯点，在楼层处反弯图也有可能发生突变。

2.2 截面剪力墙或者实体墙

这里所说的截面剪力墙是指墙体不开洞或者所开洞的面积不超过15%。这种类型的剪力墙在受力后的变形主要呈现为弯曲型，整体上看这种剪力墙像是一个悬壁墙，弯矩图上既不存在反弯点，也不发生突变。

2.3双肢或者多肢剪力墙

这一类型的剪力墙的特点是开口比较大，而且洞口一般成列分布。

3 剪力墙结构的设计原则

3.1 剪力墙连梁超限的调整原则

在剪力墙结构设计中，一般来说，连梁的跨高比应该大于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的连梁，在设计过程中就容易造成剪力墙的弯矩现象，严重超出限值。在《高规》中对剪力墙的跨高比就有明确规定，对于跨高比高于或等于5 的连梁，在结构设计环节，要以框架梁为依据，不能随意折减其连梁的刚度。当跨高比处于5～6之间时，必须对连梁刚度进行折减，从而避免出现剪力超出限制或者连梁出现弯矩等现象。因此，在实际的建筑结构设计中，建筑企业必须合理利用该明文规定，不仅能够有效增强建筑物的安全性和可靠性，还能节约建筑成本，为建筑企业带来更多的经济效益和社会效益。

3.2 调整建筑物楼层之间的最小剪力系数的原则

在建筑施工过程中，为了达到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，应该在不超过规定系数范围内尽量地减少剪力墙的使用数量，以便于把楼层的最小剪力系数控制在设计要求所规范的限制内。

3.3 避免剪力墙和平面外梁搭接

剪力墙结构有一个突出的特点就是其平面内刚度和承载力比较大，而平面外刚度和承载力相对较小。这样，如果剪力墙和平面外的梁相互连接，墙肢平面外就容易出现弯矩现象，而且，在平常的设计中，设计人员并不会对平面外承载力和刚度进行验算，因此，为了避免弯矩现象的发生，在结构设计时要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接，在无法避免的情况下也要严格按照相关规定采取相应的防范措施，保证剪力墙与平面外能够搭接安全。

4 剪力墙结构设计在建筑设计中的应用

4.1 剪力墙合理定位

剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置;对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。1）对一般的矩形、L形、T形等平面则沿着两条轴线的方向进行布置。2）对于部分j角形平面、Y形平面则可以沿其三个轴线方向布置。3）对正多边形，圆形及弧形平面可沿径向及环向布置。总之剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，可以选用经验公式T=（0.05―0.06）n，其中n为结构层数。公式计算出来的T1值与搭模计算的周期T2相比较.TI>T2则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。

4.2 剪力墙厚度确定

《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如文献f“：按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度.底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的l，20，且不应小于160ram;按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180ram。”对于笔者前次设计的康定住宅楼，位于9度区，属一级抗震剪力墙，故1、2层底部加强部位剪力墙厚度采用250mm，3～12层剪力墙厚度采用200mm。

4.3 剪力墙中大墙肢处理

剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙（高宽比大于2）很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的高宽比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，存在较少的长度大于8m的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分由这些大墙肢来承受。在发生地震特别是超烈度等强烈震动时，最容易受到破坏的便是这些大墙肢。小墙肢因没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏结构。为避免这种不利现象的发生，对于超过8m的墙肢长度，可以采取以下两种处理方法：①开施工洞：歼施工洞即在施工时墙上留洞，完工时砌填填充墙，把长墙肢分成短墙肢。②开计算洞：是指在进行结构计算时设有洞，开始施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式，可以加强其它小墙肢的配筋能力。这种方式主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的项目。

4.4 约束边缘构件箍筋的设置

约束边缘构件分为“阴影部分”和“非阴影部分”，对于“阴影部分”规范中对竖向钢筋和箍筋或拉筋的配置都有较明确的要求，设计中易于理解和执行。但对于“非阴影部分”仅规定其箍筋配箍特征值为“陰影部分”配箍特征值的一半，但箍筋或托筋沿竖向的间距及竖向钢筋应如何配置并未做出具体规定，因此，目前在1=程设计中做法比较混乱。而竖向钢筋可在箍筋交叉点处按剪力墙竖向分布筋直径设置。同时还应注意，为了充分发挥约束边缘构件的作用，在剪力墙边缘构件范围内箍筋的长短边之比不宜大于3，相邻两个箍筋之间宜相互搭接l，3箍筋长边的长度。

5 结束语

在对剪力墙进行设计时，应该考虑到对剪力墙结构的设置，剪力墙的长度和厚度要达到配筋的要求等。同时应该严格的遵循设计的要求和原则，是剪力墙的优势最大限度的发挥，从而是建筑物更加的坚固、舒适。并且使建筑物的质量达到最好。

参考文献

[1]秦艳 焦维.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导，2011（27）.