剪力墙结构在建筑结构设计中的应用研究

摘要：经济的迅猛发展，技术的不断更新，带来的是各项事业的不断发展，建筑事业作为重要的经济发展因素必然也是在不断的进步，本文针对建筑结构设计中剪力墙的结构设计进行分析和研究，以便更好的做好建筑的结构设计，保证建筑的安全和质量。 

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计；应用 

引言 

建筑结构的设计不仅要满足人们的实用性，同时还有注重建筑的整体质量、耐久度、美观度和和谐性。因此，剪力墙结构技术的发展成了必然趋势，对于提高建筑的整体性和耐久性有着重要的作用。 

1剪力墙结构概述 

所谓建筑结构，是指在房屋或者构筑物中，由一定数量的构件（即组成建筑结构的单元，如梁、板、柱等）连接而构成的能够承受一定的荷载的空间体系。按照不同的标准，建筑结构有不同的分类。根据施工方法的不同，建筑结构可以分为混合结构、框架结构、剪力墙结构以及框筒结构等。剪力墙又被人们称之为挡风墙、抗震墙、结构墙等，由此，我们可以看出，剪力墙有着多种结构的特点。在建筑结构中，剪力墙的作用主要用于承载建筑的负荷力，是一种以支撑为核心的建筑结构。通常来说，剪力墙的结构一方面能够起到承载建筑负荷力的作用，同时也担当了建筑“骨架”的作用，是在墙体和楼板之间构建出的负荷体系结构。 

2剪力墙结构的分类 

根据剪力墙的墙体上是否开洞以及开洞的洞口尺寸大小，可以将剪力墙分为实体墙、整体上小开口的剪力墙、多肢剪力墙和壁式框架剪力墙四种。其中，只有实体墙存在着剪力墙墙体不开洞的情况，其他三种类型的剪力墙都是墙体开洞的剪力墙，然后再按照墙体开洞的尺寸大小进行具体分类的。 

2.1实体墙 

所谓实体墙，是指截面墙体没有开洞，或者截面墙体开洞，但是开洞的面积没有超过15%的剪力墙。这种剪力墙的变形主要为曲型，墙体的弯矩图处既不会产生反弯，也不会发生突变，没有异常情况的发生，墙体的承受能力比较强。 

2.2整体上小开口的剪力墙 

显然，整体上小开口的剪力墙的墙体上是开洞的。所谓剪力墙整体小开口，是指剪力墙上的开洞面积占剪力墙整个墙体面积的比例不超过15%。这种剪力墙的变形主要为弯曲型，墙体的弯矩图处不会产生反弯的异常情况，但是有可能发生突变。 

2.3多肢剪力墙 

所谓多肢剪力墙，是指剪力墙的墙体开洞，并且开洞的面积过大或者墙体上的洞口成列状分布的剪力墙。这种剪力墙墙体的弯矩图处不会发生任何异常清况，其受力特点与整体上小开口的剪力墙比较相似。 

2.4壁式框架剪力墙 

所谓壁式框架剪力墙，是指剪力墙墙体上的开洞尺寸很大，并且墙肢线上的刚度与剪力墙墙体的连梁线刚度比较接近的剪力墙。这种剪力墙的变形为剪切型，其受力特点与框架结构比较相似。 

3剪力墙结构的厚度和长度的选取 

剪力墙长度和宽的尺寸比较大，但是其厚度却比较小。根据其设计的长度和厚度的比值可以将其按照柱形和双向受压构件设计。 

3.1剪力墙结构的厚度 

剪力墙底部加强墙厚一、二级抗震等级时最好大于200mm，而且不得小于楼层高度的1/16，其它地方的则不得小于160mm。在剪力墙结构设计中，遇到特殊情况的建筑物应该采取概念设计分析，有效控制墙肢轴压的比值，确保整体的连结从而达到减少墙的厚度的效果。 

3.2墙肢的长度 

剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度，这个长度一般不应超过8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性，为了避免脆性的剪切破坏，可将高宽比大于2的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长，为了确保墙体的高宽比值大于2，就要采取开设洞口的方法将长墙分成均匀的、长度较小的连肢墙，而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁。 

4剪力墙结构设计计算的原则 

剪力墙的设计过程中，不能采取盲目的手段，应该根据设计规范具体考察结构的设计是否具有合理性。在进行设计时，在技术层面上应遵循一些原则，这样才能促进剪力墙结构设计的规范化。 

4.1楼层之间最小剪力系数的调整原则 

为了减轻结构的自重，避免地震的发生，在建筑过程中可以考虑少布置剪力墙，但是这个前提是必须要求短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不能超过40%。可以采取大开间剪力墙，使其结构具有更好的侧向刚度，确保楼层最小剪力系数不小于规范限值，这样可以大大减少工程的造价。 

4.2楼层层间最大位移与层高之比的调整原则 

对于普通的建筑，设计重点是楼层之间的扭转变形和剪切变形。剪切变形的控制多以竖向构件的多少来衡量，但是如果竖向构件数量很多，就会造成剪重比偏大，导致设计不合理，造成扭转变形过大，同样不能有效满足楼层间位移的需要。 

4.3剪力墙连梁超限的调整原则 

剪力墙跨高比小于2.5的连梁比较容易出现剪力和弯矩超过规定的限度的情况，所以一般规定剪力墙连梁的跨高比最好大于2.5。跨高比大于5的连梁则最好按照框架梁来进行设计，而跨高比在5-6之时，在连梁刚度不折减的情况下就会出现剪力或者弯矩超出规范限值。所以在剪力墙结构设计中应充分利用连梁超限的调整原则，这将大大节省工程造价，能够有效促进工程投资的节约。 

5剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用 

5.1剪力墙合理定位 

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。 

5.2剪力墙中大墙肢处理 

剪力墙在施工的过程中由于结构本身存在着延伸性要求，因此，结构施工与设计中也需要具备相应的延展特性，这对于提高剪力墙结构整体性和工作力度至关重要。通常情况下，剪力墙在设计中极容易形成高状结构的剪力墙，且极容易呈现出弯曲破坏形式和剪力墙结构体系模式，这样一来，极容易出现脆性破坏现象。因此，在设计工作中，对于墙体长度较长的剪力墙设计在满足其承载力要求的基础上可以进行分层间隔设计，将其分割成为小而均匀的独立情断，这对于提高墙体结构的承载力十分有效。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。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。 

5.3剪力墙结构的墙体配筋 

控制剪力墙配筋有利于结构安全及工程的经济性，因为对于剪力墙结构而言，剪力墙面广量大。剪力墙墙体配筋通常是把竖向钢筋放在内侧，而把水平钢筋放在外侧，配筋必须满足计算及规范提议的最小配筋率。若采用了双向钢筋网片，迎水面保护层厚度至少可取值为30mm，大大节省了墙体配筋。 

结语 

总而言之，由于剪力墙结构具有较好的抗震性和抗侧刚度大等优点，目前在我国的建筑结构设计中得到了较为广泛的应用。为了优化建筑结构，促进建筑质量的提高，我们应该了解剪力墙结构的相关理论，严格遵循剪力墙结构设计原则，把握剪力墙结构的设计要点，充分发挥剪力墙结构在建筑设计中的作用。 

参考文献 

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