浅谈建筑剪力墙结构设计

摘要：在剪力墙的结构设计中需要考虑多方面的问题，以使剪力墙一方面可以充分发挥其抗震、抗风的作用，另一方面也可使剪力墙与其他结构组成复合的结构体系，优势互补，既保证建筑的安全性，同时也提高了建筑的使用功能。因此，作为设计人员要充分发挥主观能动性，在剪力墙结构设计中应用多学科的知识，力求设计出既安全实用又经济的剪力墙结构。

关键词：建筑工程；剪力墙；结构设计

中图分类号：TU2 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2014）10-

1.剪力墙结构的特点

在建筑设计中，应当充分认识剪力墙结构的特点，以利用其优点，并有效规避缺点，使剪力墙结构设计更合理。

1.1剪力墙结构的优点

首先，剪力墙的整体性较好。由于剪力墙结构要在竖向上贯穿整个建筑物，因此其整体性能较好，侧向刚度大，除了要承载水平构件传递过来的竖向荷载以外，还能有效抵抗风荷载和地震等水平力的作用，在高层建筑遇到地震等水平荷载作用时其变形能力较好，因此剪力墙也可称为抗震墙，抗风墙等等。

其次，剪力墙结构施工工期短。剪力墙充当了传统框架结构的梁和柱的作用，并且剪力墙本身既可作为建筑物的承重墙又可作为建筑物的隔墙，因此省去了传统框架结构的梁、柱等构件，使建筑工程施工更为方便，而且如果施工过程中采用高大模板其施工速度则会非常快，有效减少施工工期。

1.2剪力墙结构的缺点

首先，剪力墙结构由于采用纯钢筋混凝土浇筑而成，因此自重较大，这就要求建筑的基础和剪力墙下端要额外承受较大的竖向荷载，鉴于此，一般要采用较大截面的地基基础和更为先进的基础形式，而且一般剪力墙的厚度较厚，而且对钢筋、水泥等建筑材料的强度要求较高，这些都导致了剪力墙的建设成本较高。

其次，剪力墙结构中的配筋一般都是构造配筋，其配筋率较低，因此结构的延展性能较差。并且剪力墙结构的各墙肢轴压比较低，导致各墙肢的承载能力无法充分发挥。再次，剪力墙结构受到楼板构件跨度的限制，因此墙与墙的间距较小，一般只有3～8m，使建筑物的平面布置不够灵活，一般形式较为单一，所以剪力墙结构一般只用于高层公寓式住宅等，不适用于较大空间建筑。

2.剪力墙结构常见类型

剪力墙结构根据形式的不同可以分为纯剪力墙结构、框支剪力墙结构和框架剪力墙结构等。其中纯剪力墙结构是全部由剪力墙组成的结构体系；框支剪力墙结构是在建筑物底部需要大空间时，在底部一层采用框架柱的结构来代替剪力墙，从而为底层用作商业用途提供了便利。但是这种框支剪力墙结构底层抵御水平荷载的能力较差，在地震灾区不宜采用。而框架剪力墙结构是在局部需要大空间时，部分采用框架结构来代替剪力墙，一方面可以增大建筑物局部空间，使建筑物用途多样化，另一方面也具有剪力墙结构侧向刚力大的优点。

3.剪力墙结构设计要点

3.1剪力墙的布置

首先，在剪力墙结构设计中，要求剪力墙应当沿着主轴方向或其他方向进行双向布置或多向布置，以保证结构可以承受足够的竖向和水平荷载，并且在有抗震要求的结构中禁止采用单向墙的形式，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。剪力墙间距不宜太密，宜采用大开间布置。剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。其次，在全剪力墙高层建筑中，如采用短肢剪力墙为主的结构，则在结构体系内必须要有足够的长肢剪力墙，以增加抗震能力。

3.2剪力墙长度和厚度的设计

3.2.1剪力墙墙体长度设计

较长的剪力墙可用跨高比不小于5的弱连梁分成较为均匀的若干个独立墙段，每个独立墙段可为整体墙或联肢墙，每个独立墙段的总高度和墙段长度之比不应小于2，避免剪切破坏，提高变形能力。

剪力墙结构属于大体积混凝土构件，因此如果结构超长，在浇筑完毕后受到温度的影响，外层混凝土收缩导致产生拉应力，从而容易产生裂缝，而且结构越长产生裂缝的问题越严重。因此，在设计中要充分注意，应通过在设计方案中设置温度伸缩缝等措施，将剪力墙结构长度控制在合理的范围内。

3.2.2剪力墙墙体厚度设计

一般来说，为了保证剪力墙的侧向刚度以及稳定性，在高层建筑中的剪力墙厚度一般在200mm以上，在对抗震要求较高的地区还要适当增加厚度，除此之外，在剪力墙底层也要适当增加厚度。但是，也不是厚度越大越好，因为剪力墙一般都是由钢筋混凝土浇筑而成，自重较大，为了降低剪力墙的厚度并且保证构件的强度常常要增加配筋，因此对剪力墙的厚度一定要科学设计。剪力墙的厚度一般沿墙的高度方向递减，但是要控制减小的幅度不能过大，避免局部力学性能差容易受剪切破坏。在实际设计中一般剪力墙的厚度大于等于楼层高度的1/25，同时不低于160mm。

随着科技的发展，各种新型建材逐渐得到实际应用，使得墙体自重大大降低的同时，构件的强度也相应增大，可以根据结构的要求来设计剪力墙的厚度，技术上有较大的自由度。

3.2.3剪力墙的连梁设计

在剪力墙结构中，连梁是指两端与剪力墙相连且高跨比小于5的混凝土构件，在地震等水平力的作用下，其内力往往较大，如果设计不当就肯导致其产生脆性破坏，严重危害结构的安全性。因此，在设计连梁时，可根据不同的实际情况采取相应的措施，使连梁设计更为合理。例如可以通过增加剪力墙的洞口宽度或在连梁中部开设水平缝的方式，又如可在计算内力和位移时对连梁的刚度进行一定的折减，并对局部内力过大的连梁进行一定的调整等。

4.结语

随着社会的进步以及地震、飓风等灾害性天气的增多，人们对住宅的要求越来越高，除了要实现住宅所应具有的传统功能外，更要求能有效抵御自然灾害等，因此越来越多的高层公寓式住宅采用了剪力墙结构来代替传统的框架结构。剪力墙结构是用钢筋混凝土浇筑而成的墙体来替代传统框架结构中的柱和梁，可以有效抵抗风荷载、地震等水平力的作用。然而剪力墙结构也有其自身的不足之处，如剪力墙与剪力墙之间的间距非常有限，自重较大等，因此无论是基于现实还是发展的考量，设计一种功能性更强的剪力墙结构都具有重大意义。