论建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用

【摘 要】剪力墙是建筑框架中承载并抗震的结构。在设计运用中必须注重其结构尺寸的合理性，这样才能保证经济性与安全性的协调。因此从设计的基本思路出发，按照关键要点获得设计参数，这样才能保证剪力墙运用的有效性。

【关键词】剪力墙；设计思路；设计要点

一、建筑结构设计中剪力墙的基本思路

1、通常在设计中需要考虑剪力墙的尺寸比例，即长宽高比例，各个尺寸主要为长度和宽度大而总体较薄，虽然如此但是因为剪力墙的承载形态属于上下压力，即类似与柱体承载模式，因此当高和厚度比例小于4时则可以认为是柱子，如果比例值大于4则要设计为双向受压。

2、墙体形式与柱体不同，因为其厚度小则受力的时候不仅仅会受到前后压力且有上下压力，在中心还会产生旋转力、侧弯等多重力的影响，对其位置和硬度必须进行合理设计。剪力墙主要的作用是抗震，为了保证其在剧烈振动中不会产生破裂和折断，所以剪力墙形状设计不是直上直下的，而是分散其受力点，使得受力过程为一个缓冲过程，这样才能满足抗震的需求，即形成一个缓和受力的模式。

3、整体墙与连肢墙都是一种剪力墙形式，其不同的就是位置和整体效果不同，但是其目的是已基本一致的。整体墙的联合性突出，一般的墙体断点少。整体墙受力的模式与竖向悬臂相似，当剪力墙的墙肢长度较大时，在力的作用下法向应力是一种线性分布，破坏形态与偏心柱类似，配筋应尽量将竖向钢筋设置在墙肢两端；为了防止出现剪切破坏，并提高其延性应在设计时对底部截面的组合设计内力进行提高或者加大配筋率。

为了让剪力墙对抗侧向倾斜压力，各个部位的受力相对均匀，墙肢的大小应进行控制，做到长短适中。联肢墙也是一种剪力墙，其由多个梁构成。但是一般的连梁的刚度要小于墙肢，墙肢单独的作用十分显著，连梁中部出现反向弯点时必须注意墙肢轴压比的极值。剪力墙的施工中应考虑各种型号的有利点和缺陷的搭配应与实际建筑需求相适应。设计中是否需要添加钢筋和钢筋设置方式等需要综合分析后才能选择型号。

4、针对墙的形状和厚度应充分考虑受力的情况，本身重力所造成的上下压力和水平方向的建筑压力都应在设计被考虑，计算出具体的数值后才能合理设计横断面和斜断面的压力限值。同时还要考虑主要承受能力意外的各个局部承载能力，尤其是最为脆弱的点。带有翼墙壁的水平宽最小值的求得因素包括：两面墙壁的相对距离；在开孔位置中间的翼缘尺寸；测量墙肢上下的尺寸的0.1；墙体厚度与两端翼墙乘以6之后所得到的参数。

二、剪力墙设计时厚度与配筋的考虑

前面提及的剪力墙的设计参数主要有长宽高，但是其厚度相对小，受力形态类似与柱子相似，而与柱子的主要差异就是在与厚度与长度的比值，因此在建筑结构设计中对剪力墙的设计必须考虑其厚度与长度的比值，从而保证其达到工程要求。主要考虑的要点如下：

1、剪力墙厚度选择

因为剪力墙主要起到抗震作用，因此在设计时应按照抗震规范进行参考，其要求剪力墙底部加强部位的厚度在一二级抗震等级时小于200mm，但是不能小于层高1/16，而其他部位则大于160mm，当墙端头没有翼墙或者暗柱设计，则应小于层高的1/12，但是应注意这些规定不能应用于八度震区中的多层或者高层建筑。如在高层设计中中间层设计时，一般墙肢的重力承载值所选择的轴压比都可以满足

2、剪力墙配筋设计

在建筑混凝土规范中，强制规定在一二三级抗震等级的剪力墙设置时，竖向和水平分布的配筋最小的比率应大于1/4；部分框支剪力墙底部应进行配筋增强，其比率应大于30%，这种方式在高层或者剪力墙结构较长的情况下是适用的，然而这样的结构对于较为低矮短小的剪力墙结构并不适用，具体的设计中如果建筑结构特殊，需要适当的增加水平向钢筋的数量，尤其是梁部的载荷敏感部位应重点加强。

三、剪力墙边缘设计

在结构测试中，证明矩形截面的剪力墙在延性方面要比工字型和槽型截面剪力墙差；经过计算分析增加墙肢截面两端的翼缘面积可以增加墙体的延性。所以在矩形剪力墙两端设置边缘构件可以达到此类目标，还可以防止剪力墙出现水平向的位移滑动，提高剪力墙基本性能的相关规定，已经提出了暗柱、端柱、转角墙等措施，即目前规范中的约束性边缘构造件已达到抗震目标。

在最近的规范修改中，建筑结构规范中根据结构类型和受力的基本状况对剪力墙两端和洞口两侧的加强边缘，按照墙肢在重力载荷代表值的作用下，墙肢轴压比的界限以及加强部位都要求设置，其结构分为约束边缘构件和构造边缘构件两种。

四、剪力墙连梁设计

1、连梁的基本功能

在实际的工程中，剪力墙结构上连接墙肢与墙肢的梁就是连梁。在水平的符合作用下，使得墙肢弯曲，此时连梁的端部就会产生转角，这样就造成了连梁内力的出现和受力情况改变。此时会对墙肢产生一定的约束限制，从而改变了墙肢的受力情况，因此连梁对于剪力墙结构的作用十分重要。

2、连梁的设计措施

带有连梁结构的剪力墙其跨高和截面积的尺寸都会受到多种因素的影响，一旦设计中出现不合理或者矛盾就会影响连梁的功能，即产生的实际承载力和承载截面与设计要求不符合，因此设计中应考虑以下要点：

2.1 连梁刚度分析

连梁因为跨高相对小，与其相连的墙肢的刚度较大等因素影响，其在水平作用下内力较大，连梁屈服则会出现裂缝，刚度减小则内力会重分布。所以在剪力墙设计时，应对连梁的刚度进行折减。如：在高层设计中结构件应利用弹性刚度参与整体分析，但是抗震设计的剪力墙连梁刚度应小于墙体，且承受弯矩和剪力较大则配筋设计难度大。因此在设计时可以根据裂度进行折减，但是折减系数不应小于0.5。

2.2 对剪力墙孔洞口设置

在设计中可以适度增加剪力墙孔洞的宽度或者减小连梁高度增加剪力墙洞口的宽度，也即是增加连梁跨度而减小高度，目的是降低连梁的刚度，同时因为减小了结构的整体刚度，也就减小了地震对结构的影响，使得连梁承载力不会超限，同时保证剪力墙的厚度合理。

2.3 增加剪力墙的实际厚度

这个方法就是增加连梁截面的宽度，在这样设计后一方面加大了结构的整体刚度，从而使之在地震中内力增加；一方面连梁承载力和宽度呈现正比，一旦剪力墙厚度增加，地震中产生的内力不能按照墙的厚度增加而成比例逐渐传递给剪力墙，所以这样就会导致连梁的抗剪切承载力超限。因此设计应根据具体的工程情况，配合设计需求进行合理调整，为的是保证剪力墙有效发挥作用，最终达到建筑所需的安全与质量要求。

五、结束语

剪力墙因其结构优势在建筑中得到了广泛的应用。但是因为建筑工程中空间有限所以剪力墙的设计应建立在整体分析基础上，针对设计的关键环节进行合理运用，才能保证其在建筑中的作用得到发挥。

参考文献

[1]郎春雨,来晓慧.关于建筑剪力墙结构设计的探讨[J].科技创新导报,2012,(05)

[2]高峰.土木工程建设中对剪力墙结构设计的探析[J].中国新技术新产品,2012,(03) .

[3]刘彬.建筑剪力墙与异形柱结构受力分析及设计探讨[J].土木与建筑,2011,(04) .