建筑结构设计中剪力墙结构设计应用分析

摘要：近些年来，市场经济的发展推动了我国建筑业的快速发展，而且正处在持续发展的阶段。而随着建筑业的不断发展，建筑结构也逐渐想着多样化的方向发展，在建筑物的外观和结构等方面都体现出了多元化的需求，不断的追求新的建筑结构是当前建筑行业发展中的一个热点话题，在这种背景下，剪力墙结构的应用受到了普遍的关注。本文就主要针对建筑结构设计中剪力墙结构设计应用的相关问题进行简单的探讨。

关键词：建筑结构设计；剪力墙结构；设计应用

中图分类号： TB482.2 文献标识码： A 文章编号：

剪力墙结构具有抗侧刚度大、抗震性能好等特点，因此近些年来，在建筑结构设计中受到了广泛的应用，尤其是在高层建筑结构中，更使得其本身的优势得到了充分得发挥。然而，需要注意的是，在不同的建筑结构中运用剪力墙结构时，有着不同的结构设计尺寸和布置方式，而目前对于这一问题尚且缺乏明确的规定，因此，这一问题的有效解决，就需要设计人员根据建筑结构设计的实际情况以及相应的要求等，对剪力墙结构进行设计。

一、剪力墙结构的基本含义

剪力墙指的是在墙体界面高度与厚度之间比例为5:8的剪力墙面，在高层建筑结构中，一般不建议全部使用剪力墙结构，如果使用的剪力墙数量较多时，应当对其布置情况进行有效的设计，通过剪力墙与普通的墙体共同承担荷载，充分发挥剪力墙结构的作用。通常情况下，建筑物本身的抗震设计与剪力墙的应用之间有着一定的关系，当墙体承受的第一振形底部地震倾覆力距小于结构总部地震倾覆力矩的50%时，就形成了使用剪力墙的必要条件。而当墙体较少时，剪力墙的抗震性能能够获得更有效的发挥，这时需要对剪力墙的结构设计进行适当修正，这样才能够促进剪力墙作用的充分发挥。

二、剪力墙的特点与分类

剪力墙具有抗侧刚度大、侧移小的特点，同时其结构本身的自动较大，能够大量的吸收地震能量，所以其抗震性能较好。另外，剪力墙的施工程序一般较为复杂，施工的成本也比普通墙体高，但是其墙面一般都较为平整，在美观度上有着一定的优势。一般剪力墙可以分为以下几类：

1.整体小开口剪力墙。指的是整体结构不大、开洞面积不小于15%的墙体，这种剪力墙主要是在连梁处发生弯矩图的改变，整个墙体在高度上并不发生反弯点。

2.实体墙。指的是没有开洞，或者是开洞面积小于15%的墙体，这种剪力墙从外观看上如同一个整体的悬臂强，弯矩图不会发生突变，同时也不会产生反弯点。

3.壁式框架。这种剪力墙结构中的洞口尺寸很大，在连梁线刚度与墙肢线刚度的方面较为接近，弯矩图发生突变的地位一般是在楼层处，而且经常会在楼层中出现反弯点。

4.双肢或者多肢剪力墙。指的是开洞很大，或者是洞口的形状呈现出列形分布的特点，这时其产生弯矩图突变的的位置一般是连梁处，而一般不会发生反弯点。

三、剪力墙结构设计的基本原则

1.剪力墙结构的高度和宽度相比普通的墙体一般都较大，但是其厚度却比普通的墙体稍小，受力形态与柱的受力形态相似，而剪力墙结构与柱的区别就在于二者的肢长和厚度的比值方面的差异，如果该比值不超过3，则可以按照柱的结构来设计，当比值在3-5之间，则可以视为异形住，这时需要按照双向受压结构来进行设计。

2.在剪力墙结构的设计中，由于其需要承受来自水平方面的剪力和弯矩的同时，也要承受竖向的压力，因此可以说，剪力墙的工作状态是在弯矩和剪力等多种压力结合的状态下进行工作，因此，剪力墙结构的设计除了水平力作用下的荷载，还应当满足建筑物结构的刚性要求，需要保证其不会发生弹性反复循环而产生的变形。

3.在同一个平面内，剪力墙在刚性和承载力方面具有一定的优势，但是其在平面之外的刚性和承载能力却相对很小。当剪力墙结构与其平面以外的梁连接，就会使墙体平面产生一定的外弯矩，在一般的情况下，对于墙体的平面外刚度和承载力的计算较少，所以应当尽量避免平面之外进行连接的方式，这样能够有效的保证剪力墙结构的安全性。

4.在对剪力墙进行计算时，不仅仅需要对水平作用进行计算，同时也需要对竖向作用下整体结构进行计算，这样才能够获得正确的数据。同时在对剪力墙的承载力节能型计算时，一般都是按照门窗洞口之间的翼缘宽度进行计算。

四、剪力墙的布置原则

1.在进行剪力墙结构的设置时，一般是沿着主轴的方向进行双向或者是多向的布置，而在不同的方向上设置的剪力墙应当进行连接，同时避免度墙体的直接拉伸。当剪力墙结构的主要作用发挥在抗震性能方面时，为了使两个方向的侧向刚度相互接近，需要剪力墙的布置规则尽量的简化。尤其是在高层建筑结构的运用中，剪力墙结构的布置应当避免出现单方向的设计模式，才能够有效的保证剪力墙性能的充分发挥。但是，需要注意的是，在剪力墙的分布方面要尽量保证各个方向的数量相等或者相抵，保证结构的平衡。如果一个方向的剪力墙数量过少，则会导致其方向上的结构抗侧力刚度减弱，而如果一个方向的剪力墙数量过多，则容易造成很多墙体无法得到真正有效的运用，造成一个方向上的自重过大，从而造成震力的加大。

2.当剪力墙结构按照竖向进行布置时，要按照从下往上的方向进行连续的布置，避免刚度的突变。在高层建筑结构中，剪力墙的设置要遵循简易的原则，同时保证竖向的方向中剪力墙的刚度布置要均匀，而且要使剪力墙的洞口与门窗之间形成有效的连接。

3.在进行剪力墙的布置时，一般不适宜过于密集，应当确保整个剪力墙结构的不同方向的刚度相适应，避免一个方向上的侧向刚度过大，这样不仅会造成墙体本身的重力的增加，同时也会造成建筑物的震力增加，使建筑物发生倒塌的可能性加大。

4.剪力墙的门窗或者是洞口的位置应当保持在同一个平面，并且保证距离相等，避免重合的情况，因为这不仅会影响剪力墙的承重能力，同时也容易造成墙体的变形。

五、剪力墙结构设计及计算的优化措施

1.剪力墙结构设计的优化原则

在剪力墙结构设计中，一般应当沿着主轴的方向或者是其他的方向进行双向布置，进而形成一定的空间结构，这种结构能够避免单一结构布置的剪力墙发生侧向作用加大的现象，促进剪力墙作用的有效发挥。同时，对于长度较大的剪力墙，一般应当设置几个洞口，将其划分为多个相等长度的墙面，这样便能够将整体的承载力分散，避免墙体产生脆性的剪切破坏。在抗震结构的设计时，应当保证洞口墙边与洞口之间形成一个有效的比例，按照实际的要求进行加密。

2.剪力墙结构计算的优化原则

规范规定在计算多地震作用的楼层最大层间位移时，要以楼间弯曲变形为主，计入扭转变形，可以不扣除结构整体弯曲变形。因此，对于高层建筑应当尽可能地扭转变形最小，但是又不能够仅仅是根据这层间唯一不够而盲目地增加竖向构件的刚度。要尽可能的减少剪力墙的布置，并以大开间剪力墙布置方案为目标，使其结构具有适宜的侧向刚度使楼层最小剪力系数不小于规范限制，这样做能够减轻结构自重，有效地减小地震作用的输入，同时可以降低工程建设成本的投入。

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