建筑结构设计中剪力墙结构的应用研究

【摘要】随着社会经济的飞速发展和人类生活水平的提高，建筑设计工程师为了满足人们对建筑结构的新要求，剪力墙结构作为一种常见的建筑结构形式运用在建筑工程建设中，保证建筑结构实用性、安全性和耐久性。本文着重探讨我国目前的剪力墙建筑结构在建筑结构设计中的应用，可以更好的满足建筑强度需求及抗震需求等。下面笔者就对建筑结构设计中剪力墙结构展开讨论，并总结了一些自己的看法。

【关键词】剪力墙结构；建筑结构；应用研究

前言在高层建筑结构设计中，结构的刚度和侧向荷载作用下的内力效应是需要特别重视的。剪力墙结构作为一种高层结构体系，在现代高层建筑应用非常广泛，由于结构具有降低地震的作用，满足了我国抗震设计规范。剪力墙结构的优点是：整体性好、刚度大，抵抗侧向变形能力强；抗震性能较好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。其缺点是：受楼板跨度的限制（一般为3^-8m），剪力墙间距不能太大，建筑平面布置不够灵活。为了保证建筑结构的安全性，设计师往往需要采用较为保守的方法调整计算结果，并采用加强的构造措施。本文探讨剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用具有重要的意义

1、剪力墙结构概述

1.1剪力墙结构定义

采用钢筋混凝土板来代普传统的框架中的梁柱，以此承受竖向和水平方向的各类荷载，使其发挥最大化的使用性能。一般剪力墙结构的建设规模较大，并能够控制结构的水平力，与柱子的受力程度非常相似，采用钢筋混凝土板承受竖向和水平力的结构剪力墙，是建筑结构中常见的结构体系。剪力墙结构的组织形状相似于板状，承担着各种荷载引起的内力，可实际厚度较小，决定了剪力墙结构的具体形状以及承受能力的大小。剪力墙结构主要是指竖向的钢筋混凝土墙板，承受来自垂直方向和水平方向的力的结构，从而有效地控制建筑结构产生的水平力，具有良好的抗震性，因此得到了较为广泛的应用。

1.2 剪力墙结构特点

剪力墙作为承担竖向荷载，是抵挡水平荷载的主要结构。就目前我国建筑工程现状而言，剪力墙结构由于造价高、施工困难、材料耗费大的特点而往往被建设单位所限制。整体剪力墙，受力状态如同竖向悬臂梁，洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸。小开口整体剪力墙，除了整个墙截面产生整体弯矩外，在水平荷载作用下，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时，这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。联肢剪力墙，每根连梁中部有反弯点，由连梁把墙肢联结起来的结构体系，成为连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。壁式框架，墙肢宽度较小，比联肢剪力墙更宽，介于剪力墙和框架之间的一种过渡形式。

1.3 剪力墙结构设计原则

在目前的建筑结构设计中，剪力墙的应用极为广泛，特别是在大型的高层建筑物中，其身影更是随处可见。基于这一原理，我们在设计的时候对于剪力墙结构需要遵循的原则主要包含有以下几个方面：

1.3.1剪力墙高度和宽度比合理控制

由于剪力墙结构的高度和宽度往往较大，导致设计不合理，造成扭转变形过大，当比值过小的时候可以按照柱体结构要求来设计，受力形态显著的趋于柱子结构。由于剪力墙与柱子结构区别在于肢长和厚度，在增加竖向构件的刚度来调整楼层之间的位移以外，避免剪力墙和平面外梁连接使墙肢外弯，它沿着平面作用在承担相应的水平应力，就形成了显著的扭转变形和剪切变形几何特征。如果竖向构件数量很多，不能有效满足楼层间位移的需要，在建筑物中应尽量减少扭转变形。

1.3.2墙体整体结构作用力

计算剪力墙的宽度，按照斜截面受剪承载力进行分析和验算。这种设计形式有一个必要的前提条件，墙体所受负荷作用比较集中且大，取剪力墙与墙体整体结构之间的最小距离，通常都是墙肢总高度的十分之一，计算正截面承载力和水平扩展力。为了防止安全隐患的发生，使其成为双肢剪力墙，减轻建筑结构的自身重量，提高建筑结构的强度，这样就使得剪力墙和整个结构之间形成安全的抗震体系，充分保证楼层剪力系数的安全性。

3、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1 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，这样有利于避免剪力墙出现平面外弯。对于截面较小的楼面梁的设计，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，提高墙面稳定性。剪力墙线内打眼后插上钢筋头或取一段同墙厚一样长的钢筋焊在主筋上（离地面5cm左右），可采用半刚接或铰接的形式。在进行剪力墙结构合理定位时，尽量拉通内外剪力墙结构转角，减轻无约束性的截面剪力墙承载力，从而底部剪力一般均可控制在合理范围内，应避免仅单向有墙的结构形式，在实际使用运用中使得剪力墙结构刚度趋于合理，抗震性能也高。

3.2 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容易呈现出弯曲破坏形式。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，存在着延伸性要求，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。在设计工作中，结构施工与设计中也需要具备相应的延展特性，满足其承载力要求的基础上将剪力墙分割成为均匀的独立小块，这对于提高剪力墙结构整体性和工作环境承受力度具有稳定性作用。对于较长的剪力墙，在与墙体结构整体集合中可以进行分层间隔设计。

结论

随着高层建筑的快速发展，剪力墙结构作为高层建筑结构的一种主要形式，被广泛运用于大量工程结构中。剪力墙结构作为高强度的建造技术能有效的提高建筑的抗震性能和抗侧移能力。因为其自身优越的特点，在建筑结构设计中剪力墙的应用越来越为广泛，在进行剪力墙设计的时候一定要根据工程的实际情况合理的采用，相应的技术人员在设计中一定要严格要求自己，避免人为的设计失误，设计出完美的作品。还需要不断的积累经验，改善现有的剪力墙设计，使得我国的建筑行业长久持续发展。

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