关于剪力墙结构中的墙布置原则和设计

摘要：剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，主要了分为框架-剪力墙结构、普通剪力墙结构、框支剪力墙结构等，剪力墙结构在高层建筑及住宅中使用也越来越多，剪力墙结构设计，如墙的位置、厚度、长度等设计对对高层建筑设计的合理性与经济性有重要影响。本文在阐述了剪力墙结构基本内涵的基础上，主要探讨了剪力墙结构中的墙布置原则，主要是平面布置原则与竖向布置原则，并对剪力墙布置位置、厚度、长度提出了优化措施。

关键词：剪力墙结构基；布置原则；布置位置

中图分类号： TU398+.2 文献标识码： A 文章编号：

剪力墙结构有着多方面的有点，比如：剪力墙结构抗震性能好，而且施工速度比较快；剪力墙结构用于高层住宅时，室内并不会出现外凸的柱角，这样非常有利于室内布置；剪力墙结构有利于隔声，还能避免防火防盗。因此，这种结构被大量运用于办公楼、高层住宅等建筑中。剪力墙结构设计时需要考虑剪力墙的布置原则、厚度、数量等，这几个方面的设计都关系到技术是否合理及结构的安全等一些关键问题。剪力墙结构中的墙体承受着竖向荷载与水平荷载，墙体的主要作用是承受平行于墙面的水平荷载。剪力墙平面平面外的刚度很小，而平面内的刚度很大，因此，剪力墙的侧向稳定对各层楼盖的支撑起着很重要的作用。

一、剪力墙结构基本内涵

层数很多的框架，意味着房间的高宽比很大，这时，水平对框架的威胁很严重，不仅使到框架的弯矩很大，而且，柱子负担的轴向力和剪力也很大。从力的平衡关系看，以为房屋很高，水平荷载产生的倾覆力偶很大。在这种情况下，有效的解决办法就是设置一些墙片以代替框架。这墙片在水平力作用下的工作犹如悬臂的深梁，抗弯惯性矩大，换言之，抗侧力刚度就大大的提高；另外，从受剪力的效能看，墙的抗剪能力比框框架强的多，这种墙为整个房屋提供很大的抗剪强度和刚度，所以称为“抗震墙”或“剪力墙”。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，主要了分为框架-剪力墙结构、普通剪力墙结构、框支剪力墙结构等，这种结构被大量运用于办公楼、高层住宅等建筑中。剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（重力）、抵抗水平荷载（风、地震等）。

框剪结构本身具有一个重要的特点：建筑布局灵活，它能按照业主的自身需求而做到最大可能的自由分割房间。另一方面，因其具有比较大的刚度，框架剪力墙结构体系拥有了比较高的承载力。另外，由于框剪结构具备的良好的抗侧性、整体性以及具有很强的吸收地震力的抗震性能，可以在建造高的建筑物时选用。

二、 剪力墙结构中的墙布置原则

剪力墙结构设计优化的第一步就是确定一定的剪力墙的布置原则。总体来看，剪力墙结构调整应优先采用综合调整措施，应尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷载的合力作用线接近或重合，如调整周边剪力墙，不仅可以改变结构刚度，从而影响结构位移，而且也可以加大结构的抗扭转刚度，从而减小扭转周期。

1、剪力墙的平面布置原则

剪力墙平面布置的主要原则应是“均匀、分散、对称、周边布置”。为使每一片墙肢的弯曲刚度适中，剪力墙的数量多一些，抗侧能力不会因为个别墙肢的局部破坏而受到影响。所以，均匀、分散原则是要求每片的剪力墙连续尺寸不要太长、刚度不要太大。同时，为了保证建筑物抗扭能力，墙肢刚度中心和平面形心之间的吻合情况也要作为重要考虑因素。在提高剪力墙刚度的情况下，不靠增加数量来满足使用要求，并实现节约造价， 剪力墙在两个主轴方向组合布置应尽量避免一字形墙的出现，主要选用L 形、T 形以及口字形，这样有利于形成较好的侧向刚度和剪力墙结构的稳定性。

2、剪力墙的竖向布置原则

剪力墙在竖向宜沿建筑物全高设置,但当出现必须中断剪力墙时的情况时，应在转换层要采取加强措施。为增加抗震能力，剪力墙应尽量拉通对直。在抗震结构中，叠合错洞墙的主要特点有：洞口错开距离很小（甚至叠合）、墙肢不规则、在洞口之间形成薄弱部位，因此，在抗震结构中，应尽量避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙。因剪力墙结构中剪力墙承受要全部承受竖向力和水平力，所以一般应沿建筑物的主要轴线双向布置。特别是在抗震结构中，宜使两个方向抗侧刚度接近（即两个方向的自振周期宜相近），应避免仅单向有墙的结构布置形式。

三、剪力墙布置的优化设计

剪力墙布置的优化设计主要包括以下几个方面：

1、剪力墙布置位置的设计

剪力墙的布置方式否合理直接关系到整个结构的经济指标，而且剪力墙的刚度及刚度的分布很大程度上受到剪力墙的布置方式的影响。在设计中可以采取如下措施来做好剪力墙布置的一般位置 第一，剪力墙结构的薄弱部位多在平面形状凹凸较大处，因此，剪力墙宜多在凸出部分的端部附近布置；在抗震设计中，剪力墙应尽量双向布置，应使两个方向刚度尽量接近；在墙面开大洞的部位及变形缝两侧不宜设置剪力墙，当墙有洞口时，洞口宜上下对齐；为增大剪力墙结构的可利用空间，并减轻结构自重，为使剪力墙结构有较为适宜的侧向刚度，因此，其布置不宜太密。第二，弱中部，强周边。位使剪力墙的抗扭作用充分发挥，其布置宜在建筑物的周边附近，同时，也可可利用房间窗台设置高连梁以加强刚度。剪力墙宜设置在静载较大的部分及楼( 电) 梯间，宜尽量与其附近的框架或剪力墙的布置相结合，促使抗侧力结构连续、完整。

2、 剪力墙厚度的设计

墙体的厚度对墙体稳定性的影响非常大,因此，在进行结构计算中对剪力墙厚度的选择应能灵活掌握。剪力墙厚度应沿结构高度均匀变化，一般情况下由于基础的埋置深度比较大而导致底层的层高比较高, 从而也就要求底层剪力墙的厚度比较大，厚度随结构高度增加而均匀变化。但不应把层高较高楼层的剪力墙做的太厚，因为在剪力墙变截面处，剪力墙的断面变化应是渐变的，这会给施工方及建筑带来麻烦；同时，剪力墙的厚度直接影响到边框柱的断面, 较大的剪力墙断面必然会导致较大的边框柱断面。

3、 剪力墙长度的设计

剪力墙的长度（ L= Aw/ht）布置宜多均匀长墙( 长度不大于8 m) ，少短墙。

要注意避免在较小的间距内布置多道剪力墙。如果出现墙的长度很长的情况，但为了符合每个墙段高宽比大于2 的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小。另一方面，如果连梁两端所连接的剪力墙较长, 作为剪力墙之间的传力构件的连梁易出现剪切超限问题，出现这种情况可以考虑把洞口开大一些来减小连梁两侧的剪力墙长度。为减少墙肢的数量，增加结构的侧向刚度，减少边缘构件数量，可选择通过加长墙肢的长度来增加建筑平面布置的灵活性。

剪力墙结构没有梁、柱外凸，有利于房间内部布置。剪力墙结构还有整体性好、抗侧力性能好、侧向刚度大的等多项优点。因此，随着城市化发展对建筑用地的需求增多，对高层建筑也日益增多，而剪力墙结构在高层建筑及住宅中使用也越来越多。剪力墙结构设计，如墙的位置、厚度、长度等设计对对高层建筑设计的合理性与经济性有重要影响。因此，剪力墙结构设计中有很多值得我们需要注意的问题。

参考文献：

［1］ 杨太生．建筑结构基础与识图［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2008．

[2]汪梦甫,卿科．剪力墙数量与空间位置对框架剪力墙结构抗震性能影响的研究[D],长沙:湖南大学土木工程学院, 2007 年 4 月: 52-56.

[3]魏忠泽，秦桂娟．框剪结构体系中剪力墙的合理数量［J］．沈阳建筑工程学院学报，1996(2) : 48-50．

[4]徐传亮，光军．建筑结构设计优化及实例［M］． 北京: 中国建筑工业出版社，2012．

[5]张伟．平面凹凸不规则框支剪力墙结构抗震性能分析及设计对策[C],第十四届全国混凝土及预应力混凝土学术会议论文,2007 年