关于剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析

摘要:随着我国经济的不断发展，建筑行业也得到了日新月异的进步，取得了举世瞩目的成就，因而建筑结构的设计引起了社会的广泛关注。剪力墙由于其良好的抗震性和较强的刚度被普遍应用在建筑结构设计中，并且起到了重要的作用。

关键词:剪力墙;结构设计;建筑结构设计;应用分析

Abstract: with the continuous development of our country's economy, construction industry also got rapid progress, has achieved remarkable achievement, and therefore the design of structures has been brought into public attention. Shear wall because of its good stiffness and strong vibration resistance is widely used in building structural design, and plays an important role.

Key words: shear wall; Structure design; Building structure design; Application analysis

中图分类号：TU2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

前言

剪力墙作为建筑设计中常用的施工技术，具有抗震能力强、抗侧刚度优良的特点，能够广泛应用在各种建筑风格的建筑中，而且在高层建筑中的作用更加明显。在实际应用过程中，设计人员和施工人员应该充分考虑各方面因素，认真分析剪力墙的优点和缺点，尽量提高剪力墙的利用率[1]。笔者根据多年的实际工作经验，结合具体的实际案例，首先讲述了剪力墙结构的分类和特点，然后讲述了剪力墙设计的原则，最后讲述了剪力墙在建筑设计施工过程中的应用，具有一定的参考意义和借鉴价值。

工程概述

山东济南市龙奥大厦是典型的高层建筑，位于济南经十东路奥体中心旁，建筑面积近40万平米，高66.7米，地下1层，地上15层。地下一层主要有人防掩蔽所、厨房、设备用房和地下车库，一至三层设有公共会务中心、城市展厅、资金结算中心、消防控制中心、设备监控中心、信息传输中心、网络机房等，四至十五层主要是办公、会务、餐厅、观光厅等。建筑物的剪力墙施工结构图如下图所示。

图1 剪力墙施工平面图

剪力墙结构的特点和分类

剪力墙的高和宽都比较大，但是其厚度相对较小，通常情况下，两者比例介于5-8之间。剪力墙的几何特性与板相似，但是在承重方面和柱相似，具有极强的承重能力[2]。剪力墙可以承受竖直和平面两方面的双重压力。根据剪力墙是否开洞和开洞大小进行分类，剪力墙可以分成四类，具体分类情况如下表所示。

表1 剪力墙分类表

不同类型的剪力墙分类标准不同，相应的特点也是各不相同，所以使用的范围和场所也是不同的。实际设计和施工过程中，设计人员和施工人员应该根据具体情况进行设计施工，不可盲目随意。

高层建筑剪力墙设计原则

高层建筑剪力墙设计应该遵循设计原则，笔者根据多年的实际工作经验总结为：剪力墙连梁超限原则、楼层之间最小系数原则、楼层之间最大位移和层高比原则[3]。

4.1剪力墙连梁超限原则

剪力墙连梁超限原则指的是剪力墙连梁在设计的时候跨高比值应该高于2.5，保证墙体的弯矩和剪力值在设计规定范围之内。《高规》中指出当剪力墙的跨高比大于5的时候，应该按照框架梁的结构进行设计。实际设计施工过程中按照规定进行能够取得良好的效果。

4.2楼层之间最小剪力系数原则

尽量减少剪力墙体的布置，能够有效的减轻墙体自身的重量，对于地震有着较强的抵抗能力。合理调整楼层之间的最小剪力系数能够最大限度提高建筑结构的倾向刚度，减少工程投资。

4.3楼层之间最大位移和层高比原则

楼层层高约层间的最大位移比指的是建筑物在地震作用下能够产生的最大弹性层间位移比值。实际工程中剪切墙的抵抗能力是由构件组成的，如果构件过多可能会引起建筑结构扭曲变形。所以设计的时候应该尽量减少构件数量，尽可能提高建筑物抵抗外界干扰的能力。

5. 剪力墙在建筑设计施工中的应用

5.1剪力墙平面结构布置

剪力墙平面布置应该匀称平均，保证质量中心和刚度中心处在重合的状态下，减少力矩作用。剪力墙施工中应该沿主轴方向进行布置，同时保证剪力墙抗侧力刚度不应该过大，必要的时候可以增加可利用空间，保证适当高度。剪力墙间距应该始终，通常采用经验公式进行设计：T=(0.05一0.06)n,n为建筑结构层数。实际剪力墙的数量应该和计算结果相仿。剪力墙不仅要有较强的承重能力和刚度，而且要有良好的延伸性和弹性，保证在受到外力产生裂纹的情况下，剪力墙还能挺立不倒。

5.2剪力墙约束边缘构件处理

约束边缘构件能够大大的提高剪力墙的承载能力，减少层间位移，提高抗震能力，并且能够稳定墙板。剪力墙抗震设计应该满足第一振型的底部力矩大于承受力矩的一半以上。约束边缘构件的选择应该根据剪力墙相关轴压比进行确定。通常情况下，抗震等级越高的剪力墙应该采用层数更多的剪力墙，控制剪力墙的均匀性，从根本上改善墙肢承重能力。剪力墙约束边缘构件最大平轴压比如下表所示。

表2 剪力墙约束边缘构件最大平轴压比

5.3剪力墙中大型墙肢处理

剪力墙的结构必须具备延展性，同时要满足宽高比不小于2的设计要求，比如通过开洞的方式提升剪力墙的延展性。根据相关规定，当墙肢长度超过8m的时候，设计的时候可以根据混凝土墙的不同增加孔洞，加强的配筋能力，等到施工结束之后在进行填充。按照《高规》中规定，本工程建筑的抗震等级为一级，剪力墙水平竖直分布筋配筋率应该小于0.25%。剪力墙设计中可以通过调整弯矩建立增强抗震能力，或者适当减少截面高度。在建立前容易出现超筋的部分，采用综合计算的方式进行设计计算，保证结构层位移比满足《高规》的设计要求。

6.结语

剪力墙在建筑设计和施工过程中有着广泛的应用，实际过程中，设计人员和施工人员应该根据具体情况进行具体分析，制定相关标准规范和施工方案，保证整个建筑物的安全性和可靠性，取得良好的经济效益和社会效益。

【参考文献】

[1] 齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计田.黑龙江科技信息,2011年17期:11-12.

[2] 秦艳，焦维.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导，2011，(27):34-35.

[3] 赵守勇.剪力墙结构设计分析[J].煤炭技术,2012(6) : 64-65．