浅析建筑工程施工中剪力墙结构的应用

摘要：近年来，在建筑结构设计中，由于剪力墙结构具有抗侧刚度大，能有效的减少侧移，且具有较好的抗震性能等优点。被广泛应用于多层和高层钢筋混凝土建筑中。本文作者针对剪力墙结构的平面布置、墙肢截面厚度、剪力墙约束边缘构件和连梁的设计问题进行了分析。

关键词：建筑工程；剪力墙结构；受力特点；施工应用；

中图分类号： TU198 文献标识码： A 文章编号：

0.前言

随着经济的迅猛发展，技术的不断更新，带来的是各项事业的不断发展，建筑事业作为重要的经济发展因素必然也是在不断的进步。剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省，在居住性建筑中，居室和客房均为小开间，分隔墙较多。采用现浇剪力墙结构，可以将承重墙与分隔墙合二为一，相对来说比较经济。另外，室内较框架结构简洁，没有露梁、露柱现象。外形美观，便于室内布置，使用功能更好，且增大了使用面积。因此受到了开发商和业主的广泛欢迎。本文针对建筑结构设计中剪力墙的结构设计进行分析和研究，对其在建筑应用中的具体问题和原则进行分析，以便更好的做好建筑的结构设计，保证建筑的安全和质量。

1.剪力墙布置

1.1双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑应有较好的空间工作性能，剪力墙结构应双向布置，形成空间结构。在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。另一方面，剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量．增大剪力墙结构的可利用空间。墙不宜布置太密，使结构具有适宜的侧向刚度。

1.2墙肢高宽比

细高的剪力墙容易设计成受弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中剪力墙结构应具有延性，设计中墙的高宽比不应小于2。当墙的长度很长时，为了满足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、较均匀的独立墙段，每个独立墙段可以是整体墙，也可以是联肢墙。

1.3竖向刚度均匀

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响。剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

1.4剪力墙洞口的布置

剪力墙洞口的布置会极大地影响剪力墙的力学性能。布置剪力墙洞口时应满足以下3个要求。

（1）规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时应避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。

（2）对于错洞剪力墙和叠合错洞墙，二者都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际内力。其主要特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构。

1.5剪力墙的加强部位

（1）抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位。这样做的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施。

（2）为安全起见，设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大，抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时，为避免加强区太高，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。

（3）剪力墙塑性铰出现后，剪力墙应具有足够的延性，剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围，该范围内应当加强构造措施，提高其抗剪切破坏的能力。

2．剪力墙结构的受力特点

剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构，承受竖向荷载和水平荷载，是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载作用下，侧移较小，因此这种结构抗震及抗风性能都较强，承载力要求也比较容易满足，因此适宜于建造层数较多的高层建筑。

一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙，短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5:8的剪力墙，剪力墙主要承受两类荷载：一类是水平荷载，包括水平风荷载和水平地震作用；另一类是楼板传来的竖向荷载，在地震区还应包括竖向地震作用的影响。

剪力墙的内力分析包括水平荷载作用下的内力分析和竖向荷载作用下的内力分析。在竖向荷载作用下，各片剪力墙所受的内力比较简单，可按照材料力学原理进行。在水平荷载作用下，剪力墙的内力和位移计算则比较复杂。

剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、不开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙，其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同，因此计算其内力和位移时需采用相应的计算方法。例如，整体剪力墙如一根悬臂杆件，在墙肢整个高度方向上，弯矩图既不发生突变又不出现反弯点，变形曲线以弯曲型为主；不开口墙与双、多肢剪力墙，在连梁高度处的墙肢弯矩有突变，但在整个墙肢的高度方向上，它没有或仅仅在个别楼层才出现反弯点，剪力墙的变形曲线依然以弯曲型为主。总之，剪力墙的受力需具体情况具体分析，按能反映其形态的结构体系计算。

3.剪力墙设计的建议

剪力墙的布置应遵循均匀、分散、对称和周边的原则。剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置：抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙应沿房屋纵横两个方向布置，宜布置在房屋的端部附近、平面形状变化处、恒荷载较大处以及楼梯处。在平面布置上尽可能均匀、对称，以减小结构扭转；不能对称时，应使结构的刚度中心和质量中心接近，在竖向布置上应贯通房屋全高，使结构上下刚度连续、均匀。

高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙较多时，应布置筒体(或一般剪力墙)，形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。从抗震性考虑，在一定范围内剪力墙数量越多越好；从经济性考虑，数量太多会使结构刚度和自重很大，地震力和材料用量增大，造价提高，基础设计困难。因此，剪力墙的数量应适宜，只需满足侧向变形的限值即可。因为在地震时全靠剪力墙抵抗地震剪力，建筑结构设计时成片的剪力墙最好对称布置，遵循“均匀、对称、周边、分散”的原则，可以取得比较理想的设计效果。

4.结束语

剪力墙在多、高层的住宅中有着广阔的发展前景。在剪力墙设计中，要根据其受力的特点，充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后，并选择合理的布置形式，正确掌握计算分析方法，以取得理想的应用效果。

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