建筑工程设计中的剪力墙结构设计分析

摘要：随着经济的快速发展和和谐社会的构建，我国的建筑工程得到了飞速的发展，同时人们对建筑工程的要求也越来越高，为满足建筑工程的质量要求和功能要求，剪力墙结构应运而生，剪力墙结构具有抗震能力强、抗侧刚度大等特点，对建筑施工有十分重要的意义。剪力墙结构设计是建筑工程设计的重要组成部分，其设计质量对整个工程的施工质量有直接的影响，因此，加强剪力墙结构设计管理十分重要。

关键词：

中图分类号： TU198 文献标识码： A

引言

随着经济的快速发展和和谐社会的构建，我国城市化建设步伐越来越快，人们的生活水平也越来越高，为满足人们对建筑工程的要求，越来越多的建筑结构应用在建筑工程中，剪力墙结构具有刚度大、抗震性强、用钢量小等优点，在建筑工程中有十分广泛的应用，下面就建筑工程设计中剪力墙结构的设计进行分析。

一、剪力墙结构的概念及其分类

1、剪力墙结构概念简述

常见的剪力墙结构高和宽等方面尺寸相对较大，但是在厚度方面却相对较小，这些特点都决定了剪力墙结构的几何特征和受力形态，它的几何特征和板有很多相似之处，但是其受力状态却和柱子有着惊人的相似之处，但是剪力墙结构在比值上与柱子有着很大差异性。剪力墙结构中的墙是一个平面结构，墙在实际上承受着平面作用下的水平剪力和竖向压力的双重力量，地震作用和风载下，剪力墙结构如果只能满足刚度强度是远远达不到要求的，其在实际应用中还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量消耗、控制结构断裂不倒等方面的要求，所以在常见剪力墙结构设计过程中都是以延性弯曲型为主。

2、剪力墙结构的分类

根据剪力墙结构的特点可以将其划分为四个类型，主要是将剪力墙是否开洞及其开洞大小作为分类依据，实体墙又被称为截面剪力墙，其在实际上不开洞或洞口面积小于15%，这一类剪力墙结构的变形主要以曲型为主，而且在整个墙肢高度上弯矩图既没有弯点，也不会在使用中发生突变。第二类是整体小开口剪力墙，虽然这种类型剪力墙结构的开口比较小，但是其开洞面积却己经大于15%，整个剪力墙结构的变形是以弯曲型为主，但是在整个墙肢高度上却没有存在反弯点，弯矩图的主要位置在实际上发生了突变。第三类是双肢或多肢剪力墙，这个类型的剪力墙结构一般开口较大，或者是其洞口成列分布，虽然这类剪力墙结构在开口上与小开口剪力墙结构有所不同，但是这两种类型剪力墙结构的手里特点十分相似。第四类是壁式框架剪力墙结构，这种剪力墙结构的洞口尺寸相对较大，连梁线和墙肢线的刚度较为接近，其受力墙的变形是因为受到剪切型影响，这种剪力墙结构的手里特点和框架结构较为相似，但是其应用到高层建筑结构中会出现反弯点，弯矩图在楼层的地方也会产生突变。

二、剪力墙结构

剪力墙是指在建筑工程中用于承受地震、风荷载等作用引起的水平荷载墙体，剪力墙也可以称为抗震墙、抗风墙，剪力墙的主要目的是为了避免建筑承受剪切作用造成的破坏。剪力墙结构是指采用钢筋混凝土墙板承受来自水平方向和垂直方向荷载的结构，在剪力墙结构设计中，施工单位经常会使用钢筋混凝土墙板代替建筑物框架结构的梁柱，从而有效地控制建筑结构产生的荷载，剪力墙结构具有良好的刚度、抗震性，在建筑结构设计中有十分广泛的应用。

三、剪力墙结构的设计原则

剪力墙的特点是外平面承载力小，内平面承载力大，外平面刚度小，内平面刚度大，因此，当剪力墙和外平面方向的梁连接时，会产生墙肢平面外弯矩，因此，在设计过程中，要尽量避免剪力墙的外平面搭接。在进行剪力墙结构设计时，要尽量沿着主轴的方向进行多向布置，尽可能的将不同方向的剪力墙连接在一起，但要防止出现拉通对直的现象；在进行抗震设计时，要尽量保证两个方向的侧向刚度相同，并且剪力墙结构要尽量简单，防止出现单向有墙的情况，同时要尽量保证各个方向的剪力墙分布均匀，从而充分发挥剪力墙结构的工作性能。剪力墙的数量要科学、合理，如果剪力墙比较多，会增加抗侧力的刚度，从而引起震力和重力的增加；如果剪力墙数量比较少，结构的抗侧力则会减小。

四、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

1、剪力墙平面布置

在进行剪力墙平面布置时，要尽量防止出现单向有墙的情况，剪力墙要沿着主轴及其他方向进行双向、多向布置；剪力墙的抗侧力刚度不能太大，一般情况下，为了充分发挥剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力，可以适当的增加剪力墙的间距，从而保证剪力墙结构的抗侧力刚度合适。设计人员可以根据经验公式T=（0.05-0.06）n（其中n为层数），计算出T值，从而判断剪力墙的数量及侧向刚度。如果计算结果T比搭模计算周期T1大，则可以适当的增加剪力墙的数量；如果计算结果T比搭模计算周期T1小，则说明剪力墙比较多，可以适当的减少剪力墙的数量或者凿开一些合理的孔洞，降低剪力墙的刚度。

2、约束边缘构件处理

无约束边缘构件剪力墙和有约束边缘构件剪力墙相比较，其极限承载力降低40%，极限层间位移角就会减少一倍，对地震能量的消耗能力就会减少20%，因此，在设计剪力墙结构时，要根据不同级别的剪力墙轴压比，选用相对应的边缘构件。剪力墙边缘构件可以分为约束边缘构件和构造边缘构件两种情况，对于一级剪力墙和二级剪力墙结构，当剪力墙底部加强部位上面的普通部位和三级、四级非抗震设计建筑底部加强部位轴压比小于相关规定时，要设置构造边缘构件；当一级剪力墙和二级剪力墙结构，当剪力墙底部加强部位和高层建筑、重力荷载作用下墙体的轴压比大于相关规定，要设置约束边缘构件。

3、剪力墙墙身钢筋

在进行剪力墙结构设计时，一般情况下，对于四级抗震设计和非抗震设计，剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%；对于一级、二级、三级抗震设计，剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。

4、剪力墙连梁问题

在剪力墙结构中，在水平荷载的作用下，墙肢会发生变形，从而引起连梁产生内力，这时连梁端部的内力会减小连接墙肢产生的变形内力，从而约束墙肢变形，连梁对剪力墙结构十分重要，因此，在进行剪力墙结构设计时，要注意连梁问题的处理。连梁超筋是剪力墙连梁常见的问题，其本质是剪力剪压比无法满足相关要求，当墙段比较长时，连梁容易超筋的部位大多集中在中间段；当墙段中墙肢截面高度相差比较大，并且分布不均匀时，墙肢处连梁容易出现超筋现象。出现连梁超筋现象后，可以采用以下几种方法进行处理：可以通过调整剪力墙中连梁弯矩剪力塑形进行处理；根据实际情况，适当的减少连截面高度；当连梁破坏对垂直方向的荷载影响不大时，可以从地震作用的角度进行思考，放弃使用该连梁，计算独立墙肢在多遇地震情况下的结构内力，墙肢配筋则应按照两次计算得出的大内力进行。

五、建筑剪力墙结构设计的要求

1、平面结构布置

平面结构要具有良好的整体性，同时要做到简单、均匀对称、规则，对于长度、宽度比较大，或者不规则的平面结构，要设置合理的温度伸缩缝，从而有效地提高结构的整体性，为增强抗扭效果，要尽量沿着周边布置剪力墙，对于质量中心和结构刚度中心偏差比较大的结构，在地震作用下，受扭转力的影响会产生巨大的破坏，因此，在设计过程中要注意尽量将质量中心和结构刚度中心重合在一起。

2、垂直结构布置

由于垂直受力构件在转换过程中，会对建筑的垂直刚度造成影响，如果发生地震，这部分就会成为抗震的薄弱环节，因此，要对剪力墙转换层上下结构的刚度进行严格的控制。转换层的转换构建在传力过程中要尽量做到简单、直接，避免出现水平方向的多级转换和转换次梁的现象。由于剪力墙转换梁上一层墙体和中间支柱承载的垂直荷载比较大，因此，要尽量避免在这些部位设置门洞，同时要尽量加强转换层下部剪力墙的刚度。转换层会对上下传力构件的直接传力造成影响，因此，要将转换层上部的垂直抗侧力构件直接设置在转换层主结构上，防止出现多级转换的现象。

结束语

剪力墙结构在建筑工程中有十分广泛的应用，在进行剪力墙结构设计时，要根据建筑工程的实际情况，确保制定的剪力墙结构施工方案既符合施工质量标准，又能满足经济要求，从而为建筑工程的施工质量提供保障，有效地促进和谐和会的构建。

参考文献

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