刍议剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

摘要：剪力墙技术是当代建筑工程施工过程中的一项十分常见的结构施工技术，因其具有侧移小、抗震性能好、抗侧刚度大等特点而被广泛地应用于各种不同结构风格的建筑设计当中，尤其是在高层建筑的设计施工中更是得到了频繁的应用。本文主要针对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用来进行分析。

关键词：剪力墙；建筑结构设计；应用

中图分类号：TU318 文献标识码： A

引言

剪力墙结构在建筑设计中所表现出的优势非常明显，能够在新的环境下更好的适应建筑的发展需求，同时也满足了人们对建筑的使用需求，对于提高建筑质量也发挥着重要的作用。然而就目前来看，剪力墙结构的应用还存在着诸多问题，因此，我们还需要不断的进行探索，从而提高剪力墙结构技术水平的发展，为建筑工程的发展提供更多、更可靠的基础保障。

1、剪力墙结构的概述

现如今，剪力墙结构在建筑施工设计中的应用越来越广泛，成为了建筑设计中必不可少的一项设计工作，尤其是在高层建筑中，剪力墙结构的应用更是设计的重点内容。如何在保证建筑物质量的同时又能满足人们对于建筑物新颖、个性的追求是每个设计师研究的重点内容，也是建筑设计未来发展的方向。剪力墙结构的发展和应用正好弥补了这一问题，采用剪力墙结构是建筑发展的必然产物，同时也有效的提高了建筑设计水平和建筑的质量，也是建筑施工未来发展的必然趋势。

1.1、剪力墙结构的定义

剪力墙结构即是指建筑墙肢的截面高度与厚度的比值在5—8范围内的剪力墙体。当建筑结构内的剪力墙比较多时，多采用筒体和剪力墙共同抵抗水平作用力的剪力墙结构。而在高层建筑的结构中则不宜采用全部剪力墙的结构设计。

剪力墙结构的抗震设计，要求墙体承受的第一振型的底部地震倾覆力矩不小于其结构总底部所承受地震倾覆力矩的一半。同时，当墙体较少时，其承受地震倾覆力矩范围可以减少为15％~40％。

1.2、剪力墙结构的特点

剪力墙又被人们称之为挡风墙、抗震墙、结构墙等，由此，我们可以看出，剪力墙有着多种结构的特点。在建筑结构中，剪力墙的作用主要用于承载建筑的负荷力，是一种以支撑为核心的建筑结构。通常来说，剪力墙的结构一方面能够起到承载建筑负荷力的作用，同时也担当了建筑“骨架”的作用，是在墙体和楼板之间构建出的负荷体系结构。

1.3、剪力墙的结构设计原则

在进行剪力墙的结构设计时，要遵循以下几个方面的原则：

1.3.1、楼层层高与层间最大位移之比的原则

即为在规定和规范遭遇地震作用较多的建筑楼层的最大弹性层间位移值时，除了以变形弯曲为主要形式的高层建筑外，在计算其他建筑时可以不扣除其结构整体的弯曲变形，而转为计算扭转变形。在通常的高层建筑结构计算中，其剪力墙结构的设计计算的重点多为楼层间的扭转变形和剪切变形。其中，剪切变形的控制多是由竖向构件的数量决定的，但竖向构件过多时会引起结构的扭转变形，因此，其对高层建筑的结构设计应该尽可能地减小扭转变形。

1.3.2、连梁超限的原则

这一原则主要指的是在进行剪力墙的设计时，其连梁的跨高比值一般要大于2.5。因为若连梁的跨高比值在2.5以下，则容易造成墙体的弯矩和剪力值超过技术所规定的限值。

1.3.3、楼层最小剪力系数的原则

即指在设计剪力墙的承受地震倾覆力矩值时，要在不超过规定系数范围的前提下尽量地减少剪力墙的布置，以便于楼层的最小剪力系数尽可能地接近设计要求所规范的限值。

2、剪力墙结构设计之中需注意的事项

剪力墙结构的设计要明确其使用的目的，大多数的建筑需要采用剪力墙结构来为建筑提供可靠的支撑，从而能够更好的加强建筑的坚固性，尤其是在抗震效果上，剪力墙结构能够发挥更好的作用，增加建筑物的牢固程度。另外，剪力墙结构的应用也主要表现在减少了人为的对墙体的破坏，从而提高建筑的使用寿命，加强建筑结构的整体性。

2.1、剪力墙高度和宽度比控制要合理，由于剪力墙结构的高度和宽度往往较大，而厚度却很小，这就形成了显著的几何特征，使得受力形态显著的趋于柱子结构。但是，由于它与柱子结构的最大区别在于肢长和厚度之间存在着明显的差异，当比值过小的时候往往可以按照柱体结构要求来设计。其次，在设计的时候墙体结构是一个平面构件，它沿着平面作用在承担相应的水平应力、弯矩力之外，更是要承担一定的竖向压力，为此在设计中必须要满足弹性、非弹性以及延性要求。

2.2、我们在设计墙的时候，计算时要考虑到墙在重力和横向延展力的结构下来进行分析计算的。我们在针对剪力墙承载能力的计算中计算带翼墙的宽度按照门窗与洞口之间的翼缘宽度以及剪力墙之间的距离的最小值来取值，通常都是墙肢总高度的十分之一。

3、剪力墙结构的优势与劣势

剪力墙结构的刚度很大、用钢量少、整体性能好的优势在目前的高层建筑工程中得到了广泛的发挥，但是由于室内不均匀布置、分隔墙在住宅建筑结构中的应用不断增多，若是将承重墙和分隔墙以现浇混凝土结构来设计，那么也是较为实惠和经济的，而且对于室内整体性布置也极为有效。

4、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

剪力墙的结构设计在建筑整体结构设计中的应用主要体现在以下几个方面，即：

4.1、剪力墙合理定位

在设计过程中，剪力墙的布置最好沿建筑主轴的方向或者其他的方向展开双向的设计，并在抗震设计中，尽可能地避免出现单向有墙的设计形式。具体的定位设计如下：

4.1.1、在设计建筑的弧形、圆形或者正多边形的平面结构时，可以沿环向或者径向方位布置剪力墙。

4.1.2、在对有些Y形平面或者i角形的平面进行结果设计时，则可沿着它自身的三个轴线方向进行剪力墙的布置。

4.1.3、在设计一般的T形、L形或矩形等的平面结构时，通常是沿着其自身的两条轴线的方向对剪力墙进行设计。

总之，剪力墙结构的平面设计应尽可能地本着对称、均匀的原则进行设计，并保证墙面结构的质量中心和刚度中心尽可能地完全重合，以便减少墙体出现扭矩现象。而对内外剪力墙进行设计时，则应遵循对直、拉通的设计原则。

4.2、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存在着延伸性要求，因此，结构施工与设计中也需要具备相应的延展特性，这对于提高剪力墙结构整体性和工作力度至关重要。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，且极容易呈现出弯曲破坏形式和剪力墙结构体系模式，这样一来，极容易出现脆性破坏现象。

4.3、剪力墙结构的墙体配筋

控制剪力墙配筋有利于结构安全及工程的经济性，因为对于剪力墙结构而言，剪力墙面广量大。剪力墙墙体配筋通常是把竖向钢筋放在内侧，而把水平钢筋放在外侧，配筋必须满足计算及规范提议的最小配筋率。若采用了双向钢筋网片，迎水面保护层厚度至少可取值为30mm，大大节省了墙体配筋。

结束语

在社会不断发展进步的同时，人们对于建筑的使用要求也越来越高，随着社会人口的增多和城市化进程的加快，建筑设计为了更好的适应社会发展需求，其使用功能也在向多元化发展，这也要求建筑结构设计有所改进和提高。剪力墙结构在进行设计的过程中，很容易产生设计过于保守或者不合理等现象，很容易产生资源浪费和结构存在隐患等问题，本文结合工程的相关经验，对剪力墙结构设计之中的问题进行了阐述，并提出了相应的解决措施。

参考文献

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