剪力墙结构设计探讨

摘要：本文作者结合实际工作经验，对剪力墙结构设计进行了分析探讨，供大家参考借鉴。

关键词：剪力墙；结构设计；探讨

中图分类号：TU7文献标识码：A文章编号：

框架与剪力墙施工有一定的施工难度，同时也是工程中造价比例占用部分极大的分项，本文从框架剪力墙的结构受力与变形开始，从结构的刚度、稳定性等进行了分析和探讨，对建筑工框剪力墙结构的连梁的设计问题进行了总结归纳，可以看到，如果我们采取合适的应对措施，框架与剪力墙结构设计工作是完全可以尽善尽美的。

随着社会的进步与发展，建筑行业的结构设计中，框架剪力墙结构得到了广泛的应用。框架结构布置可以更加灵活，可用空间更大等优点，但同时伴随着许多结构形式的缺点，例如底部水平层间位移大，侧向刚度差等缺点。剪力墙结构布置灵活性受到限制，却有较大的侧向刚度和强度。对于一些高层来说，如果使用框架结构，势必需要加大梁与柱子的横截面积，不仅造成了材料上的浪费，而且减少了房屋的可用空间，但如果在框架的基础上增设剪力墙，结构不仅可以增强侧向抗震作用，而且一定程度上可以增加可用空间。这就使得框架剪力墙结构得到了更广泛的使用。

1 框架剪力墙的结构分析

1.1框架剪力墙结构的受力与变形

框架剪力墙结构是由两种不同的侧向受力结构所构成的。剪力墙结构如同竖向的悬臂梁，其受力形式和变形曲线与横向悬臂梁类似，和横向悬臂梁一样，梁的长度越长，受力后其边缘的位移增长速率越大。框架结构的受力形式如同受剪切力的悬臂梁，梁的长度越长，受力后其边缘的位移增长速率越小。由于剪力墙的侧移刚度大于框架，因此剪力墙所承受的侧向力要大于框架的侧向受力，同时随着高度的不同框剪结构的水平受力也不断的在调整。框架剪力墙结构承受水平力的主要部位在中上部，因此在做框架剪力墙设计时要考虑协同工作的问题，不能按照纯框架的结构形式来计算，否则会造成结构中上部安全性能低等缺点。

1.2荷载倾斜与偏心的影响

我们知道在使用理论公式对地基承载力进行求解时，我们都是按照建筑轴心受荷而考虑问题的，可见荷载倾斜与偏心对地基强度也是有影响的。所以说，荷载倾斜与偏心不但是影响地基强度的一个因素，还是建筑结构设计中的重点内容。一般来说，钢筋混凝土楼板和屋盖的整体性能好，在适当位置布设构造柱，并配置相应的构造钢筋，不但能够消除滑移、偏心等问题，还能加强楼板的刚度值、适当放宽对建筑的平面要求，对于建筑的层间变形，也非常容易控制。建筑物作为许多细节构件连接而成的整体，是一个具备空间刚度的结构体系，其能否承受惊人的荷载力量，全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体，换言之就是建筑各个构建是否形成了轴心体。

1.3框架剪力墙的抗震性能

根据我国抗震设计规范的要求“小震不坏，中震可修，大震不倒”的基本原则，当遭遇小震破坏时房屋应该处于正常使用状态，可以进行弹性反应谱进行弹性研究；当房屋处于中震破坏时，也就是房屋可修的情况，此时的状态为非弹性状态，可以通过构造要求来进行结构安全的满足；当房屋处于大震破坏时，由于房屋处于较大的非弹性破坏，因此要保证房屋不能倒塌。

2 剪力墙结构形式以及抗侧移刚度的改进

地震作用是房屋破坏的主要原因之一，对于一些高层建筑来说就不得不考虑用剪力墙结构。因此需要设计人员设计出剪力墙的合理数量。剪力墙数量过多固然结构抗侧移刚度越大，抗地震作用也就相对的较强一些。但是，当结构刚度过大时，由于周期过短，地震作用反而有可能会更加强烈，而且浪费了一定的材料。因此只从抗震方面来看，剪力墙并不是越多越好，选取合理的剪力墙数量才能达到结构稳定的优化。在地震作用中一直存在着刚性与柔性的说法。

剪力墙抗侧移刚度此外还受到基底倾斜和地面倾斜的影响，比如说两个相邻基础的影响、地基与上部结构共同作用的影响与加荷速率的影响等等。那么怎么样对一个工程项目实施建筑的基底与地面的布局与结构布置？这通常与建筑物剪力墙的平立面直接相关。有地震数据表明，简单、规则的建筑其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式建筑在地震发生时基底构件的强度与刚度达不到一致规律，导致结构扭转非常明显。因此，在对建筑剪力墙结构的设计中务必加强措施，尽可能遵循建筑物的均匀对称原则，从总体上保证建筑物的基底与地面的稳定性，确保相关的地震反应数据计算审核无误，这样就可以在建筑物发生沉降时可以明确荷载的传递途径，最大化地避免基底倾斜和地面倾斜对建筑物剪力墙构成的影响。

通过实践我们可以知道，不同的建筑形式在相同的受力荷载作用下地基破坏程度也不同，比如说L形、T形、Y形等不规则平面建筑，较之其他结构形式建筑，它们的破坏率明显增高；对于那些大底盘式的高层建筑，在相邻楼层质量突变较大的情况下，其破坏程度势必加重；此外，由于建筑结构形式差异，防震缝设置的宽度问题也有可能导致建筑物发生沉降破坏；楼层平面形心与重心偏移越大，对建筑地基强度的损耗越大。剪力墙抗侧移刚度作为建筑设计中的重要内容，在确定建筑结构体系阶段，会受到许多外界因素如建筑高度、经济状况、场地布置、施工材料等影响，是一个涉及面极广的技术问题，必须经过谨慎的思考才能确定。

3 框架剪力墙结构的连梁

3.1剪跨比不同的两种连梁

在框架剪力墙结构中，连梁起到影响结构整体稳定性的作用，因此合理的设计连梁对于结构的安全性能至关重要。当连梁的剪跨比小于5时，竖向荷载作用下，其承受的力很小，连梁的所承受的弯矩也很小，因此不会影响配筋的作用。但在水平荷载作用下时，其所承受的剪力很大，所承受的剪切弯矩相应的也很大，容易发生剪切破坏。因此当连梁设计剪跨比小于5时，其抗震等级需要与剪力墙抗震等级相同。当连梁的剪跨比大于5时，可按照框架结构设计。

3.2框架与剪力墙的连接方式

通常情况下，认为框架与剪力墙的连接方式有两种，一种是刚接，一种是铰接。当框架与剪力墙的连接方式为刚接时，连梁的作用就得到了体现。其结构主要是通过连梁把框架与剪力墙进行连接的，这样连梁和剪力墙就能共同工作，使结构的整体刚度得到了保障。同时，在遇到大的地震作用下，连梁首先承受地震的作用，首先进入了塑性阶段来缓解地震作用，这样结构的整体稳定性得到了一定的满足。当框架与剪力墙的连接方式为铰接时，在设计中连梁的作用发挥不大，主要的作用需要考虑楼板的连接。但通常情况下，楼板需要开设孔洞，例如楼梯、电梯井等。所以楼板的连接就起不到很好的作用，这样剪力墙的约束就会减少，结构整体的刚度就会变小，结构的整体稳定性就得不到满足。

4 结束语

伴随着人类社会的几何式发展，建筑的高度越来越高。高层建筑与其他建筑最大的不同就在于垂直面荷载密集，并由于建筑物竖向不稳定性，导致受风荷载与地震荷载的影响十分巨大，这无疑对建筑框架剪力墙结构设计技术提出了更高的要求。笔者结合自身经验，介绍了框架剪力墙的结构的受力与变形，剪力墙抗侧移刚度以及数量的改进，以及框剪结构的连梁的设计问题，从结构的刚度、稳定性等进行了分析和探讨，希望通过文中内容能够给框架剪力墙结构设计技术带来一定的启示作用，也为有效提高建筑工程质量提供理论参考。

参考文献：

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