探讨建筑结构设计中剪力墙结构设计

探讨建筑结构设计中剪力墙结构设计

金雯

金雯

（广州市番禺建筑设计院有限公司广东省511400）

摘要：随着经济建设与有关技术的持续发展，剪力墙结构设计运用愈来愈普遍，促进了中国建筑行业的发展，而且在建筑构造设计中发挥了关键的作用。在不原因的建筑中，剪力墙结构的特征与设计时的布置是不一样的，因此，我们在实施建筑物的设计施工时，要实施地质状况的实地的考察与研究，同时对建筑物结构特征认真分析，以满足建筑的安全性、稳定性与经济性。

关键词：建筑；剪力墙；结构设计

引言：随着中国科技的快速发展，高层建筑、地下商场与车库等建筑愈来愈多，而且人们对建筑空间应用的要求也愈来愈高，为了使人们的这一需求得到满足，剪力墙结构设计的运用已经愈来愈普遍，也愈来愈频繁。因为某些剪力墙结构运用相对少，所以不少设计人员对剪力墙的概念、截面形状尺寸和有关的技术与标准理解与掌握的还不够健全，从而限制了剪力墙结构设计的进一步发展。这时就需要对其实施持续的改善，以更好的适应建筑构造设计的发展。

1、剪力墙结构的基本定义

剪力墙作为建筑构造中的关键组成部分，其能够承担相对强的风荷载和地震作用，因此一般也把剪力墙称为抗风墙或抗震墙。现在相对多高层建筑，但在高层建筑构造设计时，则不能把全部墙体都使用剪力墙结构实施设计，对于需要运用相对多剪力墙时，则需要布置必然的筒体，这样运用剪力墙与筒体能够对水平力来实施抵抗。抗震设计时，墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于构造总底部地震倾覆力矩的50%。当墙相对少时，如果墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于构造总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则能够依照一般剪力墙构造设计下限标准没有规定，用户能够灵活掌握，假如在剪力墙构造中，只有一些小墙肢，不能看成剪力墙结构而要作为普通剪力墙结构解决。

2、在建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

2.1剪力墙结构的合理布置

在平面上的布置剪力墙要具有规则、简单的特征，而且要沿着主轴方向或者别的方向实施双向布置，并且2个方向上剪力墙的侧向高度距离不能太大。在实施剪力墙抗震设计时，不要单单在单向布置剪力墙。由于剪力墙的布置会对其自身构造的抗侧刚度形成相对大的影响。在实施剪力墙布置时，要尽可能的使四周均匀布置的原则得到满足，而且应用有关的设计软件，对剪力墙的构造、受力特征实施有效地分析与计算。比如设计填充墙时，要尽可能满足相关构造设计的要求，合理增加圈梁和构造柱，保证地震产生时居民可以安全的逃脱。还要尽可能使用电梯井、山墙和楼梯井作为剪力墙。在剪力墙的竖向布置中，要使用措施防止改变材料轻度与变截面对楼层建设的影响，防止墙体刚度出现突变。

2.2剪力墙结构的厚度和长度的选取

2.2.1剪力墙结构的厚度

抗震规范6.4.1条有清楚的规定，剪力墙底部增强墙厚一、二级抗震等级时最好大于200mm，并且不能小于楼层高度的1/16，别的位置则不能小于160mm。在剪力墙构造设计中，遇到特殊状况的建筑物要使用概念设计分析，对墙肢轴压的比值进行有效的控制，保证整体的连结从而达到墙的厚度的效果减少。

2.2.2墙肢的长度

剪力墙墙肢的长度是剪力墙墙肢截面的高度就是，这个长度通常不能超过8m。在剪力墙结构设计中要保证剪力墙构造的延性，为了防止脆性的剪切破坏，能把大于2高宽比的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度非常长，为了保证墙体大于2的高宽比值，就要使用开设洞口的方法把长墙分成平均的、长度相对小的连肢墙，而其洞口则最好使用限制弯矩相对小的弱连梁。

2.3连梁结构的设计

连接墙肢与墙肢之间的梁，我们称之为连梁。在剪力墙受到水平的作用力而发生弯曲时，剪力墙就会使墙体的受力的状态改变让墙肢达到稳定，而且它也会对墙肢起到限制的作用。从这就能够看出，在剪力墙的设计经过中，连梁的设计是不可或缺的，假如连梁的设计发生不合理或者设计失误的情况，那么就会对建筑物形成无法估量的不良影响。所以在对连梁实施设计时，设计师要严格的依据建筑的需求让连梁的跨度增加，同时把连梁的高度与刚度减小。

2.4剪力墙结构受力分析

剪力墙结构设计有着自己的设计规则和原理。因为剪力墙一般状况下高度、宽度要比厚度大非常多，所以其何特点像板，但和板有非常大的不同，板是依照受弯构件计算，剪力墙是依照压弯构件计算。所以在实施其构造设计分析时就需要思考到其详细的设计差别。另外还包含剪力墙的肢长、墙厚度区域有着自身的特点，所以当墙肢截面高度和厚度之比hw/tw≤4时，要依照框架柱结构设计；当hw/tw>8时为普通剪力墙；当4≤hw/tw≤8时短肢剪力墙，这也是剪力墙构造设计的基本原则之一。剪力墙结构是由一连串纵向、横向剪力墙和梁、板所构成的空间构造。其关键承受2种荷载：一种是竖向荷载，竖向荷载关键是梁板传来的恒载、活载、剪力墙身自重和竖向地震作用；另一种是水平荷载，关键为水平风荷载与水平地震作用。剪力墙的内力、变形分析包含承载能力极限状态和正常应用极限状态下分析。在承载能力极限状态下，剪力墙在各类工况下不会导致破坏，可以安全地承受重力荷载功能。在正常应用极限状态下，构造变形满足标准要求，结构耐久性也满足设计要求。剪力墙的变形关键是弯曲变形，框架构造的变形关键是剪切变形。

为了让剪力墙完成弯曲破坏的延性破坏模式，《高层建筑混凝土结构技术规程》简称高规，规定不能大于8m的墙长。现实上影响剪力墙破坏模式的2个关键原因是剪跨比与轴压比，只要剪跨比>2，而且不超过标准规定限值的轴压比，可以完成延性的破坏模式。当剪力大于8m的墙长时，尽量在墙中部开洞产生双墙肢，经过弱连梁连接。这样剪跨比通常也会大于2，即可以满足延性破坏的要求。

2.5墙体配筋设计探讨

墙的水平分布筋是为横向抗剪以避免墙体在斜裂缝发生后出现脆性剪切破坏，同时起到抵抗温度应力避免混凝土发生裂缝，设计中当建筑物相对高相对长或框剪结构时配筋要合理增加，尤其在连梁位置或温度、刚度改变等敏感位置要合理的增加。但对于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是不是合理减小值得探讨。

墙的竖向钢筋关键起抗弯作用，现在在部分多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋；但配筋时所取的配筋率有人常常扣除了限制边缘构件或构造边缘构件中的钢筋，笔者认为竖向最小配筋率要包含边缘构件中的钢筋，墙肢的竖向配筋原则也要尽量把钢筋布置在墙端位置缘区并确保钢筋距离为300mm，也要注意避免竖筋太多让墙的抗弯强度大于抗剪强度，对抗震不利。

结语：

在目前社会发展中，剪力墙运用在持续增加，其在设计中的缺陷与问题将变成限制其发展的关键原因。因此掌握好剪力墙结构受力特征，掌握好剪力墙结构设计的基本原则，剪力墙结构设计就会更加经济合理。所以建筑结构设计人员要对剪力墙结构设计原理有着清楚的理解，从而可以在这基础上经过持续设计实践的实施来推动中国建筑项目整体设计水平的有效提升。

参考文献：

[1]田琦.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].中华建设，2013，03：102-103.

[2]陈宇峰.浅析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].城市建筑，2013，04：57.

[3]史涌泉；剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J]；世界家苑；2013；12(8):176-177。