浅谈短肢剪力墙结构设计

王运成 陈明

摘要:剪力墙结构设计在建筑中应用广泛，一方面提高了建筑设计中的美观程度，另一方面对于提高建筑的整体质量也有着重要的作用，因此，取得了广大设计师的青睐。本文主要介绍了短肢剪力墙结构的基本概念和作用，同时对其在建筑中的具体应用进行详细的分析说明。

关键词:短肢剪力墙；结构设计；建筑结构

中图分类号： TU2 文献标识码： A

前言

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。建筑结构的设计不仅要满足人们的实用性，同时还有注重建筑的整体质量、耐久度、美观度和和谐性。因此，剪力墙结构技术的发展成了必然趋势，对于提高建筑的整体性和耐久性有着重要的作用。

一、剪力墙结构的基本定义

剪力墙结构是在建筑中采用钢筋混凝土来代替传统的框架中的梁柱，从而由钢筋混凝土来承载内里，并且达到结构水平力平衡的目的，在这其中所采用的钢筋混凝土板承受竖向和水平力的结构剪力墙被称为剪力墙结构。现如今，这种结构的使用已经非常普及，并且在建筑工程中承担着重要的作用，也是必不可少的重要结构体系。

二、短肢剪刀墙的界定

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.8条的文字解释：“1、短肢剪力墙是指截面厚度不大于300m m、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。SATW E根据规范对如何判定短肢剪力墙做了内部标准：对于L形、T形等双肢剪力墙，只要有一个方向的墙肢的长度与其厚度之比大于8，就不判断为短肢剪力墙。对于墙肢数量大于2的多肢剪力墙（如十字剪力墙等），无论其墙肢长度与其厚度之比是否大于8，程序均布判断为短肢剪力墙。通过计算，若短肢剪力墙得出的第一振型地震倾覆力矩只占结构底部总倾覆力矩的40%，则不能定义为短肢剪力墙结构，结构体系只能认定为普通剪力墙结构，体系内包含的短肢剪力墙的抗震等级不必提高一级；如果计算结果中短肢剪力墙得出的第一振型的倾覆力矩大于等于结构底部总倾覆力矩的 50% ，那么说明方案不合理，需要调整，直到计算的第一振型的倾覆力矩与结构底部总倾覆力矩的的比值小于 50% 且大于等于40% 为止。短肢剪力墙结构中，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的百分比，可在程序输出的 W VOZQ.OUT 文件查看。关于短肢剪力墙结构，各地的地方标准也有不同的定义。例如北京地区，北京市2004年12月颁布的《北京市建筑设计技术细则——结构专业》分册规定：

2.1 多层剪力墙结构中，当由短肢剪力墙负荷的楼面面积占全部楼面面积超过 60% 时，可定义为短肢剪力墙结构；在短肢剪力墙结构中，各层所有短肢剪力墙的截面面积不应小于该层所有剪力墙的截面面积的 2/3，并且各层短肢剪力墙承担的水平剪力应大于等于底部剪力的 20% ；

2.2 高层剪力墙结构中，当由短肢剪力墙负荷的楼面面积占全楼楼面面积之比超过 50% 时，可定义为短肢剪力墙结构。进行抗震计算时，筒体加普通剪力墙得到的第一振型的底部倾覆力矩应大于等于整个结构底部的总地震倾覆力矩的70%，同时规定任一层短肢剪力墙承受的水平剪力不应小于总基底剪力的20% 。

三、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。一旦剪力墙结构被使用，那么将无法进行拆除或者破坏，这也是剪力墙结构的弱点。在很多建筑施工中，剪力墙结构由于其造价高、施工难度大等特点，往往不被建筑单位所采用，因此，剪力墙结构技术还有待进一步的改善提高。

四、剪力墙结构设计需要注意的几点内容

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。在进行建筑施工剪力墙结构设计的过程中，我们需要遵循以下几点原则，从而更好的发挥剪力墙结构的作用。

（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）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。

五、剪力墙结构的优劣势

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。

六、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

1.剪力墙合理定位

剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。

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。因此，在设计工作中，对于墙体长度较长的剪力墙设计在满足其承载力要求的基础上可以进行分层间隔设计，将其分割成为小而均匀的独立情断，这对于提高墙体结构的承载力十分有效。除此以外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。为避免这种不利现象的发生，对于超过8m的墙肢长度，可以采取以下两种处理方法：①开施工洞：即在施工时墙上留洞，完工时砌填填充墙，把长墙肢分成短墙肢。②开计算洞：是指在进行结构计算时设有洞，开始施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式，可以加强其它小墙肢的配筋能力。

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：

综上所述，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。

参考文献

[1]王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息,2011,(23).

[2]张彦彬.试析高层建筑工程的转换层结构设计[J].黑龙江科技信息,2011,(16).