论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

葛宏亮

（重庆市设计院　重庆渝中　400015）

论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

葛宏亮

（重庆市设计院重庆渝中400015）

在科技和经济不断发展的背景下，建筑行业得到了巨大的发展，而人们对建筑的要求也越来越高。建筑项目对剪力墙结构设计的利用则很好的满足了人们对建筑安全性能的需求，这种结构墙是能极大的提升建筑的稳定性、牢固性以及抗震性，但是，此结构墙的应用存在诸多的规范要求。

剪力墙；结构设计；建筑；应用

引言

就目前而言，在我国建筑工程结构设计的过程中，不但要求其要满足基本要求，而且还要有经济适用性。剪力墙是一种良好的建筑结构，其优点比较多，比如：侧移小、抗侧刚度比较大、抗震性比较好，因此，在对建筑结构进行设计的时候，要充分利用这种结构。鉴于此，笔者将在本文中对建筑剪力墙结构设计应用进行分析和探究，希望对剪力墙结构设计的应用推广有所帮助。

1　剪力墙的概念及特征

剪力墙是建筑结构设计和施工的常见类型，尤其在高层建筑结构设计中比较常见，它有着自身显著特征，对建筑工程建设具有重要作用和现实意义。

1.1概念

在建筑工程结构设计中，所谓剪力墙结构，通常指的是建筑墙肢截面高度与厚度比值在5～8范围内的剪力墙体，常用钢筋混凝土板代替传统框架中的梁柱结构。通过剪力墙对荷载进行有效承担，能控制水平作用和位移，确保结构稳固与可靠。随着建筑工程的层数越来越多，剪力墙结构在整个建筑工程设计的应用越来越广泛（具体如图1）。

图1　剪力墙结构示意图

1.2特征

在建筑工程设计的过程中，剪力墙属于一项十分重要的建筑结构设计，其有着明显的特点及优势。常见剪力墙结构类型包括实体墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙、壁式框架剪力墙等（具体剪力墙类型如图2），其显著特点是侧移小，抗侧刚度大，抗震性能强，吸收地震能力大，结构自重大，室内墙面平整，能有效保障结构的稳固与可靠，尤其适应高层建筑结构设计需要，其应用变得更加广泛。但不能否定的是，剪力墙结构也存在一些不足，例如，其中最为明显的缺陷与不足表现为造价相对较高，施工工艺流程复杂，对施工人员的素质要求高。尽管剪力墙结构存在一些不足与缺陷，但仍然得到施工单位普遍关注和重视，其应用也比较普遍。

图2　剪力墙类型示意图

2　剪力墙结构设计原则分析

在对剪力墙进行设计的时候，不能盲目施工，需要结合相关规范以及工程实际情况，做好勘察工作，确保合理应用，充分发挥其应有的作用。在进行设计的时候，施工技术受到一定限制，因此，需要重视其中的各种制约条件，确保剪力墙结构应用的合理，符合相关标准和要求。

2.1对最小剪力系数进行科学调整

在对建筑进行施工的时候，应该减少剪力墙的使用，这样能够使得建筑结构减轻重量，提升其承载地震的作用。因此，在第一振型，需要利用短肢类，其位于低端位置的地震倾覆力矩需要小于剪力墙底端位置总力矩的60%，在墙体上，要设置大开间，使得自结构倾向刚度得以提高。在楼层之间，对最小剪力系数进行合理调整，确保其大于标准数值，尽可能减少施工成本。

2.2对最大位移进行合理调整

对于建筑设计来说，必须要对楼层之间的扭转弯曲和剪切弯曲进行有效处理。对于剪切弯曲来说，对其进行处理，需要结合竖向结构配件具体多少加以控制，若是配件数量太多，没有对其进行有效控制，这样剪力墙的剪重比例就会提升，使得设计存在不标准以及不合理的情况，扭转弯曲也就会提升，导致位移现象的发生。因此，在对剪力墙进行设计的时候，需要降低扭转弯曲。

2.3对连梁超限问题进行调整

在对剪力墙进行设计和应用的时候，将其跨高和2.5连梁进行比较，对于剪力墙跨高来说，其剪力以及弯矩会不再规定限度范围之内，所以，在相关设计标准之中，一般都会要求连梁跨度比在2.5以上，如果跨度比在5以上，在对连梁进行施工的时候需要采用的方式为框架梁。如果跨度比位于5～6之间，为了确保连梁刚度不改变，那么剪力或弯矩便会发生异常，与相关规定要求的范围不符。

3　剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

剪力墙结构的设计要分步骤、分环节的进行，不能为追求速度而一蹴而就，这样根本无法保证设计质量，具体的设计步骤和环节有以下几点：

3.1结构的设置

建筑在应用剪力墙结构进行设计时必须考虑建筑的空间能力，要双向设计剪力墙，利用墙体的链接来完善高层建筑的空间结构。特别是地震高发区，更要注重剪力墙结构的双向设计，而且要注意控制两个方向剪力墙的刚度中心位置和墙体的具体数值保持一致，这样能够保证双向墙体之间的受力均衡，同时能够降低扭转效应带来的影响。另外，为了提高剪力墙的结构安全性，在进行设计时，要根据楼层面积的大小来采取铰接或半刚接式的结构，这种墙面结构能够增加墙体的安全性能。

3.2在长度和厚度方面的配筋要求

建筑墙体结构长度和厚度的配筋率是关乎墙体质量以及整个建筑结构设计合理性的关键所在。因此，在进行墙体设计工作时，必须明确配筋率取值范围，为了解决抗震问题，建筑结构必须具备一定的延性，而这也要求了建筑墙体配筋率要达到最低要求标准。在进行建筑剪力墙结构配筋率设计时，要严格按照相关规定以及工程结构需求进行设计，而且要保证配筋率的设计满足建筑结构其他部分的设计需求，必须慎重的进行配筋率数据设计。

3.3边缘结构

剪力墙的边缘结构包括约束性边缘结构和非约束性边缘结构，在对以往的建筑分析中我们不难发现，约束性的截面剪力墙要比非约束性的承载能力好40%还要多，在抗震时消耗的能量也要比非约束性的要多20%。所以，在我们对建筑物进行设计时要根据建筑的要求和效果来选择用哪种边缘表结构，这样才能更好的对质量有所保证。

3.4连梁结构的设计

连接墙肢和墙肢之间的梁，我们称之为连梁。在剪力墙受到水平的作用力而出现弯曲时，剪力墙就会改变墙体的受力的状态使墙肢达到稳定，并且它也会对墙肢起到约束的作用。从这就可以看出，在剪力墙的设计过程中，连梁的设计是必不可少的，如果连梁的设计出现不合理或者设计失误的状况，那么就会对建筑物产生不可估量的不良影响。因此在对连梁进行设计时，设计师要严格的根据建筑的要求增加连梁的跨度，同时减小连梁的高度和刚度。除此之外，适当的增加剪力墙的厚度能够使建筑物的抗震能力和承载能力得到提高，而且也能够使连梁的作用发挥到最大的限度，保证在使用的过程中不会出现质量的问题。

4　剪力墙结构的设计实践应用

某区建筑物为例，此建筑物为十七层住宅楼，安全等级是二级，场地为II类，抗震设计为乙级，建筑使用年限设置为50年，抗震设防烈度为Ⅷ度，主要此阿勇纯剪力墙的结构设计，并剪力墙结构浇筑，结构阻尼比为0.05，在修正以后的风压为0.45kN/m2，整体建筑工程中剪力墙的结构设计综合考虑到了风荷载和雪荷载乙级水平地震等作用。

对于剪力墙的结构设计技术的分析，剪力墙机构的设计包括数量控制要点，剪力墙的结构，基本上在建筑工程的结构中起到承受地震以及风、雪等荷载，前面己经提到过，剪力墙的数量并不算越多越好，只是为了降低建筑物自身的自重，而且是为了对建筑结构的抗震性能的增加而控制剪力墙的数量。对于剪力墙的结构计算主要是对在地震作用下的楼层中最大的空间相关位移进行计算，其计算主要是对楼间的弯曲变形。对于剪力墙的平面布局主要防止采用单向的平面布局的方式。

5　结束语

随着建筑行业发展和施工技术的不断改进与完善，对建筑结构的层数和质量要求越来越高。建设结构设计是施工前的重要内容，对确保施工顺利进行，提高建筑工程质量具有重要指导作用。作为设计工作人员，应该根据建筑结构设计具体需要，科学合理设计剪力墙结构，最大限度满足建筑结构的功能要求。同时还要善于总结经验，提高设计人员素质，促进设计水平提高，以降低成本，提高工程质量，推动建筑行业可持续发展。

[1]王小引.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播，2015（3）：125.

[2]唐秀桥.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J].建材发展导向，2014，12（2）：139～140.

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TU318

A

1673-0038（2015）38-0015-02

2015-8-5

葛宏亮（1981-）男，工程师，硕士，主要从事结构设计工作。