论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

摘要：研究在介绍了剪力墙结构、剪力墙结构设计所遵循的基本原则的基础上，探讨了剪力墙结构设计在建筑中的应用。

关键词：剪力墙结构；建筑结构设计；应用

近年来，建筑物呈现出向高处发展且大密度的特点，因而对它的安全性提出了新的挑战。剪力墙的出现很好的化解了这种危机。在合理的设计下，剪力墙缩短了施工时间，而且它的高稳定性、高抗压性，还延长了建筑物的使用寿命。虽然目前我国还没有出台相关的规定来规范剪力墙的具体应用，但是通过参照以前的实例和经验，在考虑设计剪力墙的时候，应该结合实际情况，合理使用，以完全发挥它的作用。

1、剪力墙结构

1.1 剪力墙及剪力墙结构

剪力墙，又叫抗风墙、抗震墙以及结构墙，是建筑中主要承受风荷载以及地震等原因引起的水平荷载的墙体[1]。剪力墙的功能是防治建筑遭受水平剪力的破坏，并能较好地保障房屋和建筑的坚固性，通常使用钢筋混凝土用来制作。剪力墙具有抗侧刚度大的特点，可以承受来自水平和竖直两个方向的力，在国内的建筑行业得到了广泛的应用。

在设计剪力墙结构的过程中，主要是以满足剪力墙可以承受水平和竖直两个方向的力的要求来进行设计，其结构含有竖向的钢筋混凝土墙板，水平方向则具有钢筋混凝土的大楼板。剪力墙结构具有较好的刚度和抗震性，在建筑结构中常常被使用。

1.2 剪力墙的结构分类

依据墙体上的开洞和洞口尺寸的大小，可以把墙体分为实体墙、多肢剪力墙、壁式框架剪力墙、小开口剪力墙四种结构。其中实体墙不开洞，其他三种墙体都具有不同尺寸的开洞情况。具体如下：（1）实体墙。实体墙是墙面上不开洞的一种剪力墙，这种剪力墙变形时常为曲形，墙体的弯矩图中不会产生反弯和突变，结构相对稳定，不会出现异常情况，墙体的强度较大。（2）多肢剪力墙。多肢剪力墙需要在墙体上开洞，并且开洞的面积较大，也包含一种开洞为列状的结构。这种剪力墙的墙体弯矩图中不会发生任何异常情况，整体强度类似于小开口的剪力墙。（3）壁式框架剪力墙。壁式框架剪力墙在墙体上的开洞尺寸很大，这种剪力墙的墙肢线上的刚度和剪力墙连梁线的刚度较为相近。壁式框架剪力墙的变形多为剪切型，受力特点类似于框架结构的剪力墙。（4）小开口剪力墙。小开口剪力墙需要在墙体上开洞，然而开洞的面积却不能超过墙面的15%。这种剪力墙的变形多为弯曲性，在弯矩图中不会出现反弯的情况，但是有出现突变的可能。

2、剪力墙结构设计所遵循的基本原则

2.1 连梁超限的解决办法

连梁超限的解决办法具体如下：（1）降低连梁的刚度和弯矩设计值。一般的剪力墙结构中，可以采用弯矩调幅的方法，降低连梁的弯矩设计值，使连梁先于墙肢屈服。（2）改变连梁的几何尺寸，加大连梁跨度减少高度。（3）开水平通缝，有效的降低连梁的高度，从而使其跨高比显著提高，在地震作用下，使连梁发生延性较好的弯曲破坏，减小剪切变形的影响。（4）交叉配筋。交叉配筋连梁的原理是利用交叉钢筋来抵抗地震下方向不断改变的剪力。交叉钢筋与主筋方向一致，可以抵抗由于弯剪作用所引起的主拉应力，从而有效的约束裂缝的开展[2]。（5）在混凝土连梁中配置钢板形成钢板混凝土连梁。

2.2 避免剪力墙和平面外的梁搭接

剪力墙的平面内刚度和实际承载力均较大，换言之，剪力墙的平面外刚度和承载力均较低，当剪力墙和平面外的梁进行连接时，会导致墙肢出现外弯矩。因此，为了避免建筑结构出现弯曲变形，在剪力墙结构设计中，我们应尽量减少外搭接情况的发生，如果有必要进行这样的设计，就必须采取适当的必要措施加以预防干预，以使剪力墙平面外的质量和安全有保障。

2.3 以主轴为中心，向四周延伸

剪力墙的位置布设应遵循以主轴为中心，双向或多向的向四周延伸的原则，使不同方向上的剪力墙尽量能连接起来。在设计结构的抗震性时，要确保两个方向上的侧向刚度比较接近。在墙肢解耦股设计中，应按有关规定进行，尽量保持简单易操作。需要注意的是，剪力墙的分布并非随意进行，必须遵循数量适中和匀称的原则。如一旦剪力墙设置太多，会降低墙体在使用中的利用度，降低其抗侧力刚度，增加其自身震力和重量，不利剪力墙的正常工作。反之，如果剪力墙配置太少，也会因数量不足而降低墙体的抗侧力刚度，影响其性能的正常发挥。

3、剪力墙结构设计在建筑中的应用

3.1剪力墙的位置选择

为了避免建筑资源的浪费，有效地节约建筑成本的投入，剪力墙的位置选择至关重要。因此设计人员要充分考虑平面与竖向的位置布局，尽量在对称的基础上平均分布剪力墙于建筑中。在平面分布中，为了避免扭矩情况的发生，剪力墙面结构的硬度要大于质量中心的刚度，而且应该保持剪力墙内外两部分是处于同一个水平线上的。此外，无论是剪力墙的抗侧力刚度还是肢截面都要保证在合理的范围之内，不可过于繁杂。因为这样，才可大幅提升剪力墙的抗压能力，增加剪力墙的使用范围。

3.2大墙肢的方式

从理论层面上来说，大墙肢的长度与数量都具备更好的承受能力来容纳楼层剪力。但是大墙肢也存在抗震性差的弱点，为了提高大墙肢的抗震性能，一方面，可以分解长墙肢，具体方法就是开挖施工洞，堆砌填充墙；另一方面，可以选择混凝土墙，此种方法虽然可行，但提高了配筋量的使用，增加了成本。此外，剪力墙本身的结构状态是细高状的，为了充分发挥其延展性能，提高其在脆性环境下的质量，通常会被弯曲成延性剪力墙。

3.3控制墙体配筋

由于剪力墙的墙面比较大，使用的配筋量也随之提升。为了提高施工安全，减少资金投入，合理使用剪力墙配筋也是一个非常关键的因素。在剪力墙结构中，外侧与内侧分别放置水平和竖向的钢筋，所用的钢筋数量及平均分布率也要符合规定要求。还可利用双面钢筋网片，以降低墙体配筋的使用量，增加厚度，并节省人力損耗。

3.4剪力墙连梁超筋

在楼层的3/1或是中间部位，当剪力不符合剪压比的规定标准时就会发生连梁超筋问题。若是某一部分的墙肢截面高度出现较大偏差，也会发生此类问题。为了提高剪力墙连梁标准，降低其受剪力变形的影响，可以采取在设计剪力墙抗震性能时，选取合适的连梁剪力和弯矩程度；减少连梁的截面高度；当剪力墙的竖向承受力不能明显显示连梁破坏程度的时候，可以通过内在受力对比，选取内力大的方式来计算墙肢配筋数量等方式。

4、结束语

综上所述，在剪力墙结构的设计中，要遵循设计的基本原则，根据实际情况设计相应的结构，达到每项设计的规范要求，确保剪力墙结构设计的可行性、经济性，使剪力墙结构在建筑工程中的应用发挥出最大效果，取得更大的成效。

参考文献

[1]李景珊.浅析剪力墙结构设计在建筑中的运用[J].城市建设理论研究：电子版，2015.

[2]熊涛.刍议高层建筑框架剪力墙结构设计[J].建筑·建材·装饰，2015（21）：160.

作者简介：

袁甜华，女，汉族，本科学士学位，1985年8月出生，湖南邵阳人，2007年7月毕业于太原理工大学，工程师，主要从事结构设计等方面工作与研究。