浅谈建筑剪力墙结构设计以及应用

浅谈建筑剪力墙结构设计以及应用

【摘 要】剪力墙结构凭借其独有的特点，推动了我国建筑行业的发展，并做出了很大的贡献。本文就以此为研究重点，着重介绍了剪力墙结构的分类和设计要求，并介绍了它在建筑结构设计中的应用情况。

【关键词】建筑；剪力墙；结构设计；要求

前言

当前我国的经济水平和人们的生活水平日益增高，对居住环境的要求也越来越高，而剪力墙技术的出现，使我国的建筑结构得到了优化，推动了我国建筑行业的发展，也推动了城市化进程的发展。由于现在的建筑空间中有许多小开间的存在，给施工带来一定的繁琐性，而采用现浇剪力墙结构则可有效解决这个问题，并减少资金的投入，再加上剪力墙自身具有刚度大、用钢小的特点，在建筑结构的设计中应用就更为普遍。现在我国的高层建筑设计中，越来越多的添加了剪力墙结构的设计，这不仅降低了工程预算，同时也增加了建筑结构的安全性，为我国房地产的发展拓宽了道路。

1 剪力墙的主要结构

1.1 剪力墙的结构内容

以前的建筑结构中，主要起承担荷载作用的一般是砖墙结构，而现在有了剪力墙之后，就更多的采用钢筋混凝土墙板来代替以前笨重的墙体结构。也就是说剪力墙结构代替了以前建筑物种的框架结构，并且还有很好的经济性，这样不仅最大限度的节约了建筑成本，同时也承担起了建筑物中的各种荷载作用，有效制约了建筑结构中产生的水平力。但是，由于剪力墙也有自身的局限性，不能一味的追求经济而在建筑物中过多进行使用，这样的话会损害建筑物的质量，减少建筑的使用年限。在剪力墙较多进行使用时候，有时需要配合筒体一起使用，以此来承受高层建筑中水平方向上的荷载。

剪力墙的使用过程中，一定要注意抗震能力的设计，地震倾覆力矩是位于第一振型的底部，而它所承受的地震倾覆力矩要大于结构承受的一半。当使用的剪力墙较少时，可以适当的减轻剪力墙墙体承受的倾覆力矩。

1.2 剪力墙结构的分类

根据剪力墙的墙体是否开洞以及开洞大小，可以将剪力墙分为实体墙、剪力墙整体小开口、双肢或者多肢类型的剪力墙以及壁式框架剪力墙四种。下面就分别介绍一下这几种情况：

1.2.1 实体墙结构

实体墙结构说的就是一个整体的剪力墙结构，没有开洞现象的出现。这种结构的承受能力很强，剪力墙墙体的弯矩图处不会有反弯等异常情况的发生，也不会产生其他突变情况。

1.2.2 剪力墙整体小开口结构

实体墙也主要有开洞和不开洞两种情况，其中开了洞的，只要是开洞面积小于剪力墙整体面积百分之十五的，就称为剪力墙整体小开口结构。这种结构墙体的弯矩图处通常也不会有反弯等异常情况的发生，不过在连梁处，有可能会产生异常或者突变情况的发生，要进行特别注意。

1.2.3 双肢或者多肢类型剪力墙结构

这种结构主要指的是在墙体洞口面积较大以及洞口成列状排列的情况，这种结构的剪力墙墙体的弯矩图处也不会有什么异常情况的出现。不过它的异常情况和小开口结构相同，都有可能出现在连梁处，而且这个地方容易发生突变现象。

1.2.4 壁式框架剪力墙结构

如果剪力墙墙体结构上的开洞尺寸比较大，而且剪力墙墙肢线上所具有的刚度和墙体连梁线上的刚度非常相似、差别不大，这样的结构就称为壁式框架剪力墙结构。这个结构容易在楼层处的弯矩图点发生突变现象，并且非常容易出现异常情况，同时反弯点也会较多的出现在楼层之中。

2 剪力墙结构的主要设计原则

为了使剪力墙结构发挥其应有的效力，在建筑结构应用中达到理想使用状态，一定要在设计之初，严格按照剪力墙结构的有关应用标准并结合具体的施工情况，进行合理设计，切不可为了达到目的，盲目的进行施工。此外，在进行设计的时候，还要遵循一些技术上的限制条件，科学、合理的进行剪力墙的设计工作，保证设计的规范化。

2.1 最小剪力系数的调整

按照有关规定，一般要求建筑物楼层之间的最小剪力系数大于规定要求中的数值。而在具体的施工过程中，为了降低结构自身的重量，同时增加建筑承受地震的能力，一般都会尽可能的减少剪力墙的使用。这就要求短肢类型的剪力墙所承受的位于第一振型底部的地震倾覆力矩，不能超过剪力墙结构承受总的底部地震倾覆力矩的百分之四十，为此，需要通过对剪力墙进行大开间处理，这样就使剪力墙有了很强的倾向刚度，并且减少了建筑的预算成本，达到了剪力墙的使用价值。

2.2 楼层之间的最大位移的调整

普通的建筑物楼层之间都会产生位移变化，同时层与层之间也会有扭转变形和剪切变形情况的出现。在一般的建筑设计当中，通常以塑向构件的数量来控制建筑物的剪切变形，但是如果数量计算偏多的话，就容易造成剪力墙的剪重比例偏大，同时使得楼层之间的扭转变形也随之加大。这种调整方式，不仅不能解决问题，通常还会使问题更加严重，形成设计的不合理、不科学。这一问题的解决，不能仅仅依靠塑向构件的刚度变化来调整，需要在建筑物剪力墙设计之初，要就尽可能的降低楼层与楼层之间的扭转变形，从而减少建筑物楼层之间位移情况的发生。

2.3 剪力墙连梁超限规定的调整

根据剪力墙结构设计的有关标准，为了保证在建筑施工过程中的安全，避免剪力和弯矩方面出现超过规定限度的现象，大部分的剪力墙结构中的连梁跨度比要大于2.5，但是一般不会超过5。对于其连梁跨度比超过5的，需要采用框架梁结构进行设计。而在5～6这个范围之内的，通常会保证剪力墙刚度不发生变化，但是弯矩会出现异常，这种就属于超出剪力墙结构设计范围之内，需要另加考虑。为此，在剪力墙结构的设计过程中，一定要合理控制连梁的超限情况，在最大限度的节约建设成本的同时，保证建筑质量，合理控制工程资金使用。

3 剪力墙结构设计的主要应用

3.1 剪力墙的平面布置

在剪力墙的平面布置当中，为了降低剪力墙的扭矩，一般会将剪力墙的平面进行对称布置，以此达到剪力墙的质量中心与刚度中心重合或者接近。此外，为了加强剪力墙的抗震能力，要尽可能的避免使用单向平面布置形式，并且剪力墙与剪力墙之间要保持一定的距离，增加剪力墙之间的侧向刚度。

3.2 剪力墙的边缘构件控制

剪力墙的边缘构件分为有约束和无约束两种，有约束边缘构件与无约束边缘构件在矩形截面上的极限承载能力要相差百分之四十，而抗震能力由于楼层间位移角变化也会减少百分之二十，此时的剪力墙墙板的稳定性也会随之降低。针对不同结构中如何进行边缘构件的选择，主要是看剪力墙的轴压比等级。剪力墙结构边缘构件的最大轴压比如下：

强度/等级 二级 Ⅷ度一级 Ⅸ一级

轴压比 0.3 0.2 0.1

4 结语

剪力墙结构的产生，使得建筑成本大大降低，为建筑行业以及房地产行业的

快速发展提供了动力。但是它也有自身的局限性，为了保证建筑结构设计的合理性，一定要认清剪力墙结构的使用范围，并根据剪力墙结构的设计原则，合理、科学的进行剪力墙结构的设计工作。

参考文献：

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[2]吕瑞孝，姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息，2011（19）.

[3]庆彦营.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].中华民居，2013（08）.