建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

程世鹏

（中煤科工集团重庆设计研究院 重庆市 400000）

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

程世鹏

（中煤科工集团重庆设计研究院 重庆市 400000）

随着社会的不断发展，建筑行业也取得了日新月异的发展，建筑结构设计方法开始在人们的日常生活中渗透，随着人们对物质文化需求的多样化，建筑结构设计也面临着新的挑战。鉴于此，本文首先对剪力墙结构设计分类及特点进行了简单的概述，然后论述了剪力墙结构设计的应用原则，最后针对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用展开了进一步的分析，希望本文的分析可以为同行业人士的研究提供一些借鉴或者参考。

建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用

近年来随着城市化进程的不断加快，建筑工程建设施工技术水平取得了极大的提升，但是在建筑施工过程中也暴露出了一系列问题，这些问题的休闲引起了全社会的关注。就建筑结构设计剪力墙结构设计来说，作为一种主要的建筑结构设计方法，对于降低施工难度、延长建筑使用时间存在非常重要的现实意义。因此结构设计人员应该在建筑结构设计过程中，与具体建筑特点相结合对合适的剪力墙结构进行选择。

1　剪力墙结构设计分类及特点分析

为了进一步满足建筑使用者的多元化需求，在剪力墙结构设计过程中会在整个墙体中开出一定苏亮的门窗洞口，据相关实例分析，剪力墙洞口的开设情况对剪力墙荷载变形情况及洞口开设情况具有非常重要的影响，因此在剪力墙结构设计过程中，洞口开设的数量、大小、排列方式，一般被划分成以下几种不同的形式，不同类型剪力墙因为截面应力分布差异可以在不同结构特点的建筑类型中使用。

1.1整体剪力墙

整体剪力墙主要是指整个剪力墙上没有开设洞口，或者整个门窗洞口的面积和在剪力墙侧面积15%以内的墙体。这种墙体的受力特点与整体悬臂墙比较类似，实际上就是下端没有被固定，但是同时上端是自由的竖向悬臂构件，在建筑水平荷载的作用下，整个截面的正应力呈现出直线分布的态势。一般来说，弯矩图在整个墙肢高度上是不会出现弯点的，突变情况更是很少发生。

1.2整体小开口剪力墙

这种剪力墙的开口比较小，因此基于整体剪力墙的概念提出了整体小开口剪力墙的概念，虽然墙体开口比较小，但是从总体上来看，所有门窗洞口之和始终要大于剪力墙侧面积的15%。所以，这种剪力墙在变形及受力曲线图上经常会变成弯曲形。在建筑水平荷载的影响下，整个正应力分布呈现直线分布，这主要是因为整体墙弯矩应力和局部弯曲应力部分叠加的结果。此外，一般来说这种剪力墙弯矩图是不会在墙肢高度上出现弯曲点的，虽然如此，但是因为开口的面积相对较大，所以在一些弯矩图的主要位置上极有可能会出现突变。

1.3双肢及多肢剪力墙

这种剪力墙主要是指在整个墙面上开设一列或者多个列的洞口，这种墙体其洞口开设面积比较大，从受力情况以及开口大小来看，与整体小开口剪力墙比较类似，所以其弯矩图以及相关概念在二者之间是不存在较大差异的。但是从连续对墙肢的约束作用角度上来看，因为整个墙体的机构受到开设过多的洞口而受到破坏，所以墙肢局部会有较大弯曲现象出现，如果洞口开设过多，极有可能会出现正应力分布曲线图与直线分布完全背离的情况。

1.4壁式框架剪力墙

高层建筑多采用这种壁式框架剪力墙结构，这种剪力墙开设洞口的数量比较多，同时洞口开设的尺寸也比较大，与洞口相比较，整个墙肢宽度显得比较小，从线刚度角度上来说，墙肢和连续不存在较大的差异性，也就是说，这种剪力墙从受力分析和框架结构上来看，和框架结构是比较类似的，其正应力分布比较集中，同时墙肢截面上容易有局部弯矩出现。

2　剪力墙结构设计的应用原则

2.1规则性

在对建筑结构进行设计的时候，设计师不仅要对建筑物内部不同区域的不同作用进行充分考虑，同时还要利用一些简单规则的剪力墙将建筑区域进行划分，这样一来就形成了不同的功能区域，这种设计方法设计出来的方案，不仅可以使现代建筑多样化的需求得到满足，同时还能紧密的和时代发展相结合，将最好的效果发挥出来，此外，对于后期维护和拓展来说也非常重要。所以，在剪力墙设计过程中，首先应该重视规则性原则。

2.2连续性

剪力墙结构设置的第一个目的就是在建筑结构中起到维护与分隔构件的作用，承受水平和竖向的承载力，为了避免因为刚度突变而出现建筑侧移的问题，应该在建筑结构设计的过程中，自上而下对剪力墙进行连续布置，这样就可以从最大程度上避免出现刚度突变的问题。建筑人员在建筑结构设计的过程中应该对部分墙肢或墙体高度的方向，利用更加刚登记的混凝土去分担剪力墙结构的抗侧刚度，对于一些对抗震性能要求比较高的结构，其剪力墙连续性很难得到保证，因此需要加强剪力墙的延伸，使结构抗震性得到增加。

2.3延性

对于建筑结构剪力墙来说，较好的延性对其稳定性是非常重要的，细高的剪力墙结构会在建筑结构设计过程中因为连梁应力而出现严重的拉伸问题，甚至会出现很难恢复的脆性剪切破坏。所以在建筑结构设计过程中，注意整个墙体的长度不应该在9m以上，采用9m以上场地，小于2m宽度的剪力墙，如果其结构采用的是较长的墙体，那么一定要对翼缘进行设置，这样才能尽量避免剪力墙出现一字型，也可以在一些截面上开设洞口，将整个墙体的长度分割成不同的段，这样一来就可以形成连梁连接的联肢墙。

3　建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

现阶段我国建筑工程中，高层建筑结构占有的比例在不断增大，逐渐成为建筑市场中的主流，所以，在高层建筑结构设计中，剪力墙结构的应用显得非常重要。

3.1剪力墙的整体布局

在高层建筑结构设计中，剪力墙结构布局非常重要，在建筑结构中剪力墙不仅需要承载高层建筑自身的荷载，同时还要承载风荷载以及地震作用等，因此在布局上一定要对轴线受力最小的特点进行充分的考虑，同时还要保证在聚不上体现出很好的稳定性。所以，在剪力墙结构布局设计过程中，应该对一些抗震性能比较低的短肢剪力墙结构进行谨慎的选用，并在设计过程中对开设的洞口进行良好的合并处理，还要对剪力墙进行合理布置，这样才能避免出现独立墙肢，同时还要针对剪力墙结构整体上的刚度进行良好的控制，这样才能保证达到位移限制的相关要求，促进剪力墙结构抗震性能的提高。

3.2剪力墙结构设计参数控制

从整体上来看，剪力墙结构设计参数主要包括刚重比、位移比以及周期比等，其中，位移比主要是指高层建筑竖向构件层间位移、水平位移以及本楼层平均值的比值。在剪力墙结构布置过程中应对整体结构上存在的不规则形进行相应的限制，这样才能避免大偏心问题的出现，进而使得整体结构出现扭转效应。此外，位移比的提出主要是针对刚性楼板而言的，不仅要对偏心的问题进行充分的考虑，在位移比高于1.2的时候还要对双向地震作用进行考虑。

3.3钢筋配比验算

在剪力墙结构设计过程中，配筋率的计算主要包括墙体本身和连梁两个部分，在对配筋率进行计算的时候，需要从水平方向和竖向两方面，针对钢筋展开抗弯承载力以及抗剪承载力等验算，进而对钢筋用量进行控制，在此基础上有效保证抗震性能。在剪力墙结构设计中，对钢筋配置的要求为：在一、二、三级抗震设计中，水平和竖向的配筋率都不弄那个比0.25%低。此外，在剪力墙结构设计中，水平和竖向钢筋之间的距离应该保持在300mm左右，直径应该在8mm以上。针对连梁来说，其设置有助于提高剪力墙的刚度，同时对连接墙肢也存在非常重要的作用，所以，应对连梁的刚度进行相应的折减，折减值应保证在0.5以上，如果刚度折减之后，建筑结构正结构面的受剪承载力和受弯承载力都不足，那么，在结构设计中应该利用降低连梁高度以及减少整体上的刚度的方式，来减少地震对建筑物带来的影响。

4　结语

综上所述，近年来随着建筑技术的不断发展，建筑结构设计领域中不断引进新的工艺和技术，建筑整体质量和抗震性能均得到了一定程度的提高。在建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用，不仅使建筑质量得到了提高，增加了建筑物的抗震性能和稳定性，最重要的是充分满足了人们各方面的需求，因此剪力墙在建筑结构设计中得到了越来越广泛的应用。

[1]曹彬，李铭.高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].中国建筑金属结构，2013（22）：65.

[2]高超，谢宇琨.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].黑龙江科技信息，2014（30）：252.

[3]赵伯霖，苗寅.浅析建筑结构设计中剪力墙结构设计的实践运用[J].河南科技，2014（24）：154～155.

[4]主宝皆，马树然.论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].门窗，2014（1）：152.

TU398+.2

A

1673-0038（2015）42-0081-02

2015-10-2

程世鹏（1977-），男，工程师，硕士研究生，主要从事建筑结构设计方面的工作。