论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

庞乃元

论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

庞乃元

最近一个时期以来，伴着我们国家经济规模的不断扩大，建筑行业也处在持续的突飞猛进当中。国民在自身生活水平不断提高的情况下，对建筑工程的品质及其综合功能水平的需求亦愈来愈高档化，特别是对建筑构造的需求亦持续地复杂化。剪力墙构造由于其具有较佳的抗震性能和抑侧挠度等优越性变成了在当今建筑市场上广泛运用的建筑构造模式。在此，就剪力墙结构的定义、设计标准及设计关键环节等内容作些粗略的阐释。

剪力墙构造设计与编制；建筑构架设计；运用

我国经济的持续快速发展极大地带动了建筑领域的繁荣。本着配合国民对建筑工程品质及性能的需求越来越高的趋势需要，丰富和改善建筑构架就越表现得相当重要和迫切，剪力墙构架的问世正是应了时代的需求而发生的。因为剪力墙具备抑侧刚度高等特殊性，故在建筑构造编制中获得了普遍的运用，现实它已经变成建筑行业中主流的建筑构架模式，并且在该行业建筑构架编制中扮演者相当关键的角色，推动剪力墙构架组合在建筑结构编制中拥有相当实用的价值。

1 剪力墙构架介绍

1.1 剪力墙结构

通常所说的剪力墙是指建筑（同时也包含住房和相关配合构筑物）里，一般当做承担风荷载及由于地震造成的水平负荷的建筑墙体。所以，剪力墙还可以叫做挡风墙。防震墙或者构架墙。换句话说，构件剪力墙的基本意图是预防建筑构架受到剪切性质的损毁。欲确保房屋建筑及附属构筑物的稳定性和牢靠性，剪力墙的建筑用料大多采取钢筋水泥。

建筑物构架是指房屋及建筑物内，靠固定数目的组件也就是作为建筑构架的分体单元（比如横梁、水泥盖板、立柱等等）组合衔接而成的可以负载相应重力的空间或水平二维方向平面范畴。遵循相异的要求条件，可以把建筑构架单元划分成多种类别。依照施工流程的区别，建筑构架组成有混合构造、框架构形、剪力墙构架和框筒构架等，因为剪力墙构架拥有抗侧刚度高，耗钢量少和抵抑震灾能力大等特殊性，现在已经在我们国家建筑构架编制领域占有主流的市场地位，且搏得了业者们普遍的重视。

通俗地说，剪力墙构架组成即为运用钢筋水泥墙面板来负载横向和竖向两个方向的力的构架单元。当编制剪力墙组成时，建筑企业在很大程度上要选取钢筋水泥墙面板来取代原来的建筑工程构架中的横梁和立柱，凭借其承载横竖两向的各种压力，进而稳固地平衡建筑构架的水平应力。换句话说，剪力墙构架组成基本是纵向的钢筋水泥墙面板，其横向还依然是靠钢筋水泥的空心板担压在立面墙上，建筑行业一般把此类构成统一命名为剪力墙结构。

1.2 剪力墙构架的类型

依据剪力结构墙有无在上面开孔还有所开孔的尺寸情况通常把剪力墙区别成实体结构墙、具备开孔的剪力墙、复合肢剪力墙及立式支架剪力墙4种类型。它们当中仅有实体墙是没有开孔的剪力墙体，另外3类剪力墙均具有不同尺寸的开孔。再者就是还可按照开孔的面积多少进行区分。下面重点介绍两类剪力墙的具体情况。

1.2.1 实体剪力墙

一般所言的实体墙，系立面墙体未进行开孔，也包括墙体立面上尽管已经开孔，然而所开孔的区域面积不大于墙体总面积的百分之十五。此类剪力墙的受压变形基本上是变为曲面型，墙本身的弯矩分布图绝不会发生反弯，亦不可能产生突变，不会产生任何不利现象，墙本身的负载功能亦相当优良。

1.2.2 实体上开有小孔的剪力墙

顾名思义，它是说其墙面上是开有小孔的。通常所言剪力墙实体上开小孔，就是说所开的小孔区域面积不大于墙侧面总面积的15%。此类剪力墙的受力变形基本上属于弯曲性，墙体的弯矩图区域不可能发生反弯的现象，然而，其却有产生突变的可能性。

2 剪力墙构架设计基准

2.1 楼层之间最小剪力系数的整合基准

在剪力墙构架的编制进程中，建筑各楼层之间一定要执行最低剪力系数的基准。第一，在具体建设的环节当中，出于减小房屋及构筑物的本身重量的目的，最大限度地提高构筑物本身的抵御震灾功能，必须在短肢剪力墙负载的首位振型下部地震颠覆力矩占构架总下部地震颠覆力矩的40%以下的条件下，最大限度减小剪力墙的面数。再者，在严格符合上一条件的情况下，对剪力墙实施大开间调整可使它的侧向刚度数值更高。如此，建筑楼层相互之间的剪力系数可以获取最好的约束，工程投资将大幅度降低，大幅度地缩减了工程建设投入。

2.2 针对楼层间最大位移和楼层高度之间比例实施恰当调整的基准

通常来说，针对常规建筑进行墙体构架设计时，其设计工作的重心应当是放在各个楼层之间的扭转变形及剪切形变的应对策略上。人们都知道，建筑构架的横向剪切变形应对都是依托纵向构件的恰当组合来实施有效调整的。所以，倘若纵向构建设置的过多，剪力墙的剪重比例数值一定会增长过快，此类不科学的剪力墙构架编制可直接造成建筑物各楼层之间的扭转变形，而且变形程度很大。

3 剪力墙结构优化设计

作为建筑结构中不可或缺的构件，剪力墙有着自身独特的特点。

在建筑的设计中，逐渐发现了剪力墙的优缺点，其具有承载力和平面内刚度大的优势，但是剪切变形相对来说较大，且平面外较薄弱，加之施工中剪力墙形式复杂多变，受力非常繁琐，这些都阻碍了建筑结构中剪力墙作用的有效发挥。

剪力墙在承担水平荷载和竖向荷载的作用上都比较强势。其优点是侧向刚度大，并且整体性较好，水平力作用下的侧移相对较小，加上剪力墙设计中没有梁和柱等的外露与突出，所以非常方便房间的内部设置。但是其存在的缺点就是不能提供大空间的房屋。

结语

在对剪力墙结构设计实施有效考量的过程中，我们要关注其基准概念的设计，仔细把握设计中遵循的各项规则，恰当选用有效的长度和宽度，使设计达到最理想的效果。只有如此才能保证建筑结构经济安全，大幅度减小工程成本，推动整个工程建设的健康稳定发展。

[1]赵宇.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，2012.

[2]田琦.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].中华建设，2013.

[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（下旬刊），2013.

[4]薛云飞，马晓霞.谈剪力墙结构设计中的几个问题[J].陕西建筑，2008（06）.

TU31

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庞乃元，男，1988年12月20日出生，毕业于中国地质大学长城学院，土木工程专业，现从事结构设计工作。