剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

李晓东

摘要：将剪力墙结构设计应用于建筑结构设计中，于我国建筑行业发展极为有利。其具备抗震性和抗侧刚度方面的优势。本文主要论述剪力墙结构内涵及分类，并阐释其在建筑结构设计中的应用，使建筑物更加安全、稳定，保障建筑工程整体性能，提高我国建筑行业竞争力。

关键词：剪力墙；结构设计；建筑

引言

剪力墙因整体性好、结构刚度大、抗震性强等，在高层建筑结构设计中应用较为普遍。建筑工程特性决定了建筑物空间中包含很多小开间。选用现浇剪力墙结构，能够以现浇力墙形式，凸显承重墙和分隔墙，以实现成本节约。施工单位要依据实际工程背景，对该结构设计进行合理应用，实现预期工程目标。

1剪力墙结构内涵及分类

1.1剪力墙结构内涵。剪力墙结构是指采用钢筋混凝土墙板，替代原有建筑物框架结构，以实现荷载承担，并对建筑结构产生的水平力进行有效制约。换言之，选用钢筋混凝土墙板对原有墙体进行替代。除却性能优势外，剪力墙结构使用成本低，有助于节约工程投资。现已被广泛应用到我国高层建筑中。假使单个建筑物中包含很多剪力墙，会对简体和剪力墙进行同步应用，以实现建筑物水平方向荷载承担。尽管剪力墙多被用以高层建筑中，但为避免建筑物质量受损，仅将其作为高层建筑墙体的一部分，以延长建筑工程整体寿命。

对剪力墙结构实施抗震设计时，对剪力墙墙体地震倾覆力作为重点关注内容。其要高出结构承受的地震倾覆力矩1/2。而地震倾覆力矩位置是第一振型底部。假使剪力墙墙体数量比较少，可对墙体承受的倾覆力矩进行削减，将削减范围控制在15%-40%之间。

1.2剪力墙结构分类。依据剪力墙墙体是否开洞或开洞尺寸大小，对剪力墙进行分类。（1）实体墙。实体墙可开洞，也可不开洞。但开洞面积在剪力墙墙体面积15%之内。而实体墙墙体具备很强的承受力，剪力墙墙体弯矩部位不会出现反弯等异常情况，更不会发生突变状况。（2）剪力墙整体小开口。该种状况是指剪力墙开洞面积在整墙体15%之内。墙体弯矩处不会存在异常情况，其异常情况多发生在连梁部位。（3）双肢或多肢类型剪力墙。该类剪力墙，墙体洞口呈列状排列，或开洞面积比较大。该类剪力墙墙体弯矩处无反弯等异常情况，其异常情况也多发生在连梁部位。（4）壁式框架剪力墙。该类墙体开洞尺寸很大，而且剪力墙墙肢线上具备的刚度与墙体连梁线上的刚度并无明显差异，二者极为接近。该种剪力墙突变状况多发生在楼层弯矩点处。同时，很多建筑楼层会出现反弯点。

2剪力墙结构设计计算原则

剪力墙设计时，切忌盲目。依据设计规范，明确结构设计是否合理。设计实施过程中，需遵循相关原则，以保障剪力墙结构设计更加规范。（1）楼层间最小剪力系数调整原则。为减轻结构自重，以免发生地震，可减少剪力墙布设数量。具体实施过程中，短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩对结构总底部地震倾覆力矩占比不能超过40%。可选用大开间剪力墙，使其具备很好的侧向刚度，而楼层最小剪力系数需超出规范限值，以实现工程造价控制。（2）楼层间最大位移与层高之比調整原则。楼层间扭矩变形和剪切变形属设计重点。依据竖向构件数量，对剪切变形进行控制。但倘若竖向构件过多，会增加剪重比，干扰设计效果，出现扭转变形，无法满足楼层间位移。具体工程实施中，要对扭转变形进行合理控制，避免通过增加竖向构件刚度，进行楼层间位移调整。

3剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1剪力墙厚度及长度选择。（1）剪力墙结构厚度。依据相关规范，抗震等级为一、二级时，剪力墙底部加强墙厚在200mm以上，且超出楼层高度1/16，其他部位不小于160mm。设计剪力墙结构时，倘若建筑物比较特殊，可进行概念设计分析，对墙肢轴压比值进行合理控制，通过整体连接，使墙体厚度减少。（2）墙肢长度为其界面高度，通常情况下，在8m及以下。实施剪力墙结构设计时，需对剪力墙结构延性实施控制，以免脆性的剪切破坏。对高宽比大于2的细高剪力墙进行合理设计，使其为弯曲破坏的延性剪力墙。但部分墙体长度很长，可通过设置洞口，将长墙分解连肢墙，以确保墙体高宽比值大于2。同时，选用约束弯矩较小的弱连梁进行洞口设置。

3.2剪力墙平面布置。依据实际工程需要，对剪力墙实施平面布置，为使剪力墙质量中心与其刚度中心趋近或完全重合，需依据对称形式，对其平面进行合理布置，以降低剪力墙扭矩。剪力墙结构设计过程中，为使其满足抗震要求，不能使用单向平面布置方法，以免对剪力墙结构抗震性能产生干扰，使建筑工程无法达到良好的抗震效果。为将剪力墙作用发挥到最大，可使其保持相应的距离间隔，以满足剪力墙侧向刚度要求，达到良好的工程实施效果。

3.3约束边缘构件处理。应用专业方法，将剪力墙边缘构件划分为有约束边缘构件和无约束边缘构件。对二者进行比较，矩形截面极限承载力相差40%，楼层间位移角度发生变化，抗震能力减少20%，而剪力墙墙板稳定性会受到干扰。依据剪力墙轴压比等级，对边缘构件种类进行合理确定和选择。如表l所示，剪力墙结构边缘构件最大轴压比。

4结语

综上所述，剪力墙结构设计是建筑工程实施中的重点内容，专业性很强，包含诸多设计要素及内容。施工单位要依据实际工程背景，对剪力墙结构内涵及分类具备明确认知，依据剪力墙结构设计计算原则，合理选择剪力墙厚度及长度，并对其进行平面布置，处理约束边缘构件，达到最佳工程效果。