建筑工程中剪力墙结构设计要点分析

【摘要】本文现就根据对剪力墙结构和类型的概述，对其在整个建筑结构设计中的应用加以分析，以便建筑结构得到完善和优化，使建筑行业更好的发展，提高建筑施工的质量，保证居民的人身安全。

【关键词】建筑工程；剪力墙；结构设计

引言

剪力墙，其结构具有抗侧刚度大、侧移小，且抗震性能超好的特点，在建筑结构设计的很多方面都得到了广泛的运用，尤其是在高层建筑的结构设计方面。同时，在建筑结构设计中，因建筑形式及要求的迥异，对剪力墙的使用类型、布置位置和尺寸大小的要求也不尽相同，并且，目前在许多施工方面还没有明确规定出如何进行正确的施工，因此，在设计和构造的过程中，设计人员除了要根据自身经验做参考以外，还要遵循一定的构造建筑原则。

1、剪力墙结构概述

剪力墙结构，是一种剪力墙体，即其建筑墙肢的截面高度与其厚度的比值在5～8范围内；亦是用钢筋混凝土板代替昔日建筑物中承受水平和竖向方向荷载作用的墙体。剪力墙在高层建筑中被广泛的使用，其优点是侧移小，防震能力大，抗侧刚度大，承重力强，使室内墙面平整，但是，高层建筑的墙体也不能完全只是用剪力墙，一方面是因为剪力墙造价高、施工程序复杂，另一方面则是过多的使用剪力墙会使建筑物的质量遭到损坏，从而影响建筑物的寿命。另外，在剪力墙结构设计过程中还要充分考虑其抗震能力，要准确把握好剪力墙墙体所承受的地震倾覆力矩与结构承受的地震力矩之间的比例关系。剪力墙运用不多的时候，更加需要控制两者间的比例，控制在比较适合的范围之内，通常会适当的减轻剪力墙墙体承受的倾覆力矩，同时把减轻的力矩控制在15～40范围内。

剪力墙一般分为四类，其依据：剪力墙墙体是否开洞或者是开洞尺寸的大小。

1）实体墙。

一种有开洞或者没开洞的墙体结构称之为实体墙，如果需要开洞，开洞的面积在15%以下。实体剪力墙犹如一个悬壁墙，剪力墙墙肢高度弯矩设计图中，弯点和突是不存在的。主要以曲型变形墙体为主。

2）整体小开口的剪力墙。

这是指开洞面积在15%以内的墙体，其受力特点：虽会在连梁处发生突变，但墙体弯矩图则不会产生弯点。

3）双肢或多肢剪力墙。

即开洞面积过大或者墙体上的洞口呈列状分布。与整体小开口墙的受力特点相似。

4）壁式框架剪力墙。

这是指墙体开洞尺寸较大，且其墙肢线上与墙体连梁线上的刚度接近。它的受力特点与其他剪力墙不一样，它不仅弯矩图会在楼层处发生突变，而且在建筑的大多数楼层内产生弯点。

2、剪力墙结构的优化设计

1）优化剪力墙结构设计。

剪力墙长度和宽度尺寸与其厚度相比比较大，根据构件设计的要求不同，使用的设计长度与厚度则不同。一方面，剪力墙结构的厚度。相关规定指出，剪力墙底部加强厚度为一、二级抗震时最好大于200mm，且楼层高度不得小于其1/16，别的地方则不小于160mm。为了确保整体的连接并且达到减少墙体厚度的效果，在剪力墙结构设计过程中，要具体分析设计概念及要求，有效的控制墙肢轴压比例，如表1所示。另一方面，墙体长度。剪力墙墙体高度即为墙体截面高度，其长度不应超过8m。确保剪力墙结构的延性是设计剪力墙结构的关键。脆性的剪切破坏需要尽最大可能的预防，需要把剪力墙设计为高度和宽度相比>2的细高剪力墙结构。但是，墙体的自身长度过大时，连肢体墙要采用开洞的方法变的均匀，以保证其比值>2，洞口要弱连梁，弱连梁要约束弯矩比较小的，这样，效果才会很好。

表1剪力墙允许高厚比

2）优化剪力墙结构计算。

首先，调整建筑物楼层之间的最小剪力系数的原则。在建筑施工过程中，为了达到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，应该在不超过规定系数范围内尽量地减少剪力墙的使用数量，以便于把楼层的最小剪力系数控制在设计要求所规范的限制内。其次，剪力墙连梁超限的调整原则。此原则主要是要求在进行剪力墙的设计过程中，根据剪力墙结构设计的标准，一般情况下，剪力墙的连梁跨高>2.5，如果剪力墙的连梁跨高小于2.5，则墙体的弯矩和剪力值容易超出相关规范的要求。很大一部分剪力墙的连梁跨度会>5，因此，建设连梁的时候需要采用框架梁的方式完成。超出值在5～6之间的时候，为保证剪力墙墙体不发生刚度变化，剪力墙的剪力或弯矩就会出现异常，超出其结构设计规定的要求。因此，在进行剪力墙结构设计时，对剪力墙连梁的超限进行调整，实现有效的对建筑工程投入的资金成本进行控制。最后，建筑物楼层层高与层间最大位移之间的比例调整原则。在对遭遇地震作用影响较多的建筑楼层进行最大弹性层间位移值规定和规范时，把以变形为主要形式的高层建筑排除在外，且计算其他建筑时可不扣除其整体的变形弯曲，而转换为扭转变形的计算。其中，竖向构件数量是控制剪切变形的决定性因素，但是，竖向构件不能过多使用，否则会引起结构的扭曲变形。因此，在对高层建筑进行结构设计时，应该尽可能的缩小扭转变形。

3）剪力墙结构的应用。

首先，在剪力墙的平面布置中，应尽可能的依据对称、均匀的原则，尽可能的以墙面结构自身的刚度和质量为重点来进行合理的布局，用以减少扭矩达到效果；对内外剪力墙来说，则应尽量拉通、对直；在抗震设计要求情况下，剪力墙应避免仅采用单向有墙的布置形式；另外，还应控制剪力墙的抗侧力刚度，来增加剪力墙的利用空间和承载能力；还应注意剪力墙的间距不应过密。其次，约束边缘构件处理。剪力墙的边缘构件大体上分为两种，即无约束边缘和有约束边缘的构件，两种边缘构件进行对比，无约束边缘的矩形截面积比有约束边缘的矩形截面积承载力小百分之四十，极限楼层的位移角也相对减少一倍之多，也会减少地震能量的消耗，同时，影响着墙板的稳定。因此，在进行构件设计选择的时候，要合理分析剪力墙的相关轴压，并根据级别的不同和类型进行对比，从而选取适合的边缘构件。最后，剪力墙墙身钢筋分析。国家相关文件规定，一二级抗震建筑物剪力墙的水平和竖向分布筋的配筋率应保证<0.25%，其他非抗震性建筑和四级抗震性建筑的设计要>0.2%。

3、结语

在我国建筑行业市场中，施工技术在不断完善，剪力墙构件设计已在建筑工程中广泛应用，为满足这一现状，在工程实际建设施工的过程当中，依据概念进行设计是最基本的，设计中的要求和调整原则需要被重视，并认真有把握的选取长度、宽度及厚度合理的设计，以达到最佳的效果。设计人员要不断的学习，不断的进行创新，只有两者相辅相成，稳定、经济、安全的建筑结构才能得到保证，有效缩小工程建设成本，从而促使我国建筑行业健康、和谐、可持续发展。

参考文献

[1]胡佐舜，柳善泉.建筑剪力墙结构设计简析[J].科技创新与应用，2013.

[2]马静静.高层建筑剪力墙设计浅析[J].城市建设理论研究（电子版），2013.

[3]向东，魏源远.浅析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014.

[4]王华.建筑剪力墙结构设计探析[J].城市建设理论研究（电子版），2013.