探讨建筑结构设计中剪力墙结构的应用

一、剪力墙结构设计中的基本概念及分类

1、剪力墙（shear wall）又称抗风墙或者抗震墙。房屋或者构建物中主要承受风荷或者地震作用引起的水平荷载的墙体，防止结构剪切破坏。简单的说就是现浇钢筋混凝土墙，用来抵抗水平力，如地震、风荷载等。剪力墙结构刚度大，整体性好，用刚量较省；采用现浇剪力墙结构，框架结构简单，没有漏梁及漏柱现象外形美观。

2、剪力墙结构的分类：实体墙或者截面剪力墙不开洞或者开洞的面积小于15%，这种剪力墙的变形主要为曲型，其就像一个整体的悬壁墙，在整个墙肢的高度上，弯矩图既没有弯点也不会发生突变。整体小开口剪力墙。虽然这种剪力墙的开口比较小，但是其开洞面积已经大于15%。整个剪力墙的变形主要为弯曲型 ，但是整个墙肢的高度基本上没有存在反弯点，弯矩图的主要位置发生了突变。双肢或多肢剪力墙。这种剪力墙一般开口较大，或者其洞口成列分布。虽然在开口上与整体小开口剪力墙不同，但是它们的受力特点却十分类似。壁式框架。这种剪力墙洞口尺寸很大，连梁线刚度和墙肢线的刚度比较接近，其整个受力墙的变形则为剪切型，受力特点与框架结构相似。其在大多数高层建筑的楼层中会出现反弯点，弯矩图在楼层的地方也会产生突变。

二、剪力墙结构的厚度与长度的选取

剪力墙长度和宽的尺寸比较大，但是其厚度却比较小。根据其设计的长度和厚度的比值可以将其按照柱形和双向受压构件设计。

1、剪力墙结构的厚度。抗震规范 6.4.1 条有明确规定，剪力墙底部加强墙厚一、二级抗震等级时最好大于200mm而且不得小于楼层高度的1/16，其它地方的则不得小于 160mm。在剪力墙结构设计中，遇到特殊情况的建筑物应该采取概念设计分析，有效控制墙肢轴压的比值，确保整体的连结从而达到减少墙的厚度的效果。

2、墙肢的长度。剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度，这个长度一般不应超过 8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性，为了避免脆性的剪切破坏，可将高宽比大于 2 的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长，为了确保墙体的高宽比值大于 2，就要采取开设洞口的

方法将长墙分成均匀的、长度较小的连肢墙 ，而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁。

三、剪力墙结构设计计算的原则

剪力墙的设计过程中，不能采取盲目的手段，应该根据设计规范具体考察结构的设计是否具有合理性。在进行设计時，在技术层面上应遵循一些原则，这样才能促进剪力墙结构设计的规范化。

1、楼层之间最小剪力系数的调整原则。为了减轻结构的自重，避免地震的发生，在建筑过程中可以考虑少布置剪力墙，但是这个前提是必须要求短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不能超过40%。可以采取大开间剪力墙，使其结构具有更好的侧向刚度，确保楼层最小剪力系数不小于规范限值，这样可以大大减少工程的造价。

2、楼层层间最大位移与层高之比的调整原则。对于普通的建筑，设计重点是楼层之间的扭转变形和剪切变形。剪切变形的控制多以竖向构件的多少来衡量，但是如果竖向构件数量很多，就会造成剪重比偏大，导致设计不合理，造成扭转变形过大，同样不能有效满足楼层间位移的需要。

3、剪力墙连梁超限的调整原则。剪力墙跨高比小于 2.5 的连梁比较容易出现剪力和弯矩超过规定的限度的情况，所以一般规定剪力墙连梁的跨高比最好大于 2.5跨高比大于 5 的连梁则最好按照框架梁来进行设计，而跨高比在 5～6 之时，在连梁刚度不折减的情况下就会出现剪力或者弯矩超出规范限值。

四、剪力墙在建筑结构设计中的应用

剪力墙结构由于具备了很多的优点被广泛的运用到现代建筑结构设计中，尤其是一些大型高层建筑结构中应用的尤为明显。下面文章主要就剪力墙结构在建筑结构设计中的应用进行描述和分析。

1、剪力墙肢种类和具体结构设置

剪力墙墙肢的分类主要是根据墙肢厚度和高度比来划分的，主要有两类：短肢剪力墙和一般剪力墙。如果剪力墙高度超过其厚度的7倍时，就是一般剪力墙，如果剪力墙高厚比值在5-8之间时，就是短肢剪力墙。此外，剪力墙还可以根据其墙面开口大小的状况来分为整面剪力墙、整体小开口剪力墙、连肢剪力墙以及壁式框架等这几种。一些高层建筑大多爱用剪力墙结构，尤其是那些建筑都需要较大的空间工作能力，因此，其剪力墙结构的设置就需要设计成双向的，从

而形成新的开工建设结构，在抗震区域的建筑物中的剪力墙结构就更要如此设计了。

2、剪力墙结构长、厚度及配筋

根据上面所说的剪力墙结构设计原则，剪力墙结构的厚度及配筋也有相关的规定和标准。根据建筑抗震相关资料的要求规定，剪力墙结构的厚度和长度也要根据抗震等级系数来调整。据相关规定，为了保证剪力墙结构的稳定性、抗震性以及钢性，剪力墙结构厚度的最小值为200mm，而且其高厚比要小于1/6。也就是说，居住建筑物的剪力墙结构厚度一般要小于200mm，其高厚比也要符合要求。如果一些高层建筑物的剪力墙结构厚度和长度出现比值不均，在不满足条件的情况下，就要采取L、T形截面剪力墙代替一字形剪力墙，并增加其翼缘长度或者采取其他方式，使得剪力墙结构满足其设计构造原则和要求。

3、剪力墙边缘结构

根据以往剪力墙结构试验结果，剪力墙结构的边缘约束性截面剪力墙比无约束性的截面剪力墙的极限承载力要大2/5还要多，而其抗震消耗能量也多有1/5，且墙面的稳定性也要好很多。因此，对于剪力墙的边缘结构而言，就要根据其设计使用效果和相关承载力的规定来决定其墙体边缘是设置约束性边缘结构还是非约束性边缘结构。

4、剪力墙连梁结构设计

剪力墙肢之间相连接的梁体就是剪力墙的连梁，而剪力墙的连梁装置能够均衡墙肢的水平负荷力，并能够对剪力墙肢起到一定的约束和稳定的作用，因此，剪力墙之间的连梁装置对剪力墙的整体结构有着非常重要的作用。对于剪力墙的连梁结构来说，其结构的高度和截面大小受到很多因素的影响，一旦设计出现失误，或者不合理的地方，就会影响整个剪力墙的结构设计。因此，在设计剪力墙连梁结构时，其设计师要主要对剪力墙的连梁结构的刚度按照相关规定进行一定的折减，对于剪力墙连梁结构的跨度要略加，对于高度要略减，从而减少结构刚度，缓解地震作用力的影响。此外，设计师也要适当增加剪力墙结构厚度，进而增加连梁截面的宽度，使得剪力墙连梁结构装置能够发挥其最大的优势和特点，保证其承载力和抗震力度。

结 语

在对剪力墙结构设计进行有效分析的过程中， 应综合考虑各方面的因素，重视其基本概念的设计，认真把握设计中遵循的各项原则，合理选用有效的长度和宽度，注重经验的总结和积累，使设计达到最佳的效果。总而言之，在剪力墙的设计中，怎样克服剪力墙的缺点，展现剪力墙的优点，工程人员必须充分理解剪力墙的各个方面，不断提高工程设计水平。

参考文献

[1]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，2008，6.