建筑结构设计中剪力墙结构受力分析

建筑结构设计中剪力墙结构受力分析
摘要：剪力墙结构设计对于建筑结构的稳定性起到了直接的影响作用，从受力
角度出发主要分为壁式框架剪力墙、小开口剪力墙等类型，既要发挥承重功能，
也要确保水平方向的均匀承载力，因此相较于普通墙体来说对于建筑材料、施工
技术、工程造价等提出了更高的要求。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计
引言
剪力墙结构之所以能够在建筑结构设计中得到非常广泛的应用，还是要从结
构体系上的很多优势说起。

剪力墙结构整体性好，侧向刚度大，承载力高，弹塑
性变形能力大，具有良好的抗震性。

从历次地震中的结果来看，剪力墙结构的震
害比框架结构轻得多，由于变形能力不足或承载力不足而导致倒塌的剪力墙结构
极少。

当然，并不是所有的建筑结构都要用到剪力墙结构，设计者需要严格按照
建筑设计要求和特点，进行剪力墙结构的应用分析和规划，才能确保其良好的应
用效果。

1剪力墙结构在建筑结构中的设计原则
1.1墙体受力
剪力墙结构的主要施工材料为钢筋混凝土，在以往的高层或多层建筑中，多
设计为框架梁柱结构，剪力墙结构设计的应用，能够通过钢筋混凝土结构承载建
筑内力，确保建筑整体的水平承载力。

剪力墙结构设计需要科学计算墙体受力状况，深入分析墙体结构的各部位受力因素，由于建筑项目中墙体属于平面构件，
因此需要多个方向受力，无论是水平剪力还是竖向压力，都需要在设计中充分计算，确保设计完成之后墙体能够承受各个方向的剪力，使墙体强度达到建筑项目
的实际要求和标准。

1.2墙体搭接
剪力墙结构是建筑结构设计中的特殊结构设计，由此该结构在同一平面需要
承载的压力、剪力以及刚度都相对较大，平面外的压力、剪力、刚度则相对较弱，由此墙体搭接就尤为重要。

若剪力墙结构与梁体结构直接连接，很可能出现平面
外弯矩增加的状况。

剪力墙结构设计应该注重平面外刚度、承载力的计算和验算，确保验算结果与剪力墙承载的实际要求一致，若没有经过精确的计算贸然连接墙体，则很可能为整个建筑留下安全隐患。

防止平面外连接隐患是剪力墙结构设计
的重要原则，若特殊情况难以避免，应该在保障建筑质量的前提下，按照相关的
要求和规定设计加固措施，进而提升剪力墙平面外的稳固性。

1.3超限控制
超限控制和调整是剪力墙结构设计的核心要素，主要体现在自连梁设计中。

在设计过程中，连梁跨高比最低为2.5，因此要保障其在2.5之上，才能发挥剪力墙结构的实际作用。

若跨高比低于最低限度，则很可能出现剪力超出要求、弯矩
过大等重要问题，在实际设计过程中，要结合工程项目的实际状况，按照相关的
要求和标准展开设计，通过科学的计算和调整，避免剪力超限，同时也能一定程
度的减少造价成本。

2剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体运用
2.1剪力墙结构长度、厚度、配筋
建筑剪力墙的厚度、配筋等需要依据明确的标准进行，结合建筑抗震需要，
依据抗震等级系数对剪力墙结构的长度、厚度进行调整。

结合相关规定，为提高
剪力墙结构的抗震性、稳定性以及刚性，例如：建筑结构抗震等级为一、二级时，剪力墙在底部加强区内，厚度不小于200mm，抗震等级是三、四级时，剪力墙在底部加强区中，厚度不小于160mm。

对于高层建筑，剪力墙结构的长度、厚度若比值不均，在不满足条件的情况下，一字形剪力墙需要通过L、T形截面剪力墙代替，并延长边缘长度，使得剪力墙结构设计满足其建设要求与原则。

一般剪力墙
结构的垂直、水平上的配筋，其比值需要超过1/400，一些剪力墙底部加强部位
的配筋比值也需要大于3/1000，遇到特殊情况，要结合实际情况调整剪力墙结构
配筋。

2.2有效处理连梁超筋问题
连梁的截面大，跨度小，与连梁连接的墙体刚度是比较大的，在地震以及风
荷载的情况下，连梁内力大，所以在内力计算时需要折减连梁刚度，位移计算时
不能折减。

连梁刚度折减之后，还会出现正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力
不足。

这就要使洞口宽度增加，减少连梁的刚度，为减少其刚度，能够减少地震
影响。

对连梁的截面宽度进行增加，一方面，结构整体刚度大，在地震影响下，
其内部会增加。

另一方面，宽度增加，连梁受剪承载力也会增加。

该片墙厚增加
之后，地震产生的内力不会依据墙厚增加比例对剪力墙进行分配，需要小于这个
比例，可能出现连梁受剪承载力不超限的情况。

对于跨度小的高连梁，可以设计
水平缝，进而形成双连梁、多连梁等构造。

通过上面的这些方法，在满足刚度时
需要先折减刚度，如果超限还需要使用其他方法。

2.3转角窗剪力墙设计优化
转角窗破坏了墙体结构的连续性，直接影响了建筑的抗震性能，对建筑的安
全埋下了安全隐患，因此，需要不断优化转角窗剪力墙的设计。

在实际设计过程中，可以从以下几方面优化转角窗剪力墙的设计：①设置梁或暗梁，对结构进行加固，在避免转角窗出现裂缝的同时，也提高了转角窗的整体刚度。

②在转角窗的两侧，其墙体应当要采用整肢墙的形式，避免墙肢开洞，影响结构的稳固定性。

③在转角窗房建的楼板方面，应当要根据实际情况进行适当加厚处理，采用双面设置的楼板来进行配筋。

④在对剪力墙结构进行抗震计算的过程中，设计人员应当要更多地考虑扭转耦联产生的影响，在计算中将其考虑在内。

2.4平面布置设计
①以作者本工程为例，由于建筑平面呈水平“8”字的眼镜形状，需要在不同
角度的房间布置剪力墙，抵抗不同方向地震力的影响。

同时每个单元若只沿着一
个平面的轴向设置剪力墙，不利于确保剪力墙的刚度符合建筑物承载力需求。

一
旦遭遇地震，会由此处开始遭到破坏。

因为由于两个平面的剪力墙具有不同的刚度，容易导致建筑物的结构发生扭转，产生更严重的破坏。

因此，在平面设计的
过程中，应将不同方向剪力墙均匀性作为指导依据。

②在剪力墙平面结构的设计过程中，若单片剪力墙的刚度过大，也具有一定的消极影响。

因为单片墙刚度过大，会导致该墙承受地震作用过大，大震中刚度较大的剪力墙发生破坏后，引起
内力转移，造成其他剪力墙剪力过大，导致结构连续倒塌的严重破坏。

因此应确
保单片剪力墙的刚度适宜，针对墙肢较长的剪力墙，应增设连梁，降低单片剪力
墙刚度。

③尽量将剪力墙设置在建筑物周边，实现对建筑物机构扭转现象的有效预防。

2.5短肢剪力墙的应用
短肢剪力墙在建筑中的应用越来越广泛，该类型的剪力墙墙肢长度比较小，
对于低抗震烈度区的多层住宅类型的建筑来说不仅能够满足建筑需求，同时也利
于室内空间的灵活排布和利用，使得室内二次设计所受到的限制更小。

在通常情
况下，短肢剪力墙的截面厚度不应大于300mm，同时，各墙肢的长度和厚度的比值应当在4~8之间。

虽然短肢剪力墙的使用更加灵活方便，但是与长肢剪力墙相
比较，短肢剪力墙的抗震性能大大降低。

对高层建筑来说，应尽量避免使用短肢
剪力墙，当出现短肢剪力墙时，也应尽量控制短肢剪力墙所占全体抗侧力构件的
抗侧力百分比。

结束语
综上所述，将剪力墙结构应用到建筑结构设计中，既能确保建筑整体功能健
全又能缩减建筑投入资金，提高房屋建筑经济效益，促使建筑企业获取较好利润。

故而对于今后的建筑结构设计，应对剪力墙结构设计给予高度关注，从而探索更
多更好的建筑结构设计方案，以推动建筑业获取可持续性发展。

参考文献:
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