建筑剪力墙结构设计简析

建筑剪力墙结构设计简析

在经济建设快速发展的形势下，城市化进程的步伐逐渐加快，由此在建筑设计中，高层超高层成为了住宅建筑的发展趋势。在建筑结构设计中，剪力墙是现代建筑设计师比较常用的一种方式，在建筑的结构设计中发挥了重要的作用。文章对于剪力墙的结构设计作出了相关的阐述，对我国的建筑业发展有重要的促进作用。

标签：剪力墙；结构设计；连梁设计

1 剪力墙结构概述

剪力墙结构是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。剪力墙的结构类型有以下几种：框架——剪力墙结构，剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，框架——核心筒结构，筒中筒结构，板柱——剪力墙结构。剪力墙结构按照开洞大小，可以分为整体墙、小开口整体墙、联肢剪力墙以及壁式框架。

2 剪力墙结构设计具体分类布置

2.1 墙肢的分类和结构布置

2.1.1 墙肢的分类

剪力墙根据墙肢的高厚比分为一般剪力墙和短肢剪力墙。一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙，短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙。剪力墙根据墙面开洞大小的情况，还可分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。当剪力墙的墙肢截面高度hw与厚度bw之比小于5时均称为小墙肢。其中，当hw/bw不大于3时，宜按框架柱进行截面设计，轴压比、剪压比和箍筋体积配筋率按相应抗震等级框架柱进行控制。

2.1.2 剪力墙的结构布置

对于高层建筑来讲，良好的空间性在结构设计中比较重要，所以说在对剪力墙进行设计的过程中，应该充分的保证其空间结构的双向性，尤其是对于抗震性有很高要求的地区，尽量的避免使用单向布置，并且在设计中，要尽量将其刚度中心靠近建筑物的重心，以求在力度上能够达到一种平衡的状态，防止在外界作用力的情况下，发生扭转的现象。如果设计的不够合理，可以通过对墙肢以及梁高进行调整，以达到预期的效果。如果剪力墙在抗侧的刚度上表现的比较大，那么结构的自振周期就比较短，对于结构本身会存在很大的不利现象。对于这种现象，可以对纵横墙体的厚度进行减薄处理，从而可以加大墙体之间的距离，墙体在数量上有所减少，这样结构在侧移上刚度就有所降低，对于结构的负载也有所降低，施加在墙体水平方向上的剪力和弯矩都会减少。剪力墙在刚度和承载力方面所呈现出来的特点是，内部要比外部都大。如果剪力墙与平面外的墙有连接的

情况下，对于墙肢在平面外会有弯矩产生。如果在设置梁的时候，梁高超过了墙厚的两倍时，则端梁所产生的弯矩对于墙平面外会有很大的不利，这时就应该采取必要的措施以保证墙平面外的安全。可以增加暗柱或者是壁柱的方式，对剪力墙平面外的稳定性有所增强。

2.2 墙肢长度和厚度的选取

2.2.1 墙肢的长度

剪力墙墙肢长度（即墙肢截面高度）一般不宜大于8m。结构设计中的剪力墙结构应具有延性，细高的剪力墙（高宽比大于2）容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙，洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨高比宜大于6），使其可近似认为分成了独立墙段。根据高规从经济性及用钢量的角度考虑。

2.2.2 墙肢厚度的选取

高规第7.2.1条规定了剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能，也是高层建筑剪力墙截面厚度的最低要求。

对于住宅建筑，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙厚也取为200mm。住宅层高一般为2.8m～3.0m，故墙厚取200mm，除底层加强区的一字形短肢剪力墙外，均能满足规范要求。对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2m 以上，若按层高的1/16确定墙厚，可能引起墙厚偏厚。为避免出现此种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L、T、Z、十字形等截而形式，且使翼缘长度大于其厚度的3倍，这样一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无肢长度的1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。

3 连梁设计

3.1 连梁的作用

在剪力墙结构设计中，连接墙肢之间的结构称为连梁，连梁在其中发挥了重要的作用。在受到水平荷载的作用力下，墙肢会产生变形，此时，墙肢会将力传递到连梁上，连梁在此时就发挥了作用，在梁端会产生一定的反力，减少墙肢的变形，改变受力状态，对于墙肢的结构变形有重要的保护作用。所以在进行结构设计中，连梁不仅连接了墙肢，同时还对墙肢有一定的约束作用，在水平荷载的作用下，保护墙肢不变形。

3.2 连梁设计的处理方法

在剪力墙结构设计中，如果有连梁设计，那么一定要掌握好连梁的设计比例，

在跨高以及截面的尺寸方面一定要计算好规格。因为如果连梁的设计不合理，在跨高和截面上不符合设计的要求，那么在受到水平荷载的作用力下，将会超出连梁的承受极限，引发安全事故。所以在对连梁进行设计时，为了保证其标准，可以从如下方面进行考虑。

3.2.1 对连梁的刚度进行折减

连梁由于跨高比较小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减小，内力重分布。因此，在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。

3.2.2 适当增加剪力墙的厚度

增加剪力墙的厚度，即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。

3.2.3 提高混凝土等级

提高剪力墙的混凝土等级，其弹性模量增加的比例远小于混凝土抗剪承载力提高的比例，因此也有可能使连梁的抗剪承载力不超限。

4 结束语

在建筑业快速发展的背景下，对于建筑的质量有了越来越高的要求，尤其是在抗震性方面要具备非常高的标准。在对建筑进行结构设计的过程中，对于剪力墙的设计十分关键，其是承载整个建筑结构荷载的主要结构，在竖向以及水平方面承载了不同的作用力，尤其是在高层建筑中，对于空间性要求的比较严格，要求其具有很好的抗震性。在建筑技术水平不断提高的现代社会中，要求建筑设计师应该不断的提高自身的设计水平，对于建筑的结构设计理念要有所转变，汲取国内外先进的设计理念，不断的学习专业技术知识，提升自己的理论水平。在进行结构设计的过程中，应该根据建筑的实际状况，利用科学的计算方法，结合建筑的受力状况以及破坏机理上进行分析，将剪力墙的结构优勢充分的发挥出来，为建筑的稳定性提供坚实的基础，为建筑的质量奠定坚实的基础。

参考文献

[1]杨斌，张红英.关于剪力墙结构设计中若干问题的研究[J].工程地球物理学报，2007，24（06）.

[2]夏卓文.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].住宅科技，2007，

21（02）.