摘要：剪力墙结构是建筑的主要承载部分，并且还是承担地震、风等传递水平载荷导致的轴力、剪力以及弯矩等结构构件，同时也是建筑的分隔墙和围护墙，所以在布置剪力墙的过程中，应该满足建筑物的结构布局和平面布局，剪力墙结构的开间相对较小，高层建筑的楼层盖板通常选用现浇的混凝土结构平板，这样，其空间结构的利用率更高，能够有效节约建筑的层高。本文笔者对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行了分析和探讨。
关键词：剪力墙施工结构；建筑结构；设计应用
一、剪力墙结构的分类
剪力墙结构主要可以分为四类，而分类的依据则是剪力墙是否开洞及其开洞的大小。
（1）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；
（2）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；
（3）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；
（4）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、剪力墙结构设计中的基本原则
（1）剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小，而平面内承载力及刚度都相对很大。当平面外方向的梁与剪力墙连接时，会产生墙肢平面外弯矩，而通常情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。所以应尽量避免平面外搭接，如果避免不了则应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。
（2）关于调整剪力墙连梁超限的原则。剪力墙连梁的跨高比应大于等于2.5，对于跨高比小于2.5的连梁比较容易出现弯矩和剪力超过规范限值的情况。《高规》规定跨高比大于等于5的连梁应按框架梁进行结构设计。即不应折减跨高比大于等于5的连梁刚度。而跨高比在5一6之间时，若不折减连梁刚度则也容易出现弯矩或剪力超限。若在实际工程设计中能充分利用该条文，则对节省工程造价具有非常明显的影响。
（3）在剪力墙结构设计时，主要是沿着主轴的方向进行双向或多向布置，最好是让不同方向的剪力墙能够相互连接起来，同时应注意要尽可能避免拉通对直；在进行抗震结构设计的时候，应使得两个方向的侧向刚度相互接近，而剪力墙的墙肢设计必须符合规则且尽量简易。在高层建筑的剪力墙结构中，剪力墙要沿着主轴的方向或其它方向进行双向或多向布置，特别是在抗震设计中，因避免出现单方向有墙的设计模式，这样才能使之具有更好的工作性能.然而，剪力墙在分布上要尽量均匀且数量要相当。剪力墙在配置比较少时，结构的抗侧力刚度就会因数量的较少而减弱，而如果剪力墙如果配置过多，则墙体也无法得到充分的使用，使得抗侧力的刚度过大，从而导致震力过大，自身的重力也会随之变大。
三、高层建筑剪力墙结构设计的要求
（1）竖向结构的布置。由于竖向受力构件之间的转换容易造成高层建筑竖向刚度的突变，若受到地震作用，此处则成为抗震的薄弱环节，所以《高层建筑混凝土结构技术规程》中对框支剪力墙转换层的上下结构的等效刚度比有着严格的限制。因此，转换层的转换构件在传力过程中应该简单直接，应该尽量避免转换次梁以及水平方向的多级转换；处在框支剪力墙转换梁的上一层墙体以及中间支柱承受的垂直载荷较大，最好不要设计门洞；尽量强化转换层下部剪力墙以及框柱的刚度。
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（2）平面结构的布置。平面结构应具有良好的整体性，遵循简单、规则并做到均匀对称。对于一些超长、超宽或者其他不规则平面结构一般要设置温度伸缩缝，不但可以具有整体性，还能兼作抗震缝。经过多年的研究分析，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置须经多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果，查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.75，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭的要求，一些平面不规则、质量中心与结构的刚度中心偏差过大的高层建筑中，在地震中承受巨大的扭转作用力而受到严重破坏，所以设计过程中尽量使这两个中心重合。
（3）转换层构件布置。转换层既是上层结构的基础，又是下后结构的封顶，起到承上启下的作用。转换层的存在使得上下传力构件无法直接、连续的进行传递，所以在转换层上部的竖向抗侧力构件应直接落在转换层的主结构上，从而使水平转换结构传力直接，避免出现多级复杂转换，因此在设计时必须进行应力分析实验，并按应力校核结果配备加强筋构造。
四、剪力墙结构设计的运用
4.1合理处理大墙肢
建筑结构中剪力墙必须突出其延性作用，剪力墙的宽高比也应，按照一定的要求进行设计，经验表明比例小于2的时候，剪力墙的延性较好，容易受到弯曲破坏，从而剪力墙不易受到剪切而破坏。但是如果剪力墙的长度增加，为了保证剪力墙都可具备一定的延性，确保每个独立墙段的剪力墙满足建筑结构的需求，一些剪力墙的宽高比会大于2，此时如果要保证剪力墙的延性就必须进行开洞，减小剪力墙因为弯矩而出现裂缝，保证钢筋的支撑效果、如果墙肢的长度较长，则整个建筑楼层的载荷都会有长墙肢进行承担，地震时最先破坏的也就是这些较长的墙肢，偏小的墙肢配筋不足也不能起到承载作用，所以墙肢会出现大范围的破坏，要克服这个问题就必须在墙上进行合理的开洞以满足设计和应用需求。
4.2平面布置合理
在建筑设计中，剪力墙的结构应进行合理的平面设计，设计过程中应考虑利用主轴作为中心进行辐射式的布置，布置剪力墙的平面位置时，应按照对称和均匀的原则进行。使得建筑的墙体和与质量中心、刚度中心重合。对每一面墙都应进行设计处理，减小剪力墙扭曲的程度。剪力墙结构的抗侧力的刚度应进行合理计算，不能过大，应平衡剪力墙承载和抗侧力的能力，增加空间利用效率，控制剪力墙的密度。
4.3其他设计要点
建筑设计中结构设计较为重要和基础，要保证建筑的稳定性，就应考虑综合性的因素。剪力墙的设计也应被优化。应先保证剪力墙的施工便利性，即剪力墙可以顺利施工，同时也应充分考虑剪力墙的安全性问题，剪力墙的主要功能就是帮助建筑提高抗震能力，保证建筑的整体安全性。因此设计中必须考虑剪力墙的安全性和可靠性，使得剪力墙在地震中起到削弱地震能力的效果。最后还应考虑剪力墙的造价问题，在工程中造价和利润有直接的关系，因此在剪力墙设计中，应考虑材料和工艺等问题，如剪力墙设计中原材料的用量钢应尽量控制，在保证安全性的前提下，最大限度的节约材料，以此实现对剪力墙的优化设计。
结论
在对剪力墙结构设计进行有效分析的过程中，我们应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，使设计达到最佳的效果。只有这样才能保证建筑结构经济安全，有效降低工程成本，促进整个工程建设的持续稳定发展。
参考文献：
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[2]付光禧.框架剪力墙结构建筑施工技术[J].建筑工程技术与设计，2014.（1）：19-20
[3]侯晓新.框架剪力墙结构建筑施工技术[J].中华民居，2014，（30）：332-333
论文作者:刘玉琢
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
标签：剪力墙论文; 刚度论文; 结构论文; 弯矩论文; 平面论文; 开洞论文; 建筑论文; 《基层建设》2019年第3期论文;