许美珍
广东华方工程设计有限公司东莞设计部 广东东莞 523000
摘要：剪力墙结构设计和布置的合理与否对于整个建筑结构的设计来说起着相当重要的作用，它的结构稳定性影响着整个建筑物的结构安全情况。因此，建筑师和剪力墙结构设计人员应该严格按照现有的设计原则、结合其建筑结构的突出特征、满足设计要求、根据从前的实践经验对剪力墙结构设计进行认真的分析和测量计算，使得剪力墙结构充分发挥其应有的作用，进一步保障了建筑整体的安全性和稳定性，取得可观的经济利益和社会效益。本文对剪力墙结构设计的原则和在建筑整体结构设计中的应用问题作了一些分析探讨。
关键词：建筑结构；剪力墙；应用；设计
21世纪以来，我国的建筑事业迅速发展，高层和超高层建筑越来越常见。建筑风格不断创新，这不仅仅体现在高度上，更在外形和美观性上也有了新的发展，例如央视新址在结构改变、结构重心移动所引起的结构抗倾覆计算上都彻底改变了以往一般的结构做法。这些建筑不仅呈现出美观的造型，还在无形之中对结构性能的提高提出了更高的要求，现代化建筑已经成为一个城市甚至一个国家的象征，因此需要再设计上不断取得突破。
1.剪力墙的类别
工程上一般是依据剪力墙是否开洞或洞的尺寸大小来划分剪力墙。
1.1整体小开口剪力墙
开洞面积占整体墙面的15%以上但仍然是较小的墙。这类剪力墙的受力特点是弯矩图在与梁连接之处突然发生改变，在整个墙体高度上并不存在反弯点。
1.2实体墙
实体墙是指没有开洞或者开洞面积小于整个墙面的15%的墙。这类墙就像一个整体的悬臂墙，弯矩图不会产生突变也不存在反弯点，它的变形多数是弯曲型。
1.3壁式框架
这类墙是一种洞口比较大，连梁线和墙肢线的刚度比较接近的墙。这种墙具有弯矩图的突变点在楼层处并且在大多数楼层下存在反弯点的特点。
1.4双肢或多肢剪力墙
这类剪力墙具有比较大的开洞或者它的洞口呈列状排列。这类剪力墙与整体小开口墙非常相似。[1]
2.剪力墙的特点
剪力墙具有多种功能，有自己的结构特点。剪力墙的抗侧刚度大，侧移小；结构自身重量较大，吸收地震的能量很强，但施工过程较为繁琐，投入资金相对较高。在建筑结构中，剪力墙多数用于承载建筑的负荷力，是一种以支撑为关键的结构。一般来讲，剪力墙不但能够起到承担建筑负荷力的作用，也扮演了建筑“骨架”的角色，是在墙面和楼层之间搭建出的负荷体系结构[2]。只要剪力墙结构被布置，就无法对它拆除或者损坏了，这也正是剪力墙的缺陷。在很多建筑工程中，剪力墙结构由于其投入高、施工复杂等特点，往往不被建筑单位所使用，因此，剪力墙结构的设计还有待提高。
3.剪力墙结构设计应遵行的基本原则
3.1根据长度与厚度比值合理设计
剪力墙的高和宽尺寸一般比较大而厚度却很薄，几何结构像平板，受力形态与柱相似，但它与柱的主要区别是其长度和厚度之间的比值。当该比值小于或等于 3时我们可以把它当作柱来设计，当该比值是 3 至 5 之间时则可以看作异形柱，并当作双向受压构件来设计。
3.2 满足刚度和延性要求
在剪力墙结构设计过程中，墙不仅承受着水平剪力和弯矩的负荷，还承担着竖向的压力[3]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆剪力墙不止要满足刚度的要求，还要满足一定的延性要求。
3.3避免平面外搭接
当剪力墙和平面之外的梁相接时，就会形成墙肢平面外弯矩，所以现实中应避免平面外搭接，在避免不了的情况下应依据有关规定采取合理的措施，以便于保证剪力墙平面外的稳定。
3.4进行分析运算
设计剪力墙时，我们必须充分考虑墙体水平和垂直方向上的压力以及整个墙体的作用力，然后求得内力，接着进行分析和运算。若墙体受力大且集中时要计算出局部受压承载力。
4.剪力墙结构在建筑结构设计的运用
4.1安排剪力墙结构的原则
在建筑结构设计中，对剪力墙平面的安排应做好以下工作：第一，在安排剪力墙平面时，应严格遵循均衡、对称的原则。尽可能让墙面结构的刚度中心与重心更一致地重合，这样减小了扭矩，还要最大程度对直里和外的剪力墙。第二，对于抗震剪力墙，减少只有一侧有剪力墙的使用。第三，最大程度使剪力墙沿着主轴对称分布。第四，剪力墙在抗侧力一定时不要无限提高其刚度，那样无限制提高刚度会使墙空间的密度增大，反而大大降低剪力墙的抗侧力能力及承载力。所以我们需要让剪力墙处于合适的刚度。
4.2对于大墙肢要分割
剪力墙本身有一定的延伸性，在建筑结构设计过程中，这种延伸的特性需要考虑在内。在设计时，如果剪力墙的墙体很长，可以采用分层的方法把它分割成小且均匀的部分，这有利于提高墙体的承载力。如果墙肢长于8m，在施工时，在墙上留洞，最后填充，这样就由长变短。[4]
4.3连梁设计
连梁也是剪力墙建筑结构中一个非常关键的抗震部件，其设计合理与否直接影响到剪力墙的受力程度及抗震能力。在正常的压力下，我们应该确保剪力墙结构处在非弹性工作状态，对连梁的要求是不允许出现塑性铰，而处于地震状况时，便可以让结构进入良好的弹塑性状态，与此同时连梁也可以有塑性铰。抗震规范提到，建筑物所遭受地震的强度没有达到本地区设防强度的地震作用时，一般情况下不会损坏即还可以很正常地使用；而发生的地震强度高于本地区设防强度，一般就会发生倒塌、对人们生命安全构成威胁和破坏。连梁的设计必须严格遵循强剪弱弯的规则，这样才能不让剪力墙结构发生脆性破坏。
4.4确定合理的边缘构件的方法
剪力墙的另一个重要部件是边缘构件，边缘构件大体上可以分为两种，即无约束边缘和有约束边缘的构件，两者相比较，无约束边缘拥有矩形截面积，这样的截面积极限承载力会大大降低，不仅如此，极限楼层位移角也将减少一倍，并且会降低墙板的稳定性，不能正常地减轻地震对建筑的危害。根据以上分析，在确定构件设计时，应严格参考不同级别和不同种类的剪力墙的轴压比进行研究，从而确定出相应的合理的边缘构件。
5.结论
经过本文的分析，可以看出剪力墙结构在建筑整体的设计中具有非常突出的优势，也有很多重要作用。运用剪力墙结构对建筑进行设计首先会使建筑更安全也更稳固，其次保证了在新环境下更好地满足建筑的发展需求，同时也满足了人们对建筑物日益增长的各种需求，最后它在抗震等方面大大提升了建筑质量[5]。与此同时，虽然在建筑结构设计领域中，剪力墙的应用日益广泛，但就现阶段来看，剪力墙结构的设计和实施等方面还存在着不少问题。这种形势要求我们还需要不断地进行研究，从而促进剪力墙结构的发展、提高剪力墙结构的应用水平，为我国建筑行业的蓬勃发展奠定基础，提供更可靠更有效的保障。
参考文献
[1]储涛.短肢剪力墙在小高层住宅建筑中的应用分析[D].2009.
[2]张媛，王禹.浅析建筑结构设计中剪力墙结构设计的
应用[A].科技部.2014年全国科技工作会议论文集[C].科技部，2014：1.
[3]北京市建筑设计标准化办公室，北京市建筑设计技术细则一结构专业【S】．经济科学出版社，2005
[4]郑若飞.建筑结构设计中剪力墙结构设计的使用研究[J].中国新技术新产品，2014，01：60-61.
[5]曹彬，李铭.高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].中国建筑金属结构，2013，22：65.
论文作者:许美珍
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/28
标签：剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 弯矩论文; 开洞论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;