摘要：剪力墙具有抗侧刚度高、侧向位移小、抗震性能优良的特点，目前已经被普遍应用于各类建筑形态设计之中。然而，从当前的情况来看，剪力墙设计中仍存在一些问题，导致建筑总体质量的不足，如何解决这些问题就成了当前行业内重点讨论的话题。本文通过对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用做了几点分析讨论，分析了剪力墙结构的种类，并对剪力墙结构设计应该遵循的几点原则进行了论述，同时就上述原则提出了相关的应用建议。
关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用
引言：
随着工业化进程的发展，第二、三产业不断向城镇聚集，城镇数量增加，城镇规模扩大，农村人口大批量向城镇转移。为满足日益增长的人口工作及住房需求，高层写字楼、高层住宅普遍兴起。20世纪60年代诞生的剪力墙结构，整体性好，抗侧刚度大，承载力强，能够较好抵御水平作用下产生的位移，数十年内被广泛应用于高层建筑结构体系。剪力墙是剪力墙结构中的核心构件，通过对该构件进行合理的设计可使整个结构具有较好的延性。因此，对剪力墙结构设计的分析研究具备重要的现实意义。
一、剪力墙结构的种类分析
在剪力墙结构设计中，根据开洞情况可分为实体剪力墙，小开孔剪力墙，联肢剪力墙和壁式框架剪力墙等形式，如图1。实体墙与小开孔墙受力后以弯曲变形为主，这类剪力墙类似于悬臂墙，小开孔墙可按实体墙设计，洞口周边需做加强处理。联肢剪力墙开孔面积较大，高层住宅项目中洞口一般会呈现出成列分布的特点。联肢墙至少有一个墙肢的水平尺寸明显大于连梁高度，即墙肢的抗侧刚度起主要作用，连梁刚度作用次之。壁式框架剪力墙的洞口尺寸较大，墙肢刚度与连梁刚度较为接近，这种受力特点与框架结构体系有着较高的相似度。不论哪一类墙，都具有很大的平面内侧向刚度和强度，均可在高层建筑中发挥抵御水平地震的作用。
图1
二、剪力墙结构设计应该遵守的主要原则
（一）合理设计连梁原则
连梁是剪力墙结构中的重要构件，连梁设计受很多因素制约。其设计合理与否直接关系剪力墙的受力性能，关系整个结构的安全性。在剪力墙结构中，墙肢和连梁协同工作，在正常的使用荷载、普通风荷载和频遇地震作用下，结构处于弹性工作阶段。在罕遇地震作用下，结构进入弹塑性工作阶段，连梁出现塑性铰从而消耗地震能量，成为剪力墙结构抗震的第一道防线。设计要求连梁先于墙肢出现塑性铰以后仍具有一定的延性能与剪力墙墙肢协同工作，维持结构的整体性，因此要防止连梁过早发生脆性的剪切破坏。
如果连梁刚度过大，对墙肢的约束作用过强，连梁承担的剪力过大，容易造成连梁超限发生脆性破坏，同时剪力墙墙肢容易出现塑性铰，使结构产生安全隐患；如果连梁刚度过小，容易过早破坏而不能作为耗能的第一道防线。所以，连梁应具有合适的强度、刚度和良好的延性【1】【2】。
（二）剪力墙合理布置原则
剪力墙的设计应该遵循以主轴为中心，逐渐往四周延伸的原则，从而使建筑之中各个方向的剪力墙能够有较强的关联性，提升剪力墙的整体性。在剪力墙的布置设计上，应该确保剪力墙的配置数量保持均匀，如果剪力墙的配置数量过多，就会导致墙体抗侧力刚度过大，地震作用过强，使剪力墙无法充分发挥其实际功能。如果剪力墙的配置数量较少，则会出现墙体自身抗侧刚度过小的问题，因此又不能满足结构承载的基本需求[3]。剪力墙在其平面内具有很大的承载能力和刚度；在抗震构造合理时也具有良好的延性和塑性耗能能力，但一个单独墙片在平面外方向是很薄弱和不稳定的。因此，在进行剪力墙结构设计时应尽量避免出现“一字型”独立墙片。
三、剪力墙设计的应用要点分析
（一）连梁超限处理
高层建筑剪力墙结构设计时，需保证连梁高度设计的合理性。如果连梁剪应力远大于限值时，应控制截面高度。减小连梁高度后，连梁刚度随之减小，将结构承载力限制在规定范围内，对地震作用产生的内力进行有效控制。
此外，提高混凝土的等级，使结构在地震作用下增加的内力比例小于混凝土受剪承载力提高的比例，也是解决连梁受剪承载力超限的有效方法。
连梁作为剪力墙结构的重要组成部分，在水平作用下会产生较大的内力，屈服时，刚度减小从而进行内力重分布。设计连梁时，需要对结构进行整体计算，合理折减连梁刚度。一般高层连梁刚度折减系数取值0.5~1.0，允许其适当开裂，将内力转移到墙体上，同时也确保了连梁承受竖向荷载的能力。
（二）平面布置的合理性
结构布置宜均匀对称，尽量避免形成平面不规则及竖向不规则，尽可能避免 “特别不规则”，严禁“严重不规则”。从平面布置看，因剪力墙，特别是中、下部楼层，对抵抗地震水平作用起关键作用，故剪力墙布置首先要做到均匀、对称，即让结构各层，特别是中、下部楼层各水平抗侧力构件的刚度中心尽可能与水平力合力作用线重合或接近，尽量避免形成薄弱楼层。纵横向墙肢尽可能相互连接成整体，墙肢的水平分布钢筋在所连接墙体中有良好的锚固。
四、结束语
综上所述，高层建筑设计应用剪力墙结构设计，能够较好的确保结构的承载能力，保证建筑结构的稳定性和安全性。而剪力墙结构设计也应该遵循连梁合理设计、剪力墙合理布置等原则，从而使剪力墙结构的设计更能满足建筑结构设计的根本要求。同时，本文也针对建筑结构设计的实际需求，提出了连梁超限的处理方式和平面布置合理性等要点分析，从而使剪力墙结构能够在建筑结构中更好的发挥支承作用。
参考文献：
[1]于乐.剪力墙结构连梁刚度折减系数研究[D].重庆：重庆大学，2013.
[2]田媛.浅析高层建筑剪力墙的连梁设计[J].华东科技，2015，（4）：62.
[3]王宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的运用[J].城市建设理论研究（电子版），2015，（2）：3173-3173.
[4]黎云剑.建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用分析[J].绿色环保建材，2017，（008）.
[5]杜靓.建筑结构设计中剪力墙结构的运用[J].建材与装饰，2017，（44）：62-63.
[6]魏春铁.建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用分析[J].建材发展导向（上），2018，16（11）：68.
论文作者:田媛
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/1
标签：剪力墙论文; 结构设计论文; 结构论文; 刚度论文; 建筑论文; 延性论文; 塑性论文; 《基层建设》2019年第11期论文;