摘要：随着经济建设与有关技术的持续发展，剪力墙结构设计运用愈来愈普遍，促进了中国建筑行业的发展，而且在建筑结构设计中发挥了关键的作用。在不同类型的建筑中，剪力墙结构的特征与布置是不一样的，因此，我们在实施建筑物的设计时，要根据项目的特点具体考察与研究，同时对建筑物结构特征认真分析，以满足建筑的安全性、适用性与经济性。
关键词：建筑；剪力墙；结构设计；设计要点；应用
引言：随着中国科技的快速发展，高层建筑、地下商场与车库等建筑愈来愈多，而且人们对建筑空间应用的要求也愈来愈高。为了使人们的这一需求得到满足，剪力墙结构设计的运用已经愈来愈普遍，也愈来愈频繁。但是目前设计行业仍有不少设计人员对剪力墙的概念、截面形状尺寸和有关的技术与标准理解与掌握的还不够健全，所设计的剪力墙结构的整体安全性和经济性仍存在较大问题，从而限制了剪力墙结构设计的进一步发展。
1 剪力墙结构的特点和种类
在建筑结构中使用剪力墙结构，最明显的作用就是建筑结构发生的侧移较小、整体的抗侧刚度较大、抗震能力较强以及保证建筑内部的墙面平整等。但是也在一定程度上增加了建筑的资金成本投入，建筑工程的施工也变得较为复杂。我国在建筑结构设计中使用的剪力墙类型可以分为以下几种：
1.1实体墙
当剪力墙为实体墙（整截面墙）时，有的没有开洞，有的墙体出现开洞。即使有开洞的墙体，开洞的面积也不会超过整个墙体面积的15%。因此，实体墙在使用的过程中不会出现反弯点和结构性的突变。
1.2 开口较小的剪力墙
开口较小的剪力墙的特点和实体墙相同。墙体中的开口面积较小是指墙体开洞后形成的墙肢承受的弯矩在墙体总弯矩的15%以内，且在受力过程中墙肢在楼层中不会产生反弯点，但容易在连梁出产生结构性的突变。
1.3 壁式框架结构的剪力墙
壁式框架结构的剪力墙，在墙体中洞口的尺寸较大，在进行墙肢线刚度和连梁线刚度的设计时，其大小接近。壁式框架结构的剪力墙的主要受力特点在于墙体的弯矩图会产生突变，在建筑中的多数楼层中会出现反弯点，此时剪力墙的受力特征已经有些类似于框架。
1.4 联肢墙
联肢墙是由多个墙肢经受弯构件连接在一起形成。建筑墙体上有许多洞口，竖向排列，这些洞口在外墙上表现为窗口或出阳台的门，而在建筑的内部，门或走道是其主要表现形式。在实际设计中，窗户、走道、门等将一片整墙分开，由连梁连接的墙肢，就称为联肢墙。
2 剪力墙结构设计要点
2.1 剪力墙的布置
在对剪力墙结构进行设计时，剪力墙需要在结构主轴方向进行双向布置，不能仅仅在一个方向布置剪力墙。这样既可以保证整个剪力墙结构的承载力，同时也能满足结构抗震的要求。在设置剪力墙时，两个方向的结构刚度不能够相差太大，避免因刚度相差过大而在地震中造成的扭转影响。剪力墙之间的间距要根据实际的情况进行布置，同一结构单元宜均匀、对称设置。剪力墙进行布置时，要从上到下连续设置，避免刚度的突变。在高层建筑结构中，尽量使用长肢剪力墙（截面高厚比大于8的普通墙），避免使用用钢量较多且抗震性能较差的短肢剪力墙，这样可以从根本上提高结构的抗震能力。
2.2 剪力墙墙体长度设计
如果剪力墙比较长，宜设置结构洞将其分成较短的墙段（各墙段长度≤8m），用跨高比大于5的连梁进行连接，可以将整片墙分成若干个独立的墙肢，每个独立墙段的总高度和墙段长度的比不宜小于3，这样可以使每个独立的墙肢都具有良好的变形能力。剪力墙结构属于大面积混凝土结构，如果结构自身长度比较长，在混凝土浇筑完毕后，混凝土就会产生收缩拉应力，从而产生一定程度的裂缝，结构越长产生的裂缝的概率就越大。
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2.3 剪力墙墙体厚度设计
在实际的建筑结构设计中，一般要求剪力墙的厚度不小于200mm。如果楼层层数较多、墙身荷载较大或在地震高烈度区，还要对剪力墙的厚度进行合理的增加。但并不是墙身厚度越大越好，剪力墙一般都是混凝土的材质，这种材质的自重比较大，因此在实际的构件中要加入钢筋。因此，在设计剪力墙的厚度时，要根据实际情况对厚度进行科学的设计。剪力墙的厚度可根据墙的高度和需要逐渐的减小。但是需要注意的是，控制剪力墙的减少的幅度，避免应力过度集中。在实际的高层剪力墙设计的过程中，从经济性的角度出发，在满足墙体稳定性及轴压比等指标要求的前提下，宜薄不宜厚。像剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm。随着科技的不断发展，新型的建材也得到了广泛的运用，这样就降低了剪力墙的竖向压力，可以需要根据实际的情况设计剪力墙的厚度，这样可以大大节约投资。
3 剪力墙结构在设计中的应用
3.1 剪力墙结构的平面布置
建筑结构中的剪力墙结构应有合理的平面布置。要本着整体化的理念来设计剪力墙平面结构，确保结构规则、均匀、对称。结构设计过程中要以主轴为中心，向主轴两侧和四周分散布置。当剪力墙平面不规则，或其长、宽都超出了规定范围时，则需设计抗震缝，提升其抗扭能力，从整体上保证剪力墙结构安全。对每一面墙都应尽量做对正、拉通处理，减小剪力墙的扭曲程度。剪力墙结构的抗侧刚度要控制好不宜过大，要充分发挥剪力墙的承载力以及抗侧能力。设计时要有效控制剪力墙的重心与结构刚心的关系，减少二者的偏差。以建筑主轴为基准，进行双向或多向的平衡设计，维持剪力墙承载力的整体平衡，合理地设置剪力墙之间的距离，以此来保证其侧向刚度得到有效发挥。
3.2 剪力墙结构的竖向布置
剪力墙的抗侧刚度较大，如果在某一层或几层切断剪力墙，易造成结构刚度突变，因此剪力墙从上到下宜连续设置。且剪力墙中要规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，这样应力分布比较规则。在剪力墙底部加强部位，是塑性铰出现及保证剪力墙安全的重要部位，抗震一、二和三级剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞布置，如无法避开错洞墙，应控制错洞墙洞口间的水平距离不小于2m，并在设计时进行仔细计算分析，在洞口周边采取有效构造措施。
3.3 剪力墙中大墙肢相关处理
剪力墙结构在抗震设计中必须具备一定的延性。最大墙肢如果超过了8m，最好对其进行开洞的处理。一般采用增加结构洞的办法，所谓结构洞就是人为在整片剪力墙上设置上下对齐的洞口，在施工结束时采用空心砖砌筑的方法填充。这样可以实现将延性较差的大墙肢拆分为延性较好的短墙肢。
3.4 约束边缘构件处理
在剪力墙结构设计中，首先要分析剪力墙的结构特点和受力的特点，加强剪力墙洞口两侧以及剪力墙两端的强度。根据抗震要求，也可以在剪力墙中部适当的部位设置约束边缘构件和构造边缘构件。在约束边缘构件设计中，框筒结构、框剪结构等设计规范比普通剪力墙设计规范更为严格。即使结构的抗震性能要求不高，而且对剪力墙没有特殊要求，也必须满足相应的限定值。大量的研究数据表明，槽形或工字形剪力墙性能明显优于一字形剪力墙。
4 结语
近年来，随着我国经济水平的不断提高，使得人们对于建筑的需求越来越大，在这种高需求的前提条件下，对于建筑的品质有着更高的要求，对于其实用性以及美观性的需求都不断的提高。在高层建筑的结构设计当中，剪力墙结构的设计有着提高建筑的使用面积，减少施工成本，并且保持建筑本身安全、适用、美观的作用，对于现代建筑而言有着比较重大的意义。
参考文献：
[1]张金良.建筑结构设计中应用剪力墙结构设计的作用分析[J].建筑工程技术与设计，2014，（17）：243-243.
[2]许晓冬.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].黑龙江科技信息，2014.
[3]高萍.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].城市建筑，2013（16）：16-17.
论文作者:张新勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
标签：剪力墙论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 刚度论文; 墙体论文; 开洞论文; 《基层建设》2019年第29期论文;