湖北华盖工程设计有限公司 湖北宜昌 443000
摘要：结构设计是建筑工程顺利进行所需的基础条件，为整个工程项目的重要组成部分，更是确保建筑结构安全性、耐久性以及实用性的要点。近些年来，人们对建筑与结构的有机结合要求愈来愈高，而剪力墙结构因其突出的受力优势与特征成为高层建筑以及多层结构设计的必要选择，经过合理设计的剪力墙结构有着其它结构形式无法替代的优势，本文作者着重分析了剪力墙结构在建筑结构设计中的实际应用，希望能起到抛砖引玉的作用。
关键词：剪力墙结构；建筑结构设计；应用解析
前言：近年来，随着我国社会经济的飞速发展与城市化发展进程的不断加快，人民群众对居住及工作环境的衡量标准也在不断提高，为适应更加大胆新颖的建筑设计，结构设计也在不断的改革创新，在结构设计中剪力墙结构的应用越发广泛。剪力墙结构具备抗侧刚度较大、侧移较小，抗震、抗风效果较为显著，目前已成为高层与多层建筑结构的重要选择。为了让剪力墙结构能在整体结构中充分发挥其应用效果，有必要对其设计原则加强掌握，并充分认识到合理设计的重要性，让传统的剪力墙结构在结构设计中焕发新的生机。
1剪力墙结构设计原则
1.1对墙体承重加强分析
在进行剪力墙结构设计时，设计者有必要对剪力墙结构的具体受力情况进行深入研究。剪力墙作为平面构件，不仅会承受弯矩作用以及水平方向带来的剪力，同时也是主要竖向承载构件。因此，在剪力墙结构的设计中，计算模型应能真实模拟剪力墙的实际受力状态，后续方可保证剪力墙构件的合理配筋设计，更好的发挥其自身受力特点与优势。
1.2重视平面内搭接的运用
剪力墙的受力特性决定，其平面内抗弯承载力和刚度均很大，平面外的承载力和刚度均较弱。当梁与剪力墙平面外连接时，墙肢平面外弯矩较大，此时墙肢无法发挥其受力优势。结构设计过程中，很多时候缺乏对墙平面外刚度和承载的验算，造成墙体受力情况计算不准确，埋下安全隐患。因此，在进行剪力墙结构设计时，应该尽量避免框架梁与剪力墙平面外连接，如无法避免，应该采取措施进行加强处理，提高剪力墙平面外的受力性能。
1.3重视连梁超限的调整
剪力墙结构连梁设计时，尽量保证连梁跨高比大于2.5，保证其具有一定的延性，避免产生剪切破坏。连梁的作用是传递水平力，提供约束弯矩，提高剪力墙的刚度，减小内力，故当竖向荷载引起的弯矩占比较大时，即连梁跨高比大于5的时候，宜按框架梁设计。此外，如框架梁结构的跨高比均在5~6之间，应该对此结构的刚度进行适当的折减，以防剪力超限或弯矩过大等情况。合理调整剪力墙结构的连梁，使其既能承受一定的竖向荷载，又能保证剪力墙具有一定的延性，可以使剪力墙结构在地震作用下有更好的表现。
2剪力墙结构在建筑结构设计中的实际应用
2.1剪力墙墙肢的类型
根据截面高度与厚度之比，剪力墙划分成短肢剪力墙与一般剪力墙。剪力墙墙肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙，为短肢剪力墙；根据剪力墙墙面开洞的大小将剪力墙划分成整体小开口墙、整截面剪力墙、壁式框架、连肢墙等，当整截面剪力墙的开洞面积少于15%或者不开洞，这样的剪力墙主要变形是弯曲型，在整体墙肢高度中的弯矩图并未产生反弯点，弯矩无突变；当剪力墙的开洞面积高于15%，则主要变形为弯曲型，整体墙肢高度没有反弯点，但弯矩图的特殊位置弯矩会产生突变；连肢墙或者是开口很大，或者是分布成列，受力特征和整体小开口墙相似；壁式框架的洞口尺寸较大，墙肢变形则表现为剪切型，在受理特性和框架结构类似。
2.2剪力墙结构布置原则
2.2.1 剪力墙结构中全部竖向荷载和水平荷载均由剪力墙承担，故应沿建筑主要轴线双向布置。特别是抗震结构中，避免采用单向剪力墙的结构布置形式。并宜使结构两个方向抗侧刚度接近，具有相近的动力特性。
2.2.2 剪力墙应尽量对齐拉通。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆上下各层门窗洞口对齐，墙肢连梁分界清晰，受力明确，计算简单，因此，竖向布置应尽量避免布置错洞墙。平面上宜形成联肢墙，增加耗能构件，以增强剪力墙的抗震能力，同时应避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢，小墙肢截面高度与厚度之比不小于3，并应设置暗柱加强。
2.2.3 剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高，允许沿高度改变墙肢厚度、混凝土强度等级，或减少部分墙肢，使结构的抗侧刚度逐渐减小，避免刚度突变或造成局部楼层应力集中。
2.2.4 当墙肢较长时，应设置开洞，将其分为均匀的墙肢，墙肢之间采用弱连梁连接，单个墙肢高度与墙肢截面高度之比不应小于2；为控制墙肢裂缝发展，充分利用墙体分布筋强度，规范规定墙肢截面高度不宜大于8m。
2.2.5 高层建筑不应全部采用短肢剪力墙，短肢剪力墙宜尽量设置翼墙，当短肢剪力墙较多时，宜设置筒体，以弥补短肢墙的抗侧力能力不足。控制剪力墙平面外弯矩，框架梁应尽量不与剪力墙平面外直接连接，当无法避免时，宜设置端柱、翼墙等加强墙肢平面外承载能力。对截面较小的楼面梁，可设计为端部铰接或半刚接，减小墙肢平面外弯矩。
2.2.6 楼面主梁不宜以连梁作为支座。连梁抗扭刚度不大，不能对框架梁端形成有效约束，其次，如此布置，连梁剪切应变较大，易产生裂缝，故应尽量避免。
2.3剪力墙的截面厚度与墙体配筋
2.3.1 根据抗震规范要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜小于200mm，且不小于层高的1/16，其他部位不小于160mm，当墙端头无翼墙或暗柱时不应小于层高的1/12.规范初衷是为防止因墙体平面外刚度过小，稳定性差，易在偏心荷载作用下压屈失稳，但高烈度区多层及层数不多的高层剪力墙结构显得不够合理。如5~15层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都小于0.2，计算结果墙体通常只需构造配筋，但只因底部功能要求4.5m层高，墙厚则达到280mm，占用空间较多，不够合理。故特殊情况的低多层建筑不宜死扣规范，应采用概念设计分析，以控制墙肢轴压比，验算强度和稳定性为主。
2.3.2 墙体的配筋率，规范规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应小于0.25%；部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应小于0.3%；笔者认为，高层建筑或者平面狭长的剪力墙结构中是合理的，对于低矮、短小的剪力墙结构值得探讨。剪力墙水平分布筋主要作用是横向抗剪，防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏，同时抵抗温度应力防止砼出现裂缝，设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当加强，特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当加强。但对于矮、短的房屋，其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨；剪力墙竖向钢筋主要作用为抗弯，目前在一些多层、层数不多的高层剪力墙中电算结果多为构造配筋；笔者认为竖向最小配筋率计算应该包含边缘构件纵筋，同时应注意竖向筋不宜配置过多，把握强剪弱弯的原则，以免对抗震不利。
2.4剪力墙连梁的设计
剪力墙结构中两端与剪力墙相连，且与剪力墙轴线的夹角不大于25°，跨高比不大于5的梁为连梁。首先，设计时宜保证连梁有足够的延时，地震作用下出现交叉裂缝并形成塑性铰，刚度降低，变形加大，从而吸收大量的地震能量，同时仍能继续传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约束作用。在此过程中连梁耗能，对减少墙肢内力，延缓墙肢屈服起重要作用；其次，连梁不应设计太强，其刚度可以折减，即允许大震下连梁开裂或损坏，以此保护剪力墙，有利于提高整体结构的延性和实现多道抗震设防的目标。另需注意，连梁刚度折减是针对抗震设计的，通常抗震设防烈度低时连梁刚度少折减，抗震设防烈度高时多折减，非抗震设计地区，连梁钢度不宜折减。
结束语
总而言之，剪力墙结构设计中，应加强概念设计，从剪力墙的受力特性出发，依据规范并不拘泥于规范，以创新思维，合理设计剪力墙结构，发挥剪力墙结构优势的同时适应建筑功能需求，有效提升结构的安全性以及稳定性，提升设计品质。
参考文献：
[1]黄穗勇.解析框架剪力墙结构技术在房屋建筑施工中的运用[J].建设科技，2018（08）：136.
[2]王心宇.浅述建筑结构设计中的剪力墙结构设计对策[J].工程建设与设计，2015（09）：43-45.
[3]周汉斌，王磊.框架-剪力墙结构简化分析的一种探讨[J].工程力学，2017（01）：66-73.
[4]汪质文.建筑钢筋混凝土框架-剪力墙设计问题探讨[J].建材与装饰，2019（18）：117.
[5]于响.装配式建筑结构设计关键点探究[J].低碳世界，2019（06）：113-114.
论文作者:张征
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第30期
论文发表时间:2019/9/12
标签：剪力墙论文; 结构论文; 弯矩论文; 刚度论文; 结构设计论文; 平面论文; 截面论文; 《建筑细部》2018年第30期论文;