摘要：剪力墙结构自身平面内抗侧移刚度较大，因此能够承受住大部分建筑主体所给予的水平剪力，具有很强的稳定性和刚度。剪力墙结构的设计，需要经过精密的计算，才能保证建筑结构的水平和竖向承载能力，保障使用者的人身财产安全。在剪力墙结构的设计阶段，需要综合考量整体建筑的功能性和稳定性，设计整体结构，再根据实际情况选择合适的参数值，计算剪力墙结构所承受的作用力，设计墙肢长度与厚度，地下室墙体结构上部选择合适的嵌固端，同时进行底部加强，确保建筑的根基稳定性。
关键词：剪力墙；结构设计；常见问题；注意事项
1剪力墙结构的概述及分类
1.1剪力墙的结构
剪力墙即是在建筑结构中主要承载水平力的墙体，剪力墙又可以称为抗震墙、抗风墙或结构墙。剪力墙的主要作用是为了建筑的稳定性，承载不同作用所产生的内力，保障建筑的安全性和可靠度。因此，剪力墙的建筑材料是相对硬度较强的钢筋混凝土。建筑中还有一些类似的混合结构、框筒结构、框剪结构等，但由于剪力墙结构有抗震性强、用钢量小、抗侧刚度大等优势，在现今的建筑结构设计中使用更为广泛也更受欢迎。简而言之，剪力墙结构的主要用料是钢筋混凝土，剪力墙结构的主要目的是为了承载不同原因所产生的力，使建筑安全性更高。剪力墙结构主要是竖向的钢筋混凝土墙板，在建筑领域中成为剪力墙结构，也是各个建筑物中不可缺少的结构。
1.2剪力墙结构的分类
剪力墙结构由于墙体开洞的大小和是否开洞大致可分为几类：①实体墙。实体墙是剪力墙结构中唯一一个墙体没有开洞的剪力墙。这种实体墙也有一部分开洞，但是开洞的面积＜15%，这种剪力墙如果变形一般为弯曲型。墙体的弯矩图处并不会发生反弯和突变的现象，通常情况下墙体的水平承载能力较强。②整体上小开口的剪力墙。顾名思义，这种剪力墙是开洞的，开洞的面积相对来说还是比较小的，但是会＞15%，整个剪力墙在发生形变的时候会变为弯曲型，整体墙面高度上一般不会有反弯点，但弯矩图的主要位置会发生突变。③双肢或多肢剪力墙。这种剪力墙的开口面积较大，或者洞口的分布成列。这种剪力墙的弯矩图处虽然不会发生任何的异常突变，但其受力特点和整体上小开口剪力墙极其相似，除了弯矩图处不同外，其他都是相似的。④还与一种是壁式框架剪力墙。这种剪力墙的墙体开洞面积很大，连梁线的刚度与墙肢线的刚度是比较接近的，这种剪力墙受力形变时会为剪切形，通常情况下会出现反弯点，而且弯矩图处也会发生突变，壁式框架剪力墙的受力特点与框架结构相近。
2整体剪力墙结构的设计
剪力墙结构是一种钢筋混凝土墙板，是整体建筑的主承重结构，具有承担建筑纵向横向作用力、分割空间的作用，它的结构和大小都是可以依据建筑强度和抗压性的需求来改变的。一般来说，剪力墙结构具有自身平面内较大的抗侧移刚度，因为这一结构特点，所以该墙体结构能够承受住大部分建筑主体所给予的水平剪力，因此被称为剪力墙。
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2.1剪力墙结构设计原则
剪力墙结构的设计，包括自身结构、结构参数、墙体参数等，都是要严格按照整体建筑的物理力学分析来设计，其质量标准和设计原则要严格按照《建筑抗震设计规范》以及《高层建筑混凝土结构技术规程》的设计要求执行。由于剪力墙结构的设计要符合整体建筑的构造以及强度要求，因此在设计过程中，可能会出现不规则结构以及剪力墙平面不规则的情况。在特殊情况下，剪力墙设计参数的计算方法是不同的，而大多数设计者都会忽略这些特殊因素，造成参数设计的不合理，使得整体建筑的建设质量降低，埋下安全隐患。
2.2结构计算参数的取用标准
剪力墙结构的设计，建立在物理力学分析的基础上，在力学分析计算中，各种设计参数的取值是根据建筑的实际应用要求以及设计方案来确定的。剪力墙结构设计常用计算参数的取用标准为：①振型数，在计算振型数时，所得有效质量系数大于预设值（如90%），则说明结构设计是合理的，振型数的设置是根据建筑类型来划分的，一般结构复杂的高层建筑其振型数不小于15，多塔结构建筑振型数不小于塔楼数的9倍；②墙体竖向分布筋配筋率，一般情况下配筋率数取值为实际配筋率，否则会使得整体计算结果出现误差，影响受弯钢筋数值；③楼层最小地震剪力系数，抗震作用时衡量建筑抗压性与稳定性的基础指标，在实际计算时，经常出现建筑底部楼层最小地震剪力系数不符合设计要求的情况，这一问题可通过地震放大系数法解决；④周期折减系数，剪力墙结构具有较强的抗侧移刚度，施工过程中常用填充墙作为剪力墙结构的墙体，能增强抗震作用，因此可以应用周期折减系数正确评估抗震作用。
2.3剪力墙结构连梁设计
连梁是剪力墙结构中两端与剪力墙平面内相连的梁，其通常跨度小，截面大，抗震设计的连梁是结构的主要耗能构件，由于地震作用连梁产生的内作用力较大，保证连梁“强剪弱弯”，连梁适当提前其他结构构件进入弹塑性状态，有利于提高结构的延性。在考虑到强震作用时，会忽略重要连梁部位的承重作用，对独立墙肢进行受力分析，从而确保剪力墙刚度、侧移刚度以及墙体刚度能承受强震作用。剪力墙结构的连梁设计要求精确度比较高，因为其跨度较小，理论剪应力的设置要求较严格，一旦连梁截面不满足剪压比限值要求，就会引起连梁超筋问题。针对剪力墙结构中常出现的连梁超筋问题，常采用的方法有降低连梁截面高度和加大结构洞口或对连梁按《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.26条进行调幅，也可以通过设置双连梁的方式解决。
3剪力墙结构设计在结构设计中的应用
3.1剪力墙在建筑结构设计中的平面布置
在平面布置中，剪力墙应该尽可能避免单面墙出现，尽量保证对称的原则，同时使得墙面结构的各中心重合，例如刚心、质心应重合。剪力墙的平面布置最主要的是要利用剪力墙的抗侧力刚度和承载力来保证建筑的简单规则以及合理布局。
3.2边缘构件的约束处理
一般来说，在剪力墙的结构设计中，无约束边缘构件的处理要比之有约束边缘构件的处理的水平负载能力低40%左右，同样，抗震能力的效果也要低20%左右。因此，在建筑工程的施工项目中，要根据实际情况选择合适的边缘构件，并对其进行相应的处理，最大限度的增强剪力墙的抗侧力刚度以及抗震能力，使整个建筑能够更加稳定。
3.3剪力墙对大墙肢的处理
在建筑工程的施工过程中，对于整体结构的一个具体要求是建筑的延伸性要好，良好的延伸性可以强化建筑的整体结构，增强稳定性。因此，在设计的时候，通常会采用剪力墙的结构设计，按照墙肢的长度对墙肢进行不同的处理。例如，当墙肢的长度超过8m时，可以采用在墙上预留洞口或者设置计算洞的方法来剪短墙肢的长度，使其符合建筑设计的长度。
3.4剪力墙墙身钢筋的使用
根据《高层建筑混凝土结构技术规程》及《建筑抗震设计规范》，剪力墙竖向和水平分布钢筋的配筋率，一、二、三级时不应低于0.25%。对于非抗震级别和四级抗震级别的剪力墙的配筋率不低于0.20%。
4结语
综上所述，剪力墙结构在建筑结构设计中的应用可以提高建筑结构刚度和抗震性能。通过分析剪力墙结构的特点和分类，可以帮助建筑设计合理选择剪力墙结构类型，充分发挥剪力墙结构的作用。在设计过程中，做好相关受力分析和承压计算，合理确定剪力墙比例、墙体厚度等重要参数，满足实际建筑工程需要，为建筑提供足够的安全性。
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论文作者:李祖才
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/3
标签：剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 墙体论文; 开洞论文; 《建筑学研究前沿》2018年第10期论文;