浙江省建筑设计研究院 浙江省杭州市 310006
摘要：随着人们物质精神生活的逐渐丰富，人们对建筑的功能性和工程质量产生了更高的需求，传统的建筑结构设计成本相对较高、功能性以及安全性能也存在或多或少的问题，因此优化传统建筑结构设计，开发更加科学合理的建筑结构设计成为我国建筑界研究的热点问题，于是剪力墙结构设计应运而生。由于剪力墙结构具有良好的抗震性能和抗侧刚度被广泛应用于现代建筑结构设计中，并逐渐发展称为我国建筑结构设计的主流形式之一。
关键词：建筑结构；抗震性能；设计要点
剪力墙结构之所以能够在建筑结构设计中得到非常广泛的应用，还是要从结构体系上的很多优势说起。剪力墙结构整体性好，侧向刚度大，承载力高，弹塑性变形能力大，具有良好的抗震性。从历次地震中的结果来看，剪力墙结构的震害比框架结构轻得多，由于变形能力不足或承载力不足而导致倒塌的剪力墙结构极少。当然，并不是所有的建筑结构都要用到剪力墙结构，设计者需要严格按照建筑设计要求和特点，进行剪力墙结构的应用分析和规划，才能确保其良好的应用效果。
1 剪力墙的概念
剪力墙是建筑中主要承受风荷载以及地震等原因引起的水平荷载的墙体。因而，剪力墙也被称为抗风墙、抗震墙以及结构墙。剪力墙的功能是防治建筑遭受水平剪力的破坏，并能较好地保障房屋和建筑的坚固性，通常使用钢筋混凝土用来制作。按照不同的施工方法，剪力墙也被分为了不同的众多种类，例如混合结构剪力墙、框架结构剪力墙、框桶结构剪力墙等，由于其自身具有的抗侧刚度大的特点，在国内的建筑行业得到了广泛的应用。剪力墙可以承受来自水平和竖直两个方向的力，一方面是因为其使用钢筋混凝土作为材料来制作；另一方面，在设计剪力墙结构的过程中，主要是以满足剪力墙可以承受水平和竖直两个方向的力的要求来进行设计，其结构含有竖向的钢筋混凝土墙板，水平方向则具有钢筋混凝土的大楼板。这样的结构整体称为剪力墙结构，因而具有较好的刚度和抗震性，这也让剪力墙在建筑结构中常常被使用。
2 剪力墙结构布置的要求与特点
2.1 剪力墙布置要求
由于在整体建筑中，剪力墙承担着承受由传导荷载力、抗风以及抗震产生的轴力和剪力的作用，同时，其还是建筑物的隔离墙，因此，在通常情况下，剪力墙结构的布置都是顺着主轴线进行的。剪力墙具有较强的弯曲延性、延性变形和抗脆性，因此，设计人员在对剪力墙结构进行设计时，应注意剪力墙的宽度与高度要相对大一点儿，而其厚度要相对小一些。
2.2 剪力墙结构特点
剪力墙结构具有较高的结构规整性与结构承载能力，同时，其本身还具有变形较小与刚度较大的特点，因此，剪力墙结构被广泛地应用于宾馆与高层住宅。当然，剪力墙结构也具有一定的缺点，比如空间有限、自身重力较大等，因此，在实际剪力墙结构设计过程中，设计人员为了扩大使用空间，通常利用其它结构来替代剪力墙，比如框架—剪力墙，它是将剪力墙结构分为承载竖向作用力的框架与承载水平作用力的剪力墙两个结构构件。
3 剪力墙结构设计分析
3.1 平面布置
剪力墙设计的平面布置可以灵活，但是有几个要注意的地方。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆①平衡、对称。建筑强设计结构有长有短。遇到较长的剪力墙时，不要全部当成一个整体，选择开洞口的方式，将墙面分成等长均匀的几段。交错不齐的剪力墙洞口会带来很多隐患，比如说受力刚度减小，结构不稳定，容易发生事故等等。所以洞口要一排排的整整齐齐。对称布置，使得结构平面上刚度均匀，减小水平力作用下给结构产生的扭转。②在进行抗震设计的时候，尽量减少一字型的短肢剪力墙的布置，双向的或者多向的更能保障安全。多向或双向的设计可以形成一定的空间工作结构。剪力墙不仅需要在结构平面主轴方向双向布置，而且还应该尽量使得各主轴方向剪力墙的侧向刚度相近。③剪力墙结构与其他的结构一样，在特殊情况下也会出现刚度突变的情况。为了避免不必要的损失，在竖直方向上要从下往上的布置。④在同一个平面上的剪力墙结构质量中心和刚度中心不可以岔开，岔开之后，无法保证其稳定性，应沿着建筑物的全高布置，侧向刚度沿着高度从下至上连续均匀，剪力墙开洞时，洞口上下对齐。⑤平面形状凹凸较大的时候，尽可能在凸出部分的端部附近布置剪力墙。当遇到建筑物周边、电梯间、楼梯间等部位时，均匀的布置剪力墙。⑥剪力墙不宜过长，超过8m的剪力墙最好设置挂高比较大的连梁将其均匀分为若干段，使得各个墙段的高度与长度之比大于3。
3.2 剪力墙连梁设计
在建筑结构设计中，剪力墙连梁设计不仅能够使结构刚度得到保证，而且还有利于建筑侧移的有效减小，因此，其具有非常重要的意义。然而，在建筑结构设计中，剪力墙连梁设计需要考虑诸多因素的影响。比如，在剪力墙连梁设计过程中，对于梁的结构抗侧力刚度与内力，必须对与之相连剪力墙的墙肢刚度进行充分考虑。当连梁跨高比较小时，在反复荷载作用下极易导致连梁产生斜裂缝，引起剪切破坏，因此，设计人员在剪力墙结构设计过程中，为了防止剪力墙连梁剪切破坏现象的发生，可以采用跨高比较大的连梁，从而使连梁的可延性得到有效地保障。除此之外，在剪力墙结构设计过程中，设计人员还要做好内力分析工作，同时，做好连梁刚力折减计算工作，从而防止剪力墙连梁剪切破坏问题的出现。
3.3 边缘构件设计
在一个个完整的剪力墙设计中，它的边缘构件同样重要。边缘构件是端柱，暗柱的统称，分为约束边缘构件和构造边缘构件在行进剪力墙设计时。为了保证剪力墙底部具有足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部位进行加强，设置约束边缘构件，即底部加强区域。剪力墙的约束边缘构件能增加高轴压比剪力墙的塑形形变能力，而低轴压比的剪力墙只需要设计构造边缘构件即可。
3.4 合理规划墙面
建筑的墙体在保持对称的同时还应该注意墙体的主轴路线，考虑到主轴的多项和双向性，并多角度出发地去思考。例如：当剪力墙抗震动力较大的时候，墙体的刚韧性就会降低，这两者应当遵循一个合理地比值范围，以防出现相互制约的情况；在墙体的施工过程中，要注意工期的长短以及材料的耗费等成本问题。通过整体的分析，做好每一个环节的考虑，尽可能地降低成本并提高剪力墙的结构科学性和实用性。
3.5 其他工作要点
剪力墙要避免洞口与墙边，洞口与洞口之间形成小墙肢。小墙肢宽度不宜小于三倍墙厚（否则应按框架柱设计），并用暗柱加强；控制剪力墙平面外弯矩，应采取增加与沿梁轴线方向的垂直墙肢，或增加壁柱、柱等方式，来减少梁端部弯矩对墙的不利影响。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接，减小墙肢平面外弯矩；同时在设计剪力墙时应当考虑到建筑施工的人力成本和资源成本问题，尽可能将资源进行合理有效的分配，使资源利用率最大化。
总而言之，针对剪力墙的设计，设计人员需要结合建筑工程设计的具体要求，选择科学合理的设计方法，合理布局结构，做好延伸处理，不断提升其性能与强度，从而实现剪力墙结构稳定性及安全性的提升，剪力墙设计水平的提高，建筑结构形式的优化。同时，设计人员还应该针对墙肢平面外弯矩和剪力墙连梁设计采取相应的优化措施，以提高建筑工程质量，降低生产成本，促进建筑行业的健康稳定发展。
参考文献：
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论文作者:陈亮
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 结构设计论文; 建筑论文; 构件论文; 平面论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;