摘要：近年来，随着我国经济的持续快速发展，对建筑行业的建筑安全性和可靠性提出了更高的要求，剪力墙结构因其自身的优越性被广泛的应用于建筑的结构设计中。实际中对于不同的建筑结构中剪力墙的应用有着不同的结构设计方法，要根据建筑结构设计的具体情况，最大程度提高剪力墙结构应用率。本文在此从几个不同的方面对剪力墙结构在建筑结构设计中的重要应用做了一定探讨。
关键词：剪力墙；墙肢；连梁
一、剪力墙结构概述
在高层建筑中，剪力墙是至关重要的结构组成部分，这是因为随着建筑物的增高，侧向作用逐步取代垂直作用，成为结构设计中的控制性受力。剪力墙可以单独形成结构体系，墙体同时承担重力与侧向力，也可以与框架共同组成结构体系，分担不同的作用，还可以与其他结构形成多种结构模式（如悬挂结构）。
剪力墙结构根据形式的不同可以分为纯剪力墙结构、框支剪力墙结构和框架剪力墙结构等。其中纯剪力墙结构是全部由剪力墙组成的结构体系；框支剪力墙结构是在建筑物底部需要大空间时，在底部一层采用框架柱的结构来代替剪力墙，从而为底层用作商业用途提供了便利。但是这种框支剪力墙结构底层抵御水平荷载的能力较差，在地震灾区不宜采用。而框架剪力墙结构是在局部需要大空间时，部分采用框架结构来代替剪力墙，一方面可以增大建筑物局部空间，使建筑物用途多样化，另一方面也具有剪力墙结构侧向刚力大的优点。
二、剪力墙结构布置
1、结构平面布置
剪力墙结构的平面布置，应当使一个独立的结构单元内的平面形状简单规则，刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面。高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状，如圆形、正多边形等。有抗震设防要求的高层建筑，一个结构单元的长度（相对其宽度）不宜过长，否则在地震作用时，结构的两端可能会出现反相位的振动，这将会导致结构过早地被破坏。
2、竖向刚度均匀
剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响，剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，对抗震非常不利，所以应要求剪力墙自上到下连续布置，上应到顶，下应到底。为减轻结构自重和减少侧向刚度，允许沿高度均匀连续改变墙厚和混凝土强度等级，每次墙厚减少宜为50㎜~~100㎜，混凝土强度等级减少宜为5Mpa，以避免刚度突变。厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层。
三、结构设计中剪力墙结构的应用要点
1、剪力墙结构厚度和长度选取
（1）剪力墙结构的厚度
抗震规范6.4.1条有明确规定，剪力墙底部加强墙厚一、二级抗震等级时最好大于200mm，而且不得小于楼层高度的1/16，其它地方的则不得小于160mm。在剪力墙结构设计中，遇到特殊情况的建筑物应该采取概念设计分析，有效控制墙肢轴压的比值，确保整体的连结从而达到减少墙的厚度的效果。
（2）墙肢的长度
剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度，这个长度一般不应超过8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性，为了避免脆性的剪切破坏，可将高宽比大于2的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长，为了确保墙体的高宽比值大于2，就要采取开设洞口的方法将长墙分成均匀的、长度较小的连肢墙，而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁。
2、大墙肢处理
剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙（宽高比小于2）很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样可以避免受到脆性的剪切破坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的宽高比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为均匀而小的独立墙段。另外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，能够充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，如果存在较少的长度大于8m的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分则将由这些大墙肢来承受。尤其在发生地震特别是超烈度等强烈震动时，最容易受到破坏的便是这些大墙肢。而小墙肢因为没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏。
3、结构计算
进行设计剪力墙结构设计中，应该根据设计需求进行设计，使得设计更加合理。最常见的一个问题就是，剪力墙结构如果刚度不够强时，当满足了规范需求时，尤其是满足了楼层最大位移以及高层之间设计需求。这样就可以更好的保障在剪力系数，使得计算结果更加准确。因此，在进行结构设计时，应该做好高层建筑扭转环节，高层的高度应该控制在合适范围内。设计高层建筑应该不能大于这个楼层的平均值，同时也应该满足该楼层平均值，应该将剪力墙的连梁应该控制在超限内，符合规范需求。高层建筑不应该将短肢剪力墙进行设计，设计时应该更多注意，当短肢剪力墙比较多的时候，应该适当的进行调整，这样就可以更好的抵抗了水平力类型的剪力墙体。
4、边缘构造设计
在进行建筑结构设计时，首先要对剪力墙的结构特性和受力特点等进行分析，加强剪力墙洞口两侧以及剪力墙两端的强度，必要的时候还可以在剪力墙中适当的部位安装约束边缘构件和构造边缘构件。在进行约束边缘构件设计时，框筒结构、框剪结构等的设计规范和标准比较严格高于普通剪力墙的设计。对抗震性能要求不算高，并且没有特殊要求的剪力墙，也必须要满足其相应的界限值。大量的研究数据表明，槽形或工字形截面剪力墙的各项性能要明显好于矩形截面的剪力墙。
5、过渡层设计
对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构，比如底层框架剪力墙结构，其过渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪切力最大，且其受力也最不利。除此之外，由于在垂直均匀荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者压剪的应力状态，而一旦有横向荷载作用时，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明，在垂直和反复横向荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全可靠性。
6、连梁设计
连梁是指两端与剪力墙在平面内相连的梁。连梁跨高比小于5按连梁设计，反之则宜按框架梁设计。连梁也是剪力墙住宅建筑结构中非常重要的抗震构件，其设计的合理性直接关系到剪力墙结构的受力性能及抗震性能。在正常的荷载下，应该保证结构处于弹性工作状态，连梁也不允许产生塑性铰，而在遭遇地震时，可以允许结构进入弹塑性状态，此时，连梁也可以产生塑性铰。抗震规范要求，建筑物在低于本地区设防烈度的地震作用下，一般不损坏或者不影响使用；而在高于本地区设防烈度的地震时，不得发生倒塌及危及人们生命安全的破坏。在地震荷载的作用下连梁的破坏形式有脆性破坏与延性破坏两种，连梁的设计应该遵循强剪弱弯的原则，避免结构产生脆性破坏。连梁的跨高比越小，强剪弱弯的要求也越高，最小配筋率数值也越小，在实际的工程应用当中应注意根据连梁的跨高比实现对连梁配筋率的分级控制。对于出现连梁抗剪承载力不足现象（超筋），可以对抗震等级为2-4级的连梁采用设置对角斜筋并对连梁的剪力设计中进行复核设计。
四、结语
综上，剪力墙结构可以有效提高建筑的抗震性能和抗侧移能力，设计中应结合工程实际情况，合理选择剪力墙的类型，选择有效合理的宽度与长度，对剪力墙的构件选择、墙肢处理等做好科学合理的设计，最终确保建筑工程的安全性以及经济性。
参考文献
【1】秦艳；焦维.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技向导.2011，（27）.
【2】付艳强.论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技风，2014（01）.
论文作者:王刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第9期
论文发表时间:2018/8/30
标签：剪力墙论文; 结构论文; 结构设计论文; 墙体论文; 荷载论文; 刚度论文; 长度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第9期论文;