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摘要：随着建筑业快速发展速度快，无论是建筑工程项目数量还是规模都有了较大程度的增加，在这种情况下，剪力墙结构也在建筑结构中得以广泛应用。这就需要合理地对剪力墙结构进行设计，使其能够有效的提高建筑整体的性能，更好地发挥出剪力墙的重要作用。本文就建筑剪力墙结构设计进行分析。
关键词：剪力墙结构 设计 原则 要点
引言
随着社会经济的发展，我国的城市化进程也在逐步加快，社会大众对城市建设有了迫切需求，同时对于建筑工程也提出了更高的要求。剪力墙结构正是在这种形势下应运而生，很好地满足了人们对建筑物的质量要求，也具有较强的功能性，不仅能够很好地抗震，材料的用量也很省。由于剪力墙结构的众多优势，在市场上占有稳定的一席之地，但剪力墙结构的应用有一定限制，在设计过程中，需要结合实际情况选择合适的剪力墙结构类型，充分发挥其功能作用。下面本文将对剪力墙结构的设计展开分析。
1、剪力墙结构概述
建筑剪力墙结构具体是指建筑房屋及其附属物中用于抵抗地震、风负荷等水平荷载影响的墙体。其设计初衷是防止建筑在使用年限内遭到外力破坏，增加结构稳定性和荷载能力。目前应用较多的建筑结构包括框架结构、框筒结构、框剪结构和剪力墙结构等，其中，剪力墙结构相比于其他建筑结构形式，抗侧刚度高，抗震性能优越，用钢量较小。随着剪力墙结构施工工艺的日益成熟，目前已经在建筑工程中得到了广泛应用。采用剪力墙结构进行设计施工，主要建筑材料为钢筋混凝土，利用该结构墙板承受横向和竖向荷载力。在实际施工中，主用利用剪力墙代替柱承受竖向荷载力。
2、剪力墙结构设计原则
建筑剪力墙结构设计，不仅要确保安全性、合理性，还需要从经济性角度，做好综合分析。在设计时，要做好以下原则的把控：①调整建筑楼层最小剪力系数原则。设计剪力墙，要减少构件布置。通过设计大开间剪力结构，促使侧向刚度结构可以达到最佳的状态。控制建筑楼层之间的剪力系数，使其处于合理的范围内。对于短肢剪力墙，在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%，出于经济性考虑不宜大于30%。②调整建筑楼层层间最大位移和层高比的原则。按照规范规定，计算建筑最大楼层间位移时，若建筑地区地震频发，在计算楼层标准值时，要保留结构弯曲变形。对于以弯曲变形为主的建筑设计，要计入扭转变形。③调整结构连梁超限的原则。若结构连梁跨高比较小，按强剪弱弯要求根据规范计算连梁剪力设计值较大，从而容易造成剪压比超限。依据相关规定，控制连梁跨高比≥2.5，能够避免剪力或者弯矩过量情况的发生。
3、剪力墙结构设计的要点分析
3.1墙体受力分析。
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在建筑结构设计中，剪力墙结构作为一种重要的平面构件，承受着水平和垂直方向的剪力，在进行墙体设计时，要全面分析墙体受力情况，确保墙体自身强度满足工程要求，发挥出剪力墙的作用。在剪力墙结构设计中，首先要结合建筑实际情况，做好受力分析，全方位考虑墙体承受的荷载力大小和作用形式。
3.2平面内搭接。
应用剪力墙结构主要是为了分担原建筑结构中梁柱结构要承载的水平力，对剪力墙结构刚度有较高要求。在设计过程中，剪力墙结构平面布置方向应采取沿主轴方向的设计方式，如果设计方向不一致，需要将剪力墙结构连成一个整体，确保剪力墙结构的刚度。剪力墙结构垂直方向的布置应采取从下到上的连续布置方式，防止出现刚度突变现象。在剪力墙结构的开洞处，要做好连梁和墙肢设计。就整体而言，应控制好剪力墙数量，避免出现剪力墙过于密集的情况，平衡好建筑整体的抗侧刚度，合理布置建筑结构平面。如果剪力墙结构的抗侧刚度或重力过大，会影响建筑整体抗震性能。此外，在设计过程中宜尽量避免剪力墙结构与平面外刚性连接梁相连的情况，当梁高大于2倍墙厚时，刚性连接梁的梁端弯矩将使剪力墙平面外产生较大弯矩，应采取措施（如设置暗柱或扶壁柱等），以保证剪力墙平面外的安全。
3.3超限调整。
在建筑剪力墙结构设计过程中，首先保证结构楼层最大层间位移角之余，应考虑结构扭转带来影响，在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下，楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍；B级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍。因此，剪力墙结构不能只依靠竖向构件数量设计控制建筑变形，还需要调整好最大位移与层高的比例，降低建筑的扭转和剪切变形。其次，当剪力墙部分承受的地震倾覆力矩小于总地震倾覆力矩的40%时，尚应按不设剪力墙的框架结构进行补充计算，并按不利情况取值。剪力墙结构的地震倾覆力矩所占的比例在40%以内。
3.4平面布置。
建筑剪力墙结构的平面布置原则是尽量做到均匀和对称，虽然在实际施工中，同一平面内剪力墙结构的质心难以与刚心完全重合，但要尽量让两者接近，提高建筑稳定性，减少扭转。在设计中如果剪力墙结构的连肢长度过长，应设计开洞，将其均匀划分成几段，避免墙体结构受到剪切力破坏。根据相关标准规定，独立剪力墙结构的墙面总高度与截面高度的比例大于2，开洞口要保持上下对齐，呈列状分布。如果剪力墙的开洞存在交错或叠合，会减小剪力墙结构的刚度，容易出现变形现象。在抗震性设计方面，应采取双向或多向的平面布置方式，确保正常发挥剪力墙功能。如果剪力墙结构的洞口与墙边（或洞口与洞口）形成的墙肢截面高度与其厚度的比例小于4，即小墙肢类型的情况下，需要按框架柱考虑。
3.5墙体厚度设计。
在墙体厚度设计方面，相关规定中有明确要求，要根据标准规定进行设计。对于短肢剪力墙结构，其底部加强部位不应小于200mm，其余部位则要在180mm以上。为防止建筑剪力墙结构出现刚度突变，墙体厚度设计应采取阶段变化设计方法，变化范围控制在50～100mm以内，确保其均匀变化。对于混凝土的强度等级和厚度均发生改变的情况，宜错开楼层进行设计，通过控制墙体厚度，确保建筑结构具有足够的稳定性。
3.6连梁钢筋配置。
连梁是剪力墙结构设计中的主要承重构件之一，在设计过程中，必须严格遵循相关规范中各跨高比连梁最小配筋率和最大配筋率要求，进行承压计算，确保承压能力符合要求。可以适当提高配筋率，防止剪力墙出现扭曲变形，但配筋率过高会容易忽略强剪弱弯的要求，因此要在计算的基础上，对其进行合理设计。
4、结束语
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计算，合理分配剪力墙平面布置、构件截面等重要参数，满足实际建筑工程需要，为建筑提供足够的稳定性。
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论文作者:胡伟荣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/8
标签：剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 结构设计论文; 刚度论文; 墙体论文; 楼层论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;