摘要：建筑工程项目施工建设过程中所应用的剪力墙结构，实际上就是将原建筑框架结构利用性能良好的钢筋混凝土墙板对其替代，并以此来承担建筑物荷载，这有利于对建筑结构水平力产生制约作用。简单而言，即利用钢筋混凝土材料制成的墙板替代原建筑水平、竖向荷载的墙体。从应用效果来看，无论是技术性，还是经济性，剪力墙都有巨大的优势。在实践中，为了能够有效节省建筑成本投入，采用剪力墙结构能够有效应用于高层建筑工程项目，如果某建筑项目中应用的剪力墙过多，则剪力墙与筒体之间就会汇合在一起。值得一提的是，虽然我国建筑领域大量使用了剪力墙，但建筑墙体无法全部利用该种结构，以免会对建筑质量造成影响。
关键词：剪力墙结构；高层住宅建筑；设计内容；分析研究
1剪力墙种类
剪力墙根据开洞情况分为以下几种：
1.1整体墙
如果剪力墙没有洞口或者其开洞面积小于墙面积的15%，且洞口之间距离及洞口与墙边之间距离大于洞口最大尺寸时，开洞对该墙体的整体性能影响可以忽略，截面法向应力可按照平截面假定计算，此时剪力墙仍会发生弯曲变形，此时称为整体墙。
1.2小开口整体剪力墙
如果剪力墙开洞面积大于整个墙体面积的15%，墙肢出现局部弯矩，截面法向应力相当于整体弯矩直线分布和墙肢局部弯矩应力的叠加后的结果，剪力墙变形基本上属于弯曲型，此时称为小开口整体剪力墙。
1.3联肢剪力墙
如果剪力墙开洞面积更大，剪力墙整体性受到破坏，连梁刚度比墙肢刚度小得多，连梁中部有反弯点，截面法向应力不能用平截面假定计算，剪力墙变形由弯曲型向剪切型过渡，各墙肢单独作用更明显，可看成由多肢剪力墙通过刚度较大的连梁结合在一起的剪力墙，此时称为联肢剪力墙。
1.4壁式框架
当剪力墙开洞面积很大时，墙肢长度较短，此时墙肢刚度与连梁刚度接近，变形变为剪切型，受力性能更接近框架结构，此时称为壁式框架。
2高层住宅建筑剪力墙结构设计内容
2.1剪力墙墙肢平面布置
墙肢平面布置时应遵循平面规则、传力明确的原则，剪力墙布置应使得结构质量中心和刚度中心能够位置接近，减小楼层位移比。剪力墙应沿着两个主轴的方向双向布置剪力墙，且二者刚度差别不宜过大；在建筑物抗震设计过程中，应避免出现单向墙的设计形式，确保形成双向抗侧力体系，发挥剪力墙结构良好的空间工作性能。剪力墙布置时，各片剪力墙应尽量对齐设置，形成明确的抗水平力体系，从而更好的发挥各墙肢的作用。合理的墙肢布置可以使得结构传力合理，且实现较好的经济性。
2.2剪力墙墙肢竖向布置
剪力墙墙肢应遵循上下对齐的原则进行设计。尽量避免因中间剪力墙打段造成该层刚度及承载力突变形成的薄弱层。剪力墙楼层开洞时，上下各层的洞口位置应对齐，形成规则的开洞剪力墙，传力明确，力学模型清晰，计算结果可靠，经济性良好。对于洞口布置上下错开的剪力墙受力复杂，应进行专门的应力分析，并采取加强措施保证结构安全可靠。
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2.3剪力墙墙肢长度及厚度的设计
剪力墙墙肢长度及厚度的确定是剪力墙结构设计的重点内容之一：（1）剪力墙墙肢长度的确定。墙肢的长度的合理与否影响着剪力墙结构的承载力及经济性。剪力墙不宜过长，过长剪力墙容易形成延性较差的剪切破坏，且单片剪力墙刚度太大后会吸收更多的水平作用。墙肢长度宜控制在8米以下的范围，且各段墙肢总高度/长度宜大于3，这样各片剪力墙在水平地震作用下容易形成延性较好的弯曲破坏模式，同时可以避免弯曲开裂后产生宽度太大的裂缝。同样剪力墙长度不宜太短，若剪力墙厚度不大于300mm且长度与厚度之比介于4~8之间时，会形成短肢剪力墙，由于短肢剪力墙沿建筑高度会在某些楼层出现反弯点，受力特点更接近于异形柱，短肢墙承受较大的水平力及轴力，受力性能不利，因此宜尽量避免短墙。以6度区100米左右高层住宅为例，从住宅功能需求及结构受力需求考虑剪力墙墙肢长度控制在2~3米为宜。（2）剪力墙厚度的确定。与框架柱不同，剪力墙墙肢两个方向尺寸差别大，剪力墙墙肢厚度的合理与否影响墙肢平面外的稳定性及刚度。除了最小厚度基本构造要求外，剪力墙厚由轴压比及墙体稳定性控制。影响轴压比的主要因素有：抗震等级、墙肢长度、上部荷载、混凝土强度等级；影响稳定性的因素主要有：墙肢长度、上部荷载、混凝土强度等级、墙肢支承条件、层高，其中层高及墙肢墙肢支承条件对稳定性影响较大，因此在层高较大时宜尽量设置T形、L形、槽形及工字形等有翼缘剪力墙。以6度区100米左右高层住宅为例，层高3米时剪力墙厚度由轴压比控制，以200mm为宜；底部楼层层高较大时，剪力墙厚度会由稳定性起控制作用，根据需要适当加厚至250~300mm。
2.4剪力墙水平、竖向钢筋设计
剪力墙水平、竖向钢筋设计包括计算分析及构造规定两部分。剪力墙墙肢计算分析主要包括偏心受压墙肢正截面受压承载力计算、偏心受拉墙肢正截面受拉承载力计算、偏心受压墙肢斜截面受剪承载力计算、偏心受拉墙肢斜截面受剪承载力计算以等内容，通过上述计算确定剪力墙受力需要的水平及竖向钢筋需求。为避免剪力墙出现受弯裂缝后马上达到极限承载能力及受剪裂缝出现后发生脆性剪切破坏，规范对剪力墙水平、竖向钢筋的最小配筋率进行了相应规定：一二三级剪力墙最小水平及竖向配筋率不小于0.25%，四级剪力墙不小于0.20%。对于受温度应力影响较大的顶层剪力墙及长矩形平面的端部等剪力墙提高其水平及竖向配筋率至0.25%，从而可以减少温度应力产生的不利影响。此外对于长剪力墙及高标号混凝土剪力墙，由于在混凝土凝固过程中容易造成剪力墙开裂，设计此类剪力墙时宜采用细而密的钢筋，同时适当提高该剪力墙分布钢筋的配筋率。
2.5剪力墙连梁设计
连梁作为剪力墙结构十分重要的构件也是设计的重点。与框架梁不同，通常情况下连梁跨高比较小，因此竖向荷载产生的内力较小，而水平作用下会产生较大的内力，据此计算的连梁反弯点会在跨中附近，两端弯矩接近，全截面剪力基本相同，考虑水平作用反复发生时，连梁上下纵筋计算面积接近，因此通常连梁上下纵筋配筋相同，箍筋全跨相同配置。连梁是剪力墙结构中最早破坏的耗能构件，为实现其耗能的作用，连梁需要设计成延性好的弯曲破坏模式，避免发生脆性剪切破坏。跨高比=L/（2h0）=M/（Vh0），也就是说跨高比越大弯矩与剪力之比就越大，更容易发生弯曲破坏模式，因此对于跨高比较大的连梁，破坏模式更接近框架梁，通过常规设计就可以达到预期效果，而对于跨高比较小（≤2.5）的连梁，更容易发生剪切破坏，对此类连梁抗剪要求加强。为实现小跨高比连梁延性能力达到剪力墙结构对连梁的延性需求，需要改变配筋方式，应根据宽度、适应条件等要求设置斜向交叉钢筋、集中对角斜筋或对角暗撑筋
结束语：
随着城市化进程的加快，高层住宅建筑将会成为重要的发展趋势，而抗震性能好、适应住宅建筑功能需要的剪力墙结构将会是高层住宅建筑的首选。为了实现结构设计合理、经济性好的效果，需要设计人员对剪力墙结构进行深入研究，从剪力墙布置、墙肢尺寸、各构件设计等角度仔细计算分析
参考文献
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[3]门进杰，李慧娟，史庆轩，等.某板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].结构工程师，2013，03：1-10.
论文作者:黄经生
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/8
标签：剪力墙论文; 结构论文; 开洞论文; 截面论文; 建筑论文; 刚度论文; 水平论文; 《基层建设》2017年第12期论文;