中钢石家庄工程设计研究院有限公司050021
摘要：近年来，我国建筑行业规模日益壮大，建设数量不断增多，取得了很大的成就。剪力墙结构具有整体性好、刚度大、强震能力强的特点在建筑结构中得到广泛应用。因此本文对剪力墙结构设计的有关论文进行论述。
关键词：建筑；剪力墙；结构设计
一、剪力墙结构设计的概述
1、剪力墙的特点
剪力墙是建筑物中非常重要的一种结构，其具有抗侧刚度大、抗震性能高等特点，并且其自重较大，能够使建筑物的内部墙面保持平整。但是剪力墙也具有施工技术要求较高和成本较高的缺点，因此在建筑物建造过程中的程序比较复杂。
2、剪力墙的分类
我们在分类时常常依据剪力墙洞口的大小、排列方式和洞口的多少。一般来说可分为以下几种类型。
（1）整体墙。所谓的整体墙就是整个墙面没有洞口或者门窗等洞口的面积要小于其侧面积的15%，而且洞口长边的尺寸小于洞口到墙边的净距离。这种剪力墙的特点是，在弯矩图上看不到反弯点和突变点，在变形的时候主要以弯曲型为主。
（2）小开口整体墙
所谓的小开口整体墙是指开口洞的面积超过了整体的15%，但是还是在小面积的开口洞范围之内。它有一个很明显的特点就是其弯矩图在连接房梁的地方有突变，而高度上往往没有反弯点，当然也存在个例。
（3）连肢墙
连肢墙在墙面具有较多较大的洞口，这种剪力墙的特点与上文提到的小开口整体墙的特点有许多类似之处。
（4）壁式框架
这种剪力墙的洞口尺寸一般来说是比较大的，在这种剪力墙下，墙肢线的刚度和连接梁线的刚度较为相近，这种壁式框架的剪力墙的弯矩图会有明显的反弯点和突变。
3、剪力墙结构设计遵循的原则
第一，剪力墙高和宽尺寸往往比较大而厚度却很小，几何特征向板，受力形态接近于柱，然而它与柱的区别主要在于其肢长和厚度之间的比值，当比值小于或等于3的时候可以按照柱来设计，当比值是3至5之间的时候则可以视为异形柱，并按双向受压构件设计。
第二，在剪力墙结构设计中，墙是一个平面构件，它承受沿着平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担着竖向压力。在弯矩和剪力等结合状态下工作，其在水平力作用下就好似一底部嵌固与基础悬臂梁在地震作用或风载下剪力墙除了要满足刚强度的要求外，还必须要满足非弹性变形反复循环下的延性。
第三，剪力墙的特点是，在同一平面内刚度和承载力较大，而平面外刚度以及承载力则相对偏小。当剪力墙和平面以外的梁相接时，就会造成墙肢平面外弯矩，然而通常情况下不会盐酸墙的平面外刚度和承载力，所以应避免开平面外搭接，实在避不开时则应按照有关规定来采取相应的措施。以便于保证剪力墙平面外的安全。
第四，墙的设计计算是考虑到竖向和水平作用下的结构整体分析，以求得内力后按照偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力来进行验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度一般都是按以下情况来取最小值的；门窗洞口之间的翼缘宽度；剪力墙之间的距离；墙肢总高的十分之一。
二、剪力墙结构设计的应用分析
1、实现剪力墙结构设计的措施
加强对剪力墙结构的优化设计是非常至关重要的，大部分设计人员为了保证受力的平衡，通常都会采用以一系列有效的方法措施进行解决，在加之剪力墙结构原本就具备了很好的稳定性，真正实现了经济合理的设计目的。所以，设计人员在实际设计过程中，应该充分考虑到工程安全性以及经济性的问题，通过将这两点因素合理的结合在一起，进一步提高剪力墙结构设计质量，达到理想的使用效果。
2、结构扭转自振周期与平动自振周期T1之比的调整原则
通过对震害的研究可以发现，如果剪力墙结构在设计以及施工中存在质量偏心、刚度较差、平面存在凹凸不平等问题，将会受到地震的较为严重的影响。所以，在进行剪力墙的设计中，应该充分的考虑剪力墙结构抗扭曲刚度的承受能力，在设计中应该对剪力墙结构平面的标准进行控制，防止出现大规模的扭曲变形，在进行扭转效应计算的时候应该讲偏心影响纳入其中；其次，在进行限制结构的设计中，要保证抗扭曲程度达到施工要求。实际的施工设计，需要有效的将结构周围的环境进行良好的控制，从而有效的强化并提高剪力墙结构的侧向抗扭曲程度。如果在设计的时候，仅仅通过在部分位置加装构件进行支撑，那么对整体的侧向刚度能力的提升范畴微乎其微。
3、实现剪力墙位置的优化
剪力墙在其设计的过程中通常为双向布置一般沿着主轴方向或者其他的方向，此种做法可有效的提高空间工作性能，且极易实现两个方面手里的抗侧刚度接近。剪力墙的位置、数量均要得当适宜，若是剪力墙的数量太少，那么结构抗侧刚度则无法满足设计要求，但是数量过多，那么墙体的利用率则会大大降低，从而导致结构抗侧刚度过大，加大地震力和自重，无法充分满足设计要求。在设计剪力墙肢截面的时候，尽量达到规则、简单、竖直刚度均匀等要求。在对建筑进行抗震设计时，剪力墙底部则需加强部位不应采用错洞墙和叠合错洞墙，有效的避免设计过程中墙肢刚度相差悬殊的洞口。同时剪力墙必须应用从上到下的连续布置方式，避免强敌刚度突变，且对剪力墙平面外地弯矩进行控制，保证剪力墙平面外地稳定性。
4、调整楼层最小剪力系数的原则
短肢剪力墙承受力应满足的条件是，在地震倾覆力矩的第一振动模式为不超过40%的前提下，尽量减少剪力墙的设置数量，以有较大的空间的剪力墙布局为目标，使结构具有适当的侧向刚度，最大限度地减少楼层最小剪力系数，使其接近规格限制。以减轻重量，减小地震作用的输入，降低工程造价。
5、合理的平面设计
在建筑设计中，剪力墙的结构应进行合理的平面设计，设计过程中应考虑利用主轴作为中心进行辐射式的布置，布置剪力墙的平面位置时，应按照对称和均匀的原则进行。使得建筑的墙体和与质量中心、刚度中心重合。对每一面墙都应进行设计处理，减小剪力墙扭曲的程度。剪力墙结构的抗侧力的刚度应进行合理计算，不能过大，应平衡剪力墙承载和抗侧力的能力，增加空间利用效率，控制剪力墙的密度。
6、楼层间剪力控制
剪力墙在设计中应考虑楼层之间的最小剪力系数。在施工中要求降低房屋的自重，且保证建筑的抗震性能。由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。在基础上对剪力墙进行大开间的处理，让剪力墙的侧向刚度增加。这样才能合理的控制工程的成本支出。
三、结束语
总的来说，在建筑结构设计中，剪力墙结构是非常重要的一个环节，在现今的建筑中更是得到了非常广泛的应用，对此，就需要我们能够做好建筑结构设计中剪力墙设计工作，以此为整个建筑的安全、稳定作出保障。
参考文献
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