结构设计中剪力墙的设计与分析

1、结构设计中剪力墙的设计与分析    【摘要】: 剪力墙在建筑中具有结构刚度大、整体好、抗震性强等特点而被广泛应用到建筑结构设计中。剪力墙在应用中具有很多优点，得到了开发商和业主的普遍欢迎。文章介绍了剪力墙结构设计中的基本概念及其分类，分析了剪力墙结构的变形及受力特点，探讨了高层建筑剪力墙结构设计的要点。 【关键词】：结构设计；剪力墙；设计；分析 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着当前建筑结构的不断发展，剪力墙在建筑设计中应用不断的增加，成为当前建筑结构设计的重要形式。随着当前人们对建筑要求的不断提高，原来普通框架结构的露梁露柱、

2、普通剪力墙结构在当前建筑结构设计中由于其空间的限制已经无法满足当前人们对建筑设计的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步的形成了当前剪力墙结构体系，成为当前人们对建筑结构设计要求的新形式。 一、剪力墙结构设计中的基本概念及其分类 1、剪力墙结构的基本概念 剪力墙高和宽尺寸都比较大，但是其厚度却非常小，这就决定了剪力墙的几何特征和受力形态。其几何特征类似于板，但是受力形态却和柱子惊人的相似，但是在比值上与柱子有着一定的区别。在剪力墙的结构中，墙是一个平面结构，它承受着竖向压力和其平面作用下的水平剪力的双重力量。地震作用和风载下剪力墙仅仅满足刚度强度是远远不够的，其还必须满足非

3、弹性变形反复循环下的延性和能量消耗和控制结构断裂却不倒的要求。所以，在剪力墙的设计中要求将其设计成延性弯曲型； 2、剪力墙结构的分类 剪力墙结构主要可以分为四类，而分类的依据则是剪力墙是否开洞及其开洞的大小。 （1）实体墙或者截面剪力墙不开洞或者开洞的面积小于15%，这种剪力墙的变形主要为曲型，其就像一个整体的悬壁墙，在整个墙肢的高度上，弯矩图既没有弯点，也不会发生突变； （2）整体小开口剪力墙。虽然这种剪力墙的开口比较小，但是其开洞面积已经大于15%。整个剪力墙的变形主要为弯曲型，但是整个墙肢的高度基本上没有存在反弯点，弯矩图的主要位置发生了突变； （3）双肢或多肢剪力墙。这种剪力墙一般开口

4、较大，或者其洞口成列分布。虽然在开口上与整体小开口剪力墙不同，但是它们的受力特点却十分类似； （4）壁式框架。这种剪力墙洞口尺寸很大，连梁线刚度和墙肢线的刚度比较接近，其整个受力墙的变形则为剪切型，受力特点与框架结构相似。其在大多数高层建筑的楼层中会出现反弯点，弯矩图在楼层的地方也会产生突变。 二、剪力墙结构的变形及受力特点 1、变形特点 在水平荷载作用下，框架结构的侧向变形曲线以剪切型为主，而剪力墙的变形则以弯曲型为主。由于两者是受力性能不同的两种结构，因而两者之间需要通过楼板的协同工作。由于楼板平面内刚度很大(计算中假定为无限刚性)，因此在同一楼板处必有相同的位移，这就形成了框架剪力墙结构

5、特有的变形曲线，呈反S形的弯剪型变形曲线。 框架下部位移增长迅速，上部增长较慢，剪力墙则与之相反。在框架剪力墙结构下部，侧移较小的剪力墙对框架提供帮助，墙把框架向左边拉，框架剪力墙的侧移比框架单独侧移小，比剪力墙单独侧移大；而上部，框架又可以对剪力墙提供支持，即框架把墙向左边推，其侧移比框架单独侧移大，比剪力墙单独侧移小。最终框架剪力墙结构的侧移大大减小，且使框架和剪力墙中内力分布更趋合理。 2、受力特点 剪力墙的侧移刚度远大于框架，因此剪力墙分配到的剪力也将远大于框架。由于上述变形的协调作用，框架和剪力墙的荷载和剪力分布沿高度在不断调整。框架结构在水平力作用下，框架与剪力墙之间楼层剪力的分配

6、比例和框架各楼层剪力分布情况随着楼层所处高度而变化，与结构刚度特征值直接相关。框剪结构中的框架底部剪力为零，剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部，而纯框架最大剪力在底部。因此，当实际布置有剪力墙(如：楼梯间墙、电梯井道墙、设备管道井墙等)的框架结构，必须按框架结构协同工作计算内力，不应简单按纯框架分析，否则不能保证框架部分上部楼层构件的安全。 三、高层建筑剪力墙结构设计的要点 框架柱、楼板、剪力墙、梁这四种是高层建筑中最重要的也是最主要的受力构件。其中由于剪力墙是属于竖向构件，高层建筑整个竖向结构的荷载，以及大部分的水平荷载都是由剪力墙承受的，因此，在高层建筑的抗侧力刚度中剪力墙是最主要的构

7、建，这样的受力结构也就形成了高层建筑的剪力墙的体系。 1、剪力墙的连梁要点 高层建筑剪力墙结构设计的要点有剪力墙的连梁超筋处理，剪力墙结构中的连梁超筋的剪切变形是最为敏感的，连梁超筋是属于剪力墙结构设计中最重要的要点。 （1）剪力墙的特点之一就是具有抗震的能力，因此，在剪力墙中的连梁剪力和剪力墙中连梁的弯矩都必须要做到可以随时进行塑性调幅的要点。 （2）剪力墙连梁的要点有要尽可能的、有效的、合理的减少剪力墙连梁的截面高度。 （3）剪力墙连梁的要点有当剪力墙的连梁的破坏达到对承受的竖向荷载没有什么明显的影响的时候，那么，此时则可以当大震作用时，这个剪力墙连梁可以不需要一起进行工作，将这个剪力墙连

8、梁按照独立的墙肢对其进行第二次的多遇地震作用的结构分层分析，其中墙肢应该按照两次计算所得的较大内力进行配筋的合理的、有效的计算。 2、剪力墙的定位 高层建筑剪力墙结构设计要点有剪力墙的定位是否合理、科学。要想进行有效的施工，那么剪力墙的定位必须按照其它方向或者是按照沿着主轴方向进行剪力墙的双向布置。剪力墙的特点之一是抗震，所以，在设计剪力墙的结构时，必须要严格的实施工作，尽可能的不要设计单向的剪力墙结构。下面，我们就来探讨下剪力墙定位的要点： （1）高层建筑剪力墙结构设计中剪力墙的定位的要点，针对弧形的平面和圆形的平面，以及正多边形的平面，用沿径向的方向为定位方向，进行环向性的设计。 （2）高

9、层建筑剪力墙结构设计中剪力墙的定位的要点，针对Y形的平面和三角形的平面这两种平面的设计则应该按照沿其它三个轴线的方向进行合理的设计。 （3）高层建筑剪力墙结构设计中剪力墙的定位的要点，针对一般的平面，例如：T形的平面和L形的平面，以及矩形的平面等一般的平面的设计要沿着两条轴线的方向进行合理的设计。 3、墙肢的处理 高层建筑剪力墙结构设计的要点有剪力墙中的墙肢的处理，下面我们就来探讨下剪力墙墙肢的处理的要点： （1）高层建筑剪力墙结构设计剪力墙墙肢处理中开计算洞的要点。所谓的开计算洞是指在进行高层建筑剪力墙结构设计的计算时没有洞，当开始进行施工的时候，仍然还是混凝土墙。当剪力墙墙肢进行开计算洞的计算时，可以有效的加强其它的剪力墙的小墙肢的配筋能力。这种开计算洞的方法一般是用在地下室的外墙中。 （2）开施工洞。开施工洞是指在对高层建筑剪力墙结构进行施工的时候，在墙上留下的洞，然后在完成工时的时候再把其填充完整，最后把长的墙肢分成短的墙肢。 结束语 在当前社会发展中，剪力墙应用不断的增加，使的其在设计过程中的缺陷和问题成为其发展的主要制约因素。在剪力墙布置中洞口宜上下对齐使之受力明确，应当采用使用的科学技术手段进行分析，尽量避免出现错洞与叠合错洞的出现。在其设计和构造的过程中，从多个方向入手，提高其设计质量，加强其施工安全措施，保证建筑物的安全。 参考文