剪力墙结构设计探折

剪力墙结构设计探折【摘要】在建筑结构中，剪力墙是其中非常重要的组成部分，应当给予充分的重视，而当前我国法律中，对建筑结构中的剪力墙结构却并没有做出明确的说明，这也在很大程度上导致在对建筑剪力墙进行设计的过程中，很多设计者都是按照经验来进行设计，缺乏一定的科学性与系统性。本文从剪力墙结构设计的主要原则入手，分析剪力墙的种类及其主要特征，并研究剪力墙在布置上的相关原则，最后论述剪力墙结构设计与计算的优化措施，以期为相关工作人员提供借鉴。

剪力墙；结构；设计

前言：剪力墙结构是当前建筑中比较常用的一种建筑结构，合理设计剪力墙结构不仅能够在很大程度上缩短建筑的施工工期，还能够提升建筑的使用寿命。所以说，剪力墙结构的设计对建筑来说是非常重要的，但在现实生活中，也并不是所有的建筑都需要运用剪力墙结构。设计人员在对建筑进行设计过程中，需要根据建筑的具体情况与使用需求来制定适合的设计方案，以保障建筑设计的合理性。

一、剪力墙结构设计的主要原则

在对建筑中的剪力墙进行设计的过程中，需要参照以下几方面的设计原则：

（一）以建筑中的柱子为参照原则

一般情况下，在对剪力墙进行设计的过程中，都会将高和宽设计的相对较大，而厚度则相对较小，在这种情况下，从受力的角度上看，剪力墙与建筑中的柱子异曲同工，但因为肢长与厚度的比值关系，还是存在一些细微差别。具体来讲，如果肢长与厚度的比值在3以内时，对剪力墙进行设计时便可以将柱子作为设计参照物；但如果比值在3到5之间时，设计人员则需要将剪力墙当成特殊形状的柱子进行处理[1]。

（二）同时考虑垂直与水平受力原则

在剪力墙结构中，占主要方面的墙实际上属于一种平面范围内的构件，在建筑中，剪力墙需要承受来自水平方向的剪力与弯矩，不仅如此，还需要承受来自垂直方向的压力。在设计的过程中，剪力墙结构需要满足一定的抗震性，因此，不仅仅要对剪力墙的刚度进行考量，还需要其具备一定的延性，以保证剪力墙能够承受住在日常使用过程中出现的非弹性形变。

（三）将剪力墙设计在平面内原则

在对剪力墙结构进行设计的过程中，还有一个特点需要设计相关人员注意。如果建筑中的剪力墙处于同一个平面之内，其承载力和刚度都会在一定范围内增大，但如果建筑中的剪力墙处于平面之外，则其承载力和刚度便会相对减小[2]。因此，在对剪力墙进行设计的过程中，一定要尽可能不让剪力墙与平面外梁进行连接，如果不可避免，便需要事先做好保护措施，以避免意外事故的发生。

（四）同时考虑垂直与水平作用原则

在计算剪力墙相关设计的过程中，不仅仅要分析剪力墙垂直结构的作用，还要对剪力墙水平结构下的作用充分分析，在得出内力数值之后，还需要以偏压或偏拉为依托进行验算。在进行承载力的计算时，若出现带翼墙，则在宽度的极端方面要取最小值。

二、剪力墙的种类及其主要特征

现阶段，剪力墙结构可以依据开洞与否进行划分，主要分为整体小开口剪力墙、多肢剪力墙、壁式挂架以及实体墙四种[3]。每一种都尤其独特的受力特点，设计人员需要以建筑的具体情况与使用需求来制定适合的设计方案，选择合适的剪力墙类型。而剪力墙的特征主要有以下几点：侧移较小但抗侧刚度较大；能够吸收地震对建筑物的力；能够使室内墙面更加平整。

三、剪力墙的布置原则

（一）多向布置原则

在对建筑进行剪力墙结构设计的过程中，最常用的布置方法便是多向布置法，在方向的选择上最好沿着建筑主轴，如果做不到，便尽可能将剪力墙与建筑主轴连接到一起，一定不能对直或拉通。在进行抗震设计的过程中，要注意侧向刚度，其差别不能过大，而且要尽可能的保证墙肢的剪面要相对简单，只有这样，才能在最大范围内发挥剪力墙的主要价值。

（二）垂直方面自下而上原则

在对剪力墙进行布置的过程中，要保证垂直方向上的自下而上，且要保证连续性，以尽可能的避免刚度突发情况的发生[4]。在对高层建筑中的剪力墙进行设计的过程中，其墙肢截面要尽可能的依照简易的布置原则，还要保证剪力墙在垂直方向上保持刚度的均匀，且其相应的门窗或洞口要有比较明显的连接梁与墙肢。

（三）密集度控制原则

在对建筑中的剪力墙进行布置与设计的过程中，还要保证剪力墙的布置不能太过密集，以保证整个剪力墙结构具备能够相互使用的侧向刚度。如果在这一层面不能很好控制，便容易导致剪力墙侧向刚度过大，因而导致墙体的重力增加，而在发生地震时，剪力墙不仅不会吸收地震施加给建筑的力，还会在一定范围内提升地震施加给建筑的震力，增加建筑坍塌的可能性。

（四）门窗对齐原则

在对剪力墙进行布置的过程中，一定要保证剪力墙中的门窗会或洞口的上下对其，不仅如此，整栋建筑还要成列布置，与此同时，还需要尽可能的避免对叠合错墙洞的使用，否则，便会对剪力墙的承重产生一定影响，容易在使用过程中发生墙体变形[5]。

四、剪力墙结构设计与计算的优化措施

（一）设计优化相关原则

上文曾提到，剪力墙在设计的过程中普遍需要沿主轴方向进行多向布置，以形成一个相对稳定的空间结构。而在对剪力墙进行抗震设计的过程中，则需要尽可能的避免对剪力墙进行单一布置，还要注意使多个方向上的抗侧刚度尽可能接近，以保障其能够具备一定的空间工作性。另外，剪力墙结构中的承载力与抗侧刚度普遍比一般的结构大，为了使剪力墙的优势能够被充分利用，在设计过程中可以适当减轻剪力墙结构的重量，在布置上也要遵循紧密度始终原则，以保证剪力墙结构中侧向刚度的合理性。

（二）计算优化相关原则

在我国当前的剪力墙结构的相关规范中，对剪力墙进行因多地震作用而产生的最大间层移位的计算时，需要以建筑之间的弯曲变形为主要依据，并将其计入到建筑的扭转变形当中，但对于建筑整体结构性的弯曲与变形，可以不予扣除[6]。所以，在高层建筑当中，需要将扭转变形调整到最小范围，但也不可以只以这一条件为依据，没有限制性的提高剪力墙竖向构件的刚度。另外，建筑剪力墙架构的剪重比不能超过限制范围过大，如若不然，便要适当提升另一侧结构的相对刚度，与此同时，剪重比的减小也能够使地震对建筑所产生的震力减小，从而使剪力墙的优势充分发挥出来。

结论：

当前，剪力墙结构已经在我国的很多建筑中广泛使用，但由于规定方面的欠缺，仍需要依据设计人员的经验进行设计，在设计过程中，需要根据建筑的不同条件与需求对剪力墙进行合理选择，才能够最大限度的发挥剪力墙的相关作用与优势，保障建筑安全。

[1]吕西林，孟良.一种新型抗震耗能剪力墙结构――结构的抗震性能研究[J].世界地震工程，2013，08（25）：224-225.

[2]陈云，吕西林，蒋欢军.带可更换连梁的新型剪力墙仿真分析与试验验证[J].湖南大学学报（自然科学版），2013，04（19）：105-106.

[3]李飞前.地震作用下RC框剪结构剪力墙和框架柱的曲率延性与结构层间位移延性关系[J].铁道建筑技术，2014，02（15）：129-130.

[4]李王鸣，江勇，徐诚瑞.基于个人行为选择视角的社会停车场优化措施研究――以浙江省衢州市中心城区为例[J].经济地理，2013，12（20