剪力墙结构设计的应用探讨.doc

1、剪力墙结构设计的应用探讨摘 要：剪力墙结构因其具有灵活性、安全性等优点在我国建筑行业应用很广泛，加快了我国建筑行业的发展，本文对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行探析，希望可以为后来建筑结构的优化，以及提高建筑的施工质量作参考。 关键词：剪力墙结构设计；建筑结构设计；应用 中图分类号：TU318 文献标识码：A 前言：随着我国经济水平和现代技术的提高，我国城市化进程的加快，使得城市人口急剧增多，推动了我国房地产行业的发展，人们对于住房的要求也越来越多，剪力墙技术也就应运而生了。目前，我国的建筑工程中，剪力墙结构以其特有的整体性好、刚度大、侧向变形小和抗震能力好等优点在我国高层建筑中应用的

2、更为频繁，剪力墙结构设计在我国建筑结构设计中的地位越来越重要，并且影响力较大。 1、剪力墙结构概念设计 1.1 剪力墙结构的适用范围 剪力墙结构是指将原来建筑物中的框架结构用钢筋混凝土的墙板代替，以承担结构自身的竖向荷载和外部水平荷载（如风荷载、水平地震作用等） ，具有较大的抗侧刚度。但剪力墙必须依赖水平构件为支撑，来保持平面外的稳定。受建筑形式、用途和楼板经济跨度的限制，剪力墙距一般为 3 至 8 米，所以剪力墙结构主要适用于高层住宅、酒店等上部小开间建筑。由于剪力墙结构具有较大抗侧刚度和良好的抗震性能，故相对于同是钢筋混凝土的框架结构，剪力墙结构能应用于更高层的建筑。1.2 剪力墙结构的分

3、类 剪力墙一般可以分为整体墙、小开口整体墙、联肢剪力墙、壁式框架四种。剪力墙类型可按洞口系数的大小来划分: a=Ad/A a 为洞口系数；Ad 为洞口总面积；A 为不计洞口时剪力墙总面积。 a0.15,整体墙； 0.15a0.3，小开口整体墙； 0.3a0.5，联肢剪力墙； a0.5，壁式框架。 1.3 剪力墙结构的受力特点 水平荷载作用下，悬臂剪力墙的控制截面位于底部，受到剪力和弯矩的共同作用。剪力墙肢在剪力作用下产生剪切变形，而在弯矩作用下产生弯曲变形。随着剪力墙高宽比 （H/b）增大，弯曲变形在整体侧移中所占的比例相应增大。另外，随着剪力墙洞口系数的增大，其变形逐步由弯曲变形过渡到剪切变

4、形。 2、剪力墙的布置 2.1 平面布置 剪力墙结构中，平面方向剪力墙一般沿两个主轴方向布置，特殊地，可根据实际建筑布局多个方向布置。避免单向布置剪力墙导致该方向刚度过大，二另一方向（或其他方向）刚度不足的情况，特别是在抗震设计中，单向布置剪力墙将大大削弱剪力墙结构整体的抗震能力。 为了使结构各项重要指标（如最大层间位移、最大地震角等）符合规范要求，最好是将剪力墙的按照平面对称的形式进行布置，以实现质心与刚心接近或者是完全重合，以达到降低剪力墙扭矩的目的。 在实际工程设计中，剪力墙布置不宜过多和过长。若剪力墙过多会使结构刚度和自重太大，不仅不符合经济要求，而且地震时产生地震作用力也随之增大，给

5、上部构件和基础设计带来不便；而若剪力墙过长，便不能保证墙肢受弯矩控制，实际工程一般墙肢宽度在 26 米。 2.2 竖向布置 剪力墙沿平面宜双向对称布置，同样，沿高度方向剪力墙宜自下到上连续布置，避免竖向刚度突变。因建筑要求或经济性考虑，需要减小剪力墙厚度或宽度时，应尽量使剪力墙厚度（宽度）均匀变化，且墙体截面变化和混凝土等级变化错开楼层。当剪力墙开洞时，应当避免洞口叠合，因为错洞墙上下不对称，导致传力不规则产生应力集中。 3、剪力墙结构设计中几个常见问题的分析 在剪力墙设计时，还受到一些技术方面的限制，因此在设计过程中，一定要遵循这些限制的条件，能保证剪力墙设计和应用向着科学化、规范化的方向发

6、展。 3.1 调整剪重比。 为了保证结构在地震作用下的安全， 建筑抗震设计规范 （以下简称抗规 ）5.2.5 条和高层建筑混凝土结构技术规程 （以下简称高规 ）4.3.12 条均给出了最小剪重比限值。 实际工作中，往往在模型调试阶段发现剪重比不满足的情况。 抗规5.2.5 条文说明中指出“当结构底部的总地震剪力略小于本条规定而中、上部楼层均满足最小值时，可采用下列方法调整：若结构基本周期位于设计反应谱的加速度控制段时，则各楼层均需乘以同样大小的增大系数；若结构基本周期位于反应谱的位移控制段时，则各楼层 i 均需按底部的剪力系数的差值0 增加该层的地震剪力FEki0GEi；若结构基本周期位于反应

7、谱的速度控制段时，则增加值应大于0GEi，顶部增加值可取动位移作用和加速度作用二者的平均值，中间各层的增加值可近似按线性分布。 ” 根据条文，底部剪力略小于规范要求的时候，可以分三种情况调整：第一平动周期小于等于特征周期 Tg（位于反应谱加速度控制段） ； VEki=iGEi， 式中 Veki 为第 i 层剪力， 为放大系数 =/0， 为最小剪重比，0 为底部剪力系数，i 为第 i 层剪力系数，GEi 为 i 层以上（含第 i 层）总重力荷载代表值。 （公式各项意义下同） 第一平动周期大于特征周期 5Tg（位于反应谱位移控制段） ； 0=-0，VEki=iGEi +0GEi 第一平动周期大于特

8、征周期 Tg 小于等于特征周期 5Tg（位于反应谱速度控制段） 。 底部：VEk=iGE，顶部： VEkn=GEn（+1）n+01/2 而对于剪重比相差较大，结构刚度偏小的情况可以适当增大剪力墙的截面面积。 3.2 调整剪力墙连梁超限 在水平荷载作用下（如水平地震作用） ，剪力墙产生弯曲变形，连梁两端产生转角，从而使连梁产生内力。同时连梁端部内力对剪力墙起到约束作用，改善了墙体的受力状态。限制连梁承载力超限，是为了保证在地震时连梁不出现脆性破坏，先于剪力墙屈服。因为连梁跨高比较小，而两端剪力墙刚度大，所以在水平地震作用下的内力很大，连梁超限是指连梁截面剪力设计值超出规范要求，实质是剪压比超限。

9、 高规7.2.2 条第二款规定地震设计状况： 跨高比大于 2.5 的连梁：V0.2cfcbh0/RE 跨高比不大于 2.5 的连梁：V0.15cfcbh0/RE 根据规范，连梁剪压比需要满足 a=V/cfcbh0t，仅从公式上看，要使连梁不超限，可以增大连梁截面和提高混凝土强度等级。但连梁截面增大会使其刚度增大，其承受的内力也随之增大，即剪力 V 也增大，如此一来，剪压比未必能满足；而单方面提高连梁混凝土强度等级不太现实。以下列出实际工程常用的几种连梁超限处理方法： 弯矩调幅。 高规5.2.1 条指出“高层建筑结构地震作用效应计算时，可对剪力墙连梁刚度予以折减，只见系数不宜小于 0.5。 ”刚

10、度折减是在实际工程中最常用的方法。因为连梁剪力 V=ML+MR/l（式中 ML、MR 为连梁左右两端弯矩，l 为连梁跨度） ，人为削弱连梁的刚度，使其受弯能力减弱，亦就使连梁钢筋屈服先于混凝土压碎，避免脆性破坏，保证连梁的延性。增大洞口尺寸。 同理，若剪力墙刚度足够，工程允许的情况下可以适当增大结构洞口尺寸（即连梁跨度） ，也可以减小连梁剪力，结构洞口与建筑洞口相差部分用砌体砌筑。 4、结束语 剪力墙结构受力情况十分复杂，鉴于理论体系不完善和缺乏相关试验数据的支持，以上内容仅基于浅薄的专业知识和有限的工程经验提出的，亟待同行指正。在实际工程中，应根据剪力墙的受力特性和规范要求的进行布置，使建筑结构满足剪力墙设计的各项标准要求，以保证剪力墙结构设计的科学性、经济性。 参考文献 1高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ32010. 2建筑抗震设计规范GB5001l 2010. 3赵守勇.剪力墙结构设计分析J.煤炭技术，2011 (09). 4王宝峰，刘秀火，李彬，林振伦，张云.剪力墙钢筋焊接网的布置和安装J.施工技术，2008 (08).