浅探剪力墙结构在建筑结构设计中的应用.doc

1、浅探剪力墙结构在建筑结构设计中的应用摘 要：本文从剪力墙设计的原则出发，结合具体问题，针对剪力墙结构在建筑结构设计中的应用进行了分析与探讨。 关键词：建筑结构设计 剪力墙配筋 连梁设计应用 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1、分析剪力墙设计的原则 1.1 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其肢长与厚度的比值，当比值3 时可按柱设计，当比值在 3 到 5 之间时可视为为异形柱，按双向受压构件设计。 1.2 剪力墙有自身的特点，其平面的内刚度和实际的承载力大，这样相对来说平面外刚度和承载力就小，这样当剪力墙和平面外的梁接连的时候，就

2、形成墙肢的外弯矩状况，但是常态情况并不验算平面外刚度和承载力。所以要尽可能的不进行外搭接情况，不能避免的时候则要有适当的措施，以确保剪力墙平面外的质量和安全。 1.3 墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取小值：剪力墙之间的间距；门窗洞口之间的翼缘宽度；墙肢总高度的 1/10；剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各 6 倍的长度。 2、墙肢的种类和结构设置 2.1 墙肢的分类 剪力墙根据墙肢的高厚比分为一般剪力墙和短肢剪力墙。一般

3、剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于 8 的剪力墙，短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比等于 5-8 的剪力墙，剪力墙根据墙面开洞大小的情况，还可分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。当剪力墙的墙肢截面高度 hw 与厚度 bw 之比小于 5 时均称为小墙肢，其中当 hw 与 bw 之比不大于 3 时，宜按框架柱进行截面设计，轴压比、剪压比和箍筋体积率按相应抗震等级框架柱。 2.2 剪力墙的具体结构设置 多高层的那些建筑是要有很好的空间的工作能力的，剪力墙的布置是需要双向的，从而组成空间的结构，尤其是抗震的防御区，更要免除单向的剪力墙布置的结构，最好是保证两个方向的刚度接近，剪力墙平面上

4、分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物中心尽量接近。以减小扭转效应。必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。剪力墙抗侧刚度大，结构自振周期短，所受水平地震作用较大，对结构不利，可充分利用剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大的能力，尽量减薄纵横墙体的厚度，或采用“主次结构”加大墙体的间距，减少墙体数量，以降低结构的抗侧移刚度，减轻结构重量，减少墙体的水平地震剪力和弯矩。剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩。当梁高大于 2 倍墙厚时，梁端弯矩可能会影响平面外的安全，所以要使用适当的办法，以确保安全，如果楼面梁的截面小

5、，可以把结构设计成铰接或半刚接，这样可以适当的减少墙肢平面外弯矩。 3、剪力墙结构的厚度和配筋问题 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于 3 时可按柱设计，当墙肢长与肢宽之比在 3 到 5 之间时可视为异形柱，按双向受压构件设计。 3.1 剪力墙结构的厚度 按抗震规范 6.4.1 条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不应小于 200mm，且不宜小于层高的 1/16，其他部位不应小于 160mm，当墙端头无翼墙或暗柱时不宜小于层高的 1/12。这些规定对于八度地震区的多层及低高层剪力墙结构显得不够合理，例如 515 层

6、的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋，但只因底部功能要求 3.9m 层高，墙厚就得 240mm，若业主要求室内视野开阔，不设外纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或端柱，层高为 55.5m 时，则墙厚需要 320350mm，显然不合理。故像这样的特殊情况的高层建筑应该通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，确保整体的连结从而减小墙的厚度。 3.2 墙体的配筋率在砼规11.7.14 条文强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应0.25%；部分框支剪力墙

7、底部加强部位的配筋率不应0.3%。这在高层或者较长的剪力墙结构中是合理的，然而这样的结构对于低矮的短小的剪力墙是不适用的，具体的设计中如果建筑物很长的时候，是需要适当的加大水平分布筋的配筋数量的，尤其是梁部位那些敏感的地方更要增加。 4、剪力墙的边缘构造 4.1 结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差；计算分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性。因此，在矩形墙两端设边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性，还能防止剪力墙发生水平剪切滑动，提高抗剪能力，从 89 规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙(柱)、转角墙(柱)，也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的

8、抗震措施。 4.2 从 2002 年开始实施的建筑结构规范，根据结构类型及受力状况，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘，按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位要求分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。 5、连梁设计 5.1 连梁的作用 实际的剪力墙的结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在水平力的复合作用下，使墙肢弯曲，这样连梁的端部就会产生转角，造成连梁内力的出现。这样会对墙肢有着一定的约束的限制，从而可以改善墙肢的受力情况，所以连梁对剪力墙结构是比较重要的。 5.2 连梁设计的解决措施 在带有连梁设计的剪力墙结构中，其跨高和截面的大小受到很多因素影响，一旦设计的不合理就会影响连梁

9、的实际承载力或者造成截面与设计的需求不符的情况，所以设计的时候需要考虑几点： 5.2.1 对连梁的刚度进行折减。连梁由于跨高比较小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减小，内力重分布。因此，在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。通常，设防裂度低时可少折减一些（6、7 度时可取 0.7） ，设防裂度高时可多折减一些（8、9 度时可取 0.5） ，但折减系数不宜小于 0.5，以保证连梁承受

10、竖向荷载的能力。 5.2.2 增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度。增加剪力墙洞口的宽度，即增加连梁跨度，和减小连梁高度，其目的都是减小连梁刚度，同时由于减小了结构的整体刚度，也就减小了地震作用的影响，使连梁的承载力有可能不超限。 5.2.3 增加剪力墙的厚度。可以增加剪力墙实际的厚度，这就是增加连梁截面的具体宽度，这样的增加之后，一方面可以加大结构整体的刚度，从而使地震所造成的内力加大，另一方面连梁承载力和其宽度是正比的关系，一旦剪力墙的厚度增加，地震时产生的内力不能依照墙的厚度加大的比例逐渐的分给剪力墙，是小于这个比的，所以这样会造成连梁的抗剪承载力超限的情况。所以实际需要按照具体的情况和设计的需要进行相应的解决办法，以便做到最好的保证剪力墙效果的发挥，保证建筑的质量和安全。 参考文献 1齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计J.黑龙江科技信息，2011. 2吕瑞孝，姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点J.科技信息，2011. 3袁小玲.浅谈高层建筑结构设计的要点J.科技信息，2011.