1、剪力墙结构设计分析研究摘 要：剪力墙的正式名称是结构墙，由于主要承受水平力，因此俗称剪力墙。本文简单介绍了剪力墙结构设布置要求和计算要点，并结合作者实际经验，提出了一些剪力墙结构的设计要点。 关键词：剪力墙；结构；设计 Abstract: The formal name of shear wall is structural wall, mainly due to lateral force, therefore, commonly known as shear wall. This paper briefly introduces the shear wall structure arran
2、gement and calculation points, combined with the authors practical experience, put forward some key points of shear wall structure design. Key words: shear wall; structure; design 中图分类号:TB482.2 文献标识码：A 文章编号： 1 剪力墙结构布置的要求 剪力墙结构中，剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置；抗震设计的剪力墙结构，应避免仅单向有墙结构布置形式，使其具有较好的空间工作性能，两个受力方向的抗侧刚度接近
3、。剪力墙墙肢截面宜简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，剪力墙门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确墙肢和连梁。避免剪力墙脆性破坏。长剪力墙宜开设洞口（用砌体填充） ，将其分成长度较均匀的若干墙段，墙段要采用弱梁连接，每个独立墙段总高度与其截面高度之比不应小于 2，墙肢截面高度不宜大于 5m。剪力墙自下到上连续布置，避免刚度突变。控制剪力墙平面外的弯矩，保证剪力墙平面外的稳定性。 2 剪力墙结构设计的计算要点 2.1 计算的一般要求 （1）在剪力墙的计算中，所选的分析模型应能较准确地反映结构中各构件的实际受力情况，以及符合三维空间的分析软件对整体进行分析，并对计算的结果进行分析判断。 （2）在进
4、行剪力墙的抗震计算时，计算单向地震时应考虑偶然偏心的影响。对于 B 级高度的建筑，宜考虑平扭耦联计算结构中的扭转效应，对于多塔楼的结构振型数不宜小于塔楼数目的 9 倍，在计算振型数时，应当使振型的参与质量至少占总质量的 90%。同时应采用弹性时程分析法进行补充计算，必要时宜采用弹塑性时程分析法补充计算。 （3）在进行带转换层建筑的计算时，应采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算，并按应力进行配筋设计校核。当上部剪力墙与转换梁不对中时，必须手算上部竖向荷载作用对转换梁产生的扭矩，该扭矩引起的剪力非常大，整体计算一般是没有计算梁扭矩的功能。 2.2 计算中内力的调整 （1）在抗震设计时，为实现强
5、剪弱弯的设计原则，剪力设计值应由实配受弯钢筋反算得到，为了设计方便，高规 7.2.6 条规定了，把计算组合的剪力乘以增大系数得到设计剪力。对于短肢剪力墙加强层以外的楼层，仍需乘以增大系数。 （2）有转换层的高层结构，建筑的框支柱承受的地震剪力不同，应按照规范的要求取不同的标准值；转换层结构中的薄弱层地震剪力应当乘以 1.15 的增大系数，并应符合楼层的最小地震剪重比的要求。 （3）落地剪力墙的其他部位的弯矩调整，应当按照不同的截面组合计算的弯矩值，乘以相应的增大系数；同时，底部的加强部位应进行剪力的调整，按照各个截面的剪力计算值，再乘以相应的增大系数。 3 剪力墙结构的设计要点 高层建筑最主要
6、的受力构件包括剪力墙、框架柱、梁和楼板。剪力墙在建筑中承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载。当高层建筑的受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时，即形成所谓的剪力墙体系。剪力墙建筑结构的设计应从以下几个方面考虑： 3.1 剪力墙合理定位 剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置；对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。 （1）对一般的矩形、L 形、T 形等平面则沿着两条轴线的方向进行布置。 （2）对于部分 j 角形平面、Y 形平面则可以沿其三个轴线方向布置。（3）对正多边形，圆形及弧形平面可沿径向及环向布置。总之剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面
7、结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，可以选用经验公式 T=（0.050.06）n，其中n 为结构层数。公式计算出来的 T1 值与搭模计算的周期 T2 相比较，TIT2 则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。 3.2 剪力墙厚度确定 高层建筑混凝土结构技术规程中对剪力墙的截面尺寸具体规定如文献 f“
8、 ：按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的 116，且不应小于 200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的 l20，且不应小于 160mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的 120，且不应小于 160mm，其它部位不应小于层高或剪力墙的 125，且不应小于 180mm。 ” 3.3 剪力墙中大墙肢处理 剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙（高宽比大于 2）很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的高宽比均大于2，可以通过
9、开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，存在较少的长度大于 8m 的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分由这些大墙肢来承受。在发生地震特别是超烈度等强烈震动时，最容易受到破坏的便是这些大墙肢。小墙肢因没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏结构。为避免这种不利现象的发生，对于超过 8m 的墙肢长度，可以采取以下两种处理方法：开施工洞：开施工洞即在施工时墙上留洞，完工时砌填填充墙，把长墙肢分成短墙肢。开计算洞：是指在进行结构计算时设有洞，开始施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式，可以加
10、强其它小墙肢的配筋能力，主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的项目。 3.4 约束边缘构件箍筋的设置 约束边缘构件分为“阴影部分”和“非阴影部分” ，对于“阴影部分”规范中对竖向钢筋和箍筋或拉筋的配置都有较明确的要求，设计中易于理解和执行。但对于“非阴影部分”仅规定其箍筋配箍特征值为“阴影部分”配箍特征值的一半，但箍筋或托筋沿竖向的间距及竖向钢筋应如何配置并未做出具体规定，因此，目前在 1=程设计中做法比较混乱。而竖向钢筋可在箍筋交叉点处按剪力墙竖向分布筋直径设置。同时还应注意，为了充分发挥约束边缘构件的作用，在剪力墙边缘构件范围内箍筋的长短边之比不宜大于 3，相邻两个箍筋之间宜相互搭接 l，3
11、 箍筋长边的长度。 3.5 剪力墙墙身钢筋的分布及构造要求 高规中规定一般剪力墙竖向和水平分布筋的配筋率，在一、二、三级抗震下设计时不应低于 0.25，而对于四级抗震设汁和非抗震设计时则不应低于 0.20070。 3.6 剪力墙连梁超筋的处理 剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋，实质是剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位，一般剪力墙结构中，在总高度的 1/3 左右的楼层；平面中当墙段较长时，多在其中部的连梁；剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时，高规7.2.25 条给出了如下处理方法： （1）减小连梁的截面高度。 （2）抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及
12、剪力可进行塑性调幅。 （3）当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋计算。当第 l、2 种措施不能解决问题时，可采用第 3 种措施来处理，即假定连梁在大震下破坏，不再约束墙肢。另外，可在易超筋的部位，连梁按铰接处理进行整体计算，但应注意结构层间位移比尚需满足规范要求。 4 结语 剪力墙结构因其抗侧刚度大，能有效地减少侧移，且具有较好的抗震性能，因而被广泛应用于多层和高层钢筋混凝土建筑中。合理的进行剪力墙的设计，能够最大程度发挥剪力墙的优点，使限制因素的作用减小，提高剪力墙的应用效率。
