论文部分内容阅读
摘要：剪力墙又被称为抗风墙或抗震墙，其结构具有刚度较强、整体性能完善、抗震能力好等优势，在建筑结构设计中应用较为广泛。本文简要在论述了剪力墙结构含义、特点、类型的基础上，对其结构设计原则作出说明，并对剪力墙结构在建筑结构设计中应用进行有关分析研究，旨在为建筑结构设计方案的制定提供可参考的依据。
关键词：剪力墙结构；建筑结构设计；应用分析
将钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构包含侧移较小、抗震性能完好、抗侧刚度大等诸多优势，因而被应用于不同风格类型的建筑结构设计中，特别是在高层建筑结构设计方面发挥出良好的应用效果。所以，分析剪力墙结构特点、种类以及设计原则具有十分重要的研究意义，有利于其在建筑设计中进一步推广与应用。
1.剪力墙结构的含义、特点及种类
1.1剪力墙结构的含义
我们通常所说的剪力墙，就是建筑物墙肢的截面高度与其厚度的比值在5到8之间的墙体。在高层建筑结构设计时，应综合剪力墙结构和短肢剪力墙结构，来完成结构设计方案。对于这种结构的抗震设计，规定墙体受到的底部地震倾覆力矩应不低于结构底部受到的总地震倾覆力矩的50%。还有，如果遇到墙体较少的情况其受到的地震倾覆范围能够降至15%到40%。
1.2剪力墙结构的特点
在建筑设计中采用剪力墙结构能够增加整体结构的刚度，使得结构具有侧移较小、抗侧刚度高、抗震性能好、室内墙面较为平整等优点，剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（自重）、抵抗水平荷载（风、地震等）。剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造，还有成本造价较高，且施工工序较为繁杂。
1.3剪力墙的种类
1.3.1实体墙
剪力墙中并未进行开洞或者开洞面积很小的墙体，就是实体墙。这种墙体的受力特征变现在墙体的弯矩图方面，不会出现反弯点和突变现象。
1.3.2整体小开口类型的剪力墙
这种墙体的开洞面积保持在总体面积的15%以内，其受力特征表现为墙体弯矩图不会出现反弯点，然而会在连梁位置产生突变。
1.3.3双肢或多肢的剪力墙
这种墙体的开洞较大或者洞口呈列状分布，其受力特点与整体小开口的剪力墙受力情况相仿。
1.3.4壁式框架剪力墙
此种类型的剪力墙具有面积较大的洞口，墙体的线刚度和连梁的线刚度相接近。其受力特点表现为：弯矩图中处在楼层的位置会出现突变，还会在建筑不少楼层中间产生反弯点。
2.建筑结构设计中对剪力墙结构设计的原则
在对剪力墙进行结构设计的过程中，并不能盲目而随意地对其进行设计，即应该遵循相应的设计原则，借以确保结构设计科学、合理、规范，实现剪力墙结构优化设计的目标。
2.1建筑楼层之间最小系数的调整原则
在对建筑剪力墙结构进行设计的时候，应该将以下内容当作设计的先决条件：剪力墙所承受的第一振型底部地震倾覆力矩应该在所规定的最小系数范围内。在遵循上述条件的基础上，结构设计工程师应该最大程度地降低建筑结构设计中剪力墙的布置量，借以减轻结构自身重力和增强整体结构的抗震能力。具体措施为最好选用大开间的剪力墙，使得结构抗侧刚度进一步增加，从而将楼层的最小剪力不低于设计规范限值，还可以大幅度减少相关建筑工程项目的成本造价。
2.2建筑楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
在对一般的建筑结构进行设计时，其设计重点内容为相邻楼层之间的扭转变形以及剪切变形。对剪切变形的控制大都将竖向构件数目大小当作衡量依据，然而这项数目是保持在一定范围内的，如果竖向构件的数量超过设计标准值，就会引发剪重比偏大，使得结构设计出现不合理的现象，还会加大结构的扭曲变形，并不能达到楼层间位移的设计要求。因此，在建筑剪力墙结构设计过程中，应该尽可能地降低结构的扭曲变形作用，仅仅凭借竖向构件刚度的提高并不能完成对楼层之间与层高之比的有效调整。
2.3 剪力墙结构连梁超限的调整原则
对于跨高比不高于2.5的剪力墙连梁，易于发生剪力以及弯矩处于设计规定范围之外的现象，因而通常规定剪力墙连梁具备的跨度比适宜在2.5之上。若跨高比超过5，对连梁结构则应该根据框架梁来开展设计工作；当跨高比处在5到6范围时，在连梁刚度不进行相关折减的情况下，就会使剪力或者弯矩超出设计规范限值。这就需要设计剪力墙结构时，应该坚持连梁超限的调整原则，在确保跨高比、剪力、弯矩等科学合理的同时，还能起到节省建筑工程投资的功效。
3.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
3.1剪力墙结构平面布置
因为剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力大多由钢筋混凝土墙承受，所以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置。当建筑结构为矩形、L形、T形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；三角形及Y形平面可沿三个方向布置；正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置；单片剪力墙的长度不宜过大：长度很大的剪力墙，刚度很大将使结构的周期过短，地震力太大不经济实用；剪力墙处于受弯工作状态时，才能有足够的延性，因而剪力墙应当是高细的，如果剪力墙太长，就会形成低宽剪力墙，容易出现受剪破坏，剪力墙呈脆性，不利于抗震。对于剪力墙布置数量的确定，应该在设计方案中充分体现，以对称、均匀、数量适合为宜；可采取适当减少剪力墙厚度、缩短连梁的高度、加大建筑门窗洞口宽度等有效措施来调整剪力墙结构的整体刚度。
3.2剪力墙结构竖向布置
一是剪力墙结构设计时应在整个建筑结构的竖向连续，上到楼层顶端，下到建筑底部，在中间楼层仍然要保持连续性，如果剪力墙结构不连续，就有可能导致结构刚度突变，对结构抗震产生负面影响；二是在楼层顶层减少部分剪力墙时，要对其它的剪力墙在构造上适当加强；三是在建筑底层减少部分剪力墙时，最好设置转换层；四是为消除刚度突变现象，就可以将剪力墙厚度根据阶段变化，每次厚度减小宜为50-l00mm， 不宜过大，使墙体刚度均匀连续改变，厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层；五是当剪力墙厚度出现变化时，应该在建筑结构两侧一同内收，而建筑外墙及电梯间墙只单面内收。
3.3剪力墙的结构优化
在优化剪力墙结构的设计中，为了使受力达到均衡，应当进行有效恰当的优化设计。首先应该考虑到工程的造价和安全性，合理调整剪力墙的布置，促进建筑结构设计中剪力墙结构的优化。在工程的实施中，将含钢量控制在一定范围内，既不损害建筑的安全性也能充分发挥原材料的最大用途是优化设计的最佳方案。
4.结论
总之，在现阶段我国建筑行业不断兴起以及建设施工技术高速进步的形势下，为尽量体现建筑结构的各项功能，就应该把剪力墙结构设计的功用充分融入到建筑结构设计当中，促使建筑结构更加新颖、科学、经济、合理，从而推动着我国建筑行业稳健发展。
参考文献
[1]潘帅.高层建筑剪力墙结构设计实例探讨[J].科技致富向导，2013（6）
[2]白海林.高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨[J].科技与企业，2013（3）
[3]周杨.浅析高层混凝土建筑抗震结构设计[J].建筑知识：学术刊，2013（2）
[4]储园园.浅谈短肢剪力墙结构在小高层建筑中的设计与应用[J].科学与财富，2013（2）
[5]陈锐.框架剪力墙结构建筑施工技术[J].建筑知识：学术刊，2013（1）
关键词：剪力墙结构；建筑结构设计；应用分析
将钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱，能承担各类荷载引起的内力，并能有效控制结构的水平力，这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构包含侧移较小、抗震性能完好、抗侧刚度大等诸多优势，因而被应用于不同风格类型的建筑结构设计中，特别是在高层建筑结构设计方面发挥出良好的应用效果。所以，分析剪力墙结构特点、种类以及设计原则具有十分重要的研究意义，有利于其在建筑设计中进一步推广与应用。
1.剪力墙结构的含义、特点及种类
1.1剪力墙结构的含义
我们通常所说的剪力墙，就是建筑物墙肢的截面高度与其厚度的比值在5到8之间的墙体。在高层建筑结构设计时，应综合剪力墙结构和短肢剪力墙结构，来完成结构设计方案。对于这种结构的抗震设计，规定墙体受到的底部地震倾覆力矩应不低于结构底部受到的总地震倾覆力矩的50%。还有，如果遇到墙体较少的情况其受到的地震倾覆范围能够降至15%到40%。
1.2剪力墙结构的特点
在建筑设计中采用剪力墙结构能够增加整体结构的刚度，使得结构具有侧移较小、抗侧刚度高、抗震性能好、室内墙面较为平整等优点，剪力墙的主要作用是承担竖向荷载（自重）、抵抗水平荷载（风、地震等）。剪力墙结构中墙与楼板组成受力体系，缺点是剪力墙不能拆除或破坏，不利于形成大空间，住户无法对室内布局自行改造，还有成本造价较高，且施工工序较为繁杂。
1.3剪力墙的种类
1.3.1实体墙
剪力墙中并未进行开洞或者开洞面积很小的墙体，就是实体墙。这种墙体的受力特征变现在墙体的弯矩图方面，不会出现反弯点和突变现象。
1.3.2整体小开口类型的剪力墙
这种墙体的开洞面积保持在总体面积的15%以内，其受力特征表现为墙体弯矩图不会出现反弯点，然而会在连梁位置产生突变。
1.3.3双肢或多肢的剪力墙
这种墙体的开洞较大或者洞口呈列状分布，其受力特点与整体小开口的剪力墙受力情况相仿。
1.3.4壁式框架剪力墙
此种类型的剪力墙具有面积较大的洞口，墙体的线刚度和连梁的线刚度相接近。其受力特点表现为：弯矩图中处在楼层的位置会出现突变，还会在建筑不少楼层中间产生反弯点。
2.建筑结构设计中对剪力墙结构设计的原则
在对剪力墙进行结构设计的过程中，并不能盲目而随意地对其进行设计，即应该遵循相应的设计原则，借以确保结构设计科学、合理、规范，实现剪力墙结构优化设计的目标。
2.1建筑楼层之间最小系数的调整原则
在对建筑剪力墙结构进行设计的时候，应该将以下内容当作设计的先决条件：剪力墙所承受的第一振型底部地震倾覆力矩应该在所规定的最小系数范围内。在遵循上述条件的基础上，结构设计工程师应该最大程度地降低建筑结构设计中剪力墙的布置量，借以减轻结构自身重力和增强整体结构的抗震能力。具体措施为最好选用大开间的剪力墙，使得结构抗侧刚度进一步增加，从而将楼层的最小剪力不低于设计规范限值，还可以大幅度减少相关建筑工程项目的成本造价。
2.2建筑楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
在对一般的建筑结构进行设计时，其设计重点内容为相邻楼层之间的扭转变形以及剪切变形。对剪切变形的控制大都将竖向构件数目大小当作衡量依据，然而这项数目是保持在一定范围内的，如果竖向构件的数量超过设计标准值，就会引发剪重比偏大，使得结构设计出现不合理的现象，还会加大结构的扭曲变形，并不能达到楼层间位移的设计要求。因此，在建筑剪力墙结构设计过程中，应该尽可能地降低结构的扭曲变形作用，仅仅凭借竖向构件刚度的提高并不能完成对楼层之间与层高之比的有效调整。
2.3 剪力墙结构连梁超限的调整原则
对于跨高比不高于2.5的剪力墙连梁，易于发生剪力以及弯矩处于设计规定范围之外的现象，因而通常规定剪力墙连梁具备的跨度比适宜在2.5之上。若跨高比超过5，对连梁结构则应该根据框架梁来开展设计工作；当跨高比处在5到6范围时，在连梁刚度不进行相关折减的情况下，就会使剪力或者弯矩超出设计规范限值。这就需要设计剪力墙结构时，应该坚持连梁超限的调整原则，在确保跨高比、剪力、弯矩等科学合理的同时，还能起到节省建筑工程投资的功效。
3.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
3.1剪力墙结构平面布置
因为剪力墙结构中全部竖向荷载和水平力大多由钢筋混凝土墙承受，所以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置。当建筑结构为矩形、L形、T形平面时，剪力墙沿两个正交的主轴方向布置；三角形及Y形平面可沿三个方向布置；正多边形、圆形和弧形平面，则可沿径向及环向布置；单片剪力墙的长度不宜过大：长度很大的剪力墙，刚度很大将使结构的周期过短，地震力太大不经济实用；剪力墙处于受弯工作状态时，才能有足够的延性，因而剪力墙应当是高细的，如果剪力墙太长，就会形成低宽剪力墙，容易出现受剪破坏，剪力墙呈脆性，不利于抗震。对于剪力墙布置数量的确定，应该在设计方案中充分体现，以对称、均匀、数量适合为宜；可采取适当减少剪力墙厚度、缩短连梁的高度、加大建筑门窗洞口宽度等有效措施来调整剪力墙结构的整体刚度。
3.2剪力墙结构竖向布置
一是剪力墙结构设计时应在整个建筑结构的竖向连续，上到楼层顶端，下到建筑底部，在中间楼层仍然要保持连续性，如果剪力墙结构不连续，就有可能导致结构刚度突变，对结构抗震产生负面影响；二是在楼层顶层减少部分剪力墙时，要对其它的剪力墙在构造上适当加强；三是在建筑底层减少部分剪力墙时，最好设置转换层；四是为消除刚度突变现象，就可以将剪力墙厚度根据阶段变化，每次厚度减小宜为50-l00mm， 不宜过大，使墙体刚度均匀连续改变，厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层；五是当剪力墙厚度出现变化时，应该在建筑结构两侧一同内收，而建筑外墙及电梯间墙只单面内收。
3.3剪力墙的结构优化
在优化剪力墙结构的设计中，为了使受力达到均衡，应当进行有效恰当的优化设计。首先应该考虑到工程的造价和安全性，合理调整剪力墙的布置，促进建筑结构设计中剪力墙结构的优化。在工程的实施中，将含钢量控制在一定范围内，既不损害建筑的安全性也能充分发挥原材料的最大用途是优化设计的最佳方案。
4.结论
总之，在现阶段我国建筑行业不断兴起以及建设施工技术高速进步的形势下，为尽量体现建筑结构的各项功能，就应该把剪力墙结构设计的功用充分融入到建筑结构设计当中，促使建筑结构更加新颖、科学、经济、合理，从而推动着我国建筑行业稳健发展。
参考文献
[1]潘帅.高层建筑剪力墙结构设计实例探讨[J].科技致富向导，2013（6）
[2]白海林.高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨[J].科技与企业，2013（3）
[3]周杨.浅析高层混凝土建筑抗震结构设计[J].建筑知识：学术刊，2013（2）
[4]储园园.浅谈短肢剪力墙结构在小高层建筑中的设计与应用[J].科学与财富，2013（2）
[5]陈锐.框架剪力墙结构建筑施工技术[J].建筑知识：学术刊，2013（1）