剪力墙的结构设计

剪力墙的结构设计（共12篇）

剪力墙的结构设计 篇1

这几年住宅建筑的形式变化的很快, 其中发展最快的是多层建筑, 这种建筑的楼层不算很高, 内部设施简介, 能够满足人们最基本的生活要求, 是施工建筑的重要方面, 但是应当看到传统的结构设计有许多欠缺, 内部材料外露, 结构死板低劣等情况使得传统的建筑形式被逐渐淘汰, 代之而起一些新技术, 例如“短肢剪力墙结构”此结构能够很好的杜绝传统结构的弱点, 并且利用到相关辅助方法后能够达到减轻重量, 施工快捷的目的, 目前收到了广泛的欢迎。

1 剪力墙布置

对剪力墙的布局方面应当考虑到技术的因素和政策的因素, 本文着重说明前一点应当具备的能力和素质。例如柱和梁的位置把握和材质把握。

1.1 双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑的期待内部有足够的空间, 越大越好, 所以在剪力墙的分布和控制上采用双向分布, 带来空间的最大化, 并且这种布局有利于提升抗震等级, 结构的平衡, 在沉降方面和稳定性方面都有增强的效果。

另一方面, 剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大, 为充分利用剪力墙的能力, 减轻结构重量, 增大剪力墙结构的可利用空间, 墙不宜布置太密, 使结构具有适宜的侧向刚度。

1.2 竖向刚度均匀

剪力墙的方位布局和抗侧刚度会相互影响, 如果高度的稳定性不够, 就可能在某一点的刚度不达标, 总体不平均, 所以在剪力墙布局的时候应当注意均匀布置, 上下能够连接, 混凝土的硬度可以随着上下的高度而改变, 或者对墙肢的数量做出调整, 这样能够条件康策刚度。

1.3 墙肢高宽比

长度较长而宽度较小的剪力墙在设计施工的时候形状往往采用弯曲的模式。这样一来受力后由更大的缓冲余地, 减少剪力造成伤害的情况。高和宽的比例应当大于二。为了满足这个比例, 可以通过开洞的方法来调节单位面积的墙壁能达到这个标准, 这种单位面积的墙壁被称为独立墙段。其构成形式比较灵活。可以是一个整体, 也可以是联肢墙。

1.4 剪力墙洞口的布置

剪力墙的洞口有一定的物理力学原理, 所以, 应当充分利用好, 使之质量坚固且耐受性能好, 要从下面几方面说起:

1.4.1 洞口的形状要均匀规整, 洞口与洞口之间上下左右对齐,

并按照目前较为广泛的布置模式作为参考, 保证安全性, 墙肢的刚度应当平均, 不可相距过大, 相差较大是不可取的。

1.4.2 对于错洞剪力墙和叠合错洞墙, 二者都是不规则开洞的

剪力墙, 其应力分布复杂, 容易造成剪力墙的薄弱部位, 常规计算无法获得其实际内力, 构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小, 甚至叠合, 不仅墙肢不规则, 洞口之间形成薄弱部位, 叠合错洞墙比错洞口墙更为不利, 设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时, 应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构。

1.4.3 一些洞口根据设计需要形状不是很规范, 应当进行几何

原理和力学之间的关系计算。现在利用的计算方法是平面有限元, 这种方法也有缺陷, 但是现在来说是最有效的方法。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时, 应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断, 必要时应进行补充计算和校核。

1.5 剪力墙和加强部位

1.5.1 有塑性铰的地方应当注意强度的提升, 但不能所有地方

都提升, 例如剪力墙顶部, 运行设备附近的墙体不能如此, 之所以这样处理是强调塑性铰处刚度的必要和特殊性。而加以区分于冷热变化处的加强。

1.5.2 塑性铰需要有足够的分散力来承担, 对于可能出现现象

的部位着重加强养护, 从材料和结构方面都要多做努力, 主要目的是抗击压力和变形。

1.5.3 为安全起见, 设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大, 抗

震设计时, 一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值, 当剪力墙高度超过150m时, 为避免加强区太高, 其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。

2 短肢剪力墙设计要求

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙, 一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。当截面高度与厚度之比小于3时, 应按柱计算 (当形成异型柱时, 则应按异型柱的要求设计, 但高层建筑中不允许采用异型柱框架结构) , 至于剪力墙高度与厚度之比大于3、又小于5的剪力墙, 实际上也是短肢剪力墙, 由于它们更弱, 可以提出不宜采用小于5的墙肢, 对这种小墙肢的轴压比应修予更严格的限制, 因此即使采用短肢剪力墙, 也要尽可能使墙肢截面高度与厚度之比大于5。

近年兴起的短肢剪力墙结构, 有利于住宅建筑布置, 又可进一步减轻结构自重, 应用逐渐广泛。但是由于短肢剪力墙抗震性能较差, 地震区应用经验不多, 考虑高层住宅建筑的安全, 其剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短, 可以对短肢剪力墙的应用范围应在设计中加以限制, 并采取一些加强措施。

2.1 应用范围

高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计时应注意:短肢剪力墙较多时, 应布置筒体 (或一般剪力墙) , 形成短肢剪力墙与筒体 (或一般剪力墙) 共同抵抗水平力的剪力墙结构;其次, 具有较短肢剪力墙的墙的剪力墙结构最大适用高度应比规范中剪力墙结构的规定值适当降低, 7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m;第三, 对于B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑, 即使设置筒体, 也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构;第四, 如果在剪力墙结构中, 只有个别小墙肢, 不属于这种短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。

2.2 加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

2.2.1 为限制过多的剪力墙的数量, 在抗震设计时, 筒体和一般

剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩50%。

2.2.2 抗震设计时, 短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的

剪力墙的抗震等级提高一级采用;目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。

2.2.3 对于短肢剪力墙截面最小厚度, 无论抗震还是非抗震设

计, 其厚度都不应小于200mm;对于非抗震设计, 除要求建筑最大适用高度适当降低外, 对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。

总结说来。剪力墙洞口的布局应当遵循上下左右的均衡一致, 一来方便计算, 二来较为规则整齐, 稳固性好, 复杂的洞口设置尽量不取, 利用短肢剪力墙的优势并调控好部位, 结构的设计与方法间相互配合促进。

参考文献

[1]吕文, 钱稼茹.基于位移延性剪力墙抗震设计[M].建筑结构学报, 1999.3.[1]吕文, 钱稼茹.基于位移延性剪力墙抗震设计[M].建筑结构学报, 1999.3.

[2]高层建筑混凝土结构技术规程.中国建筑工业出版社.[2]高层建筑混凝土结构技术规程.中国建筑工业出版社.

[3]袁端眼, 虞焕新.工程结构[M].同济大学出版社.[3]袁端眼, 虞焕新.工程结构[M].同济大学出版社.

剪力墙的结构设计 篇2

剪力墙结构的特点有哪些?

剪力墙结构是利用建筑的内墙或外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构，剪力墙一般为钢筋混凝土墙，高度和宽度可与整栋建筑相同，

因其承受的主要再载是水平荷载，使它受剪受弯，所以称为费力墙，以便与一般承受垂直荷载的墙体相区别。剪力墙结构的侧向刚度很大，变形小，既承重又围护，适用于住宅和旅游等建筑。国外采用剪力墙结构的建筑已达70层，并且可以建造高达100~150层的居住建筑。由于剪力墙的间距一般为3~8m，使建筑平面布置和使用要求受到一定限制，对需要较大空间的建筑通常难以满足要求。剪力墙结构可以现场捣制，也可预制装配。装配式大型墙板结构与盒子结构，就其实质也是剪力墙结构。

剪力墙的结构设计 篇3

关键词：建筑结构；设计；剪力墙；布置

引言

随着城市建设的加快，城市高层的建筑不断矗立，其建筑剪力墙结构设计的合理性和安全性被人们所重视，剪力墙本身的刚度较大，整体性也较好。剪力墙能够具有良好的抗震性能，同时它的价格成本也比较低廉，因而被广泛地应用于高层混凝土建筑中。在人们对建筑设计要求越来越高的背景下，加强剪力墙的应用，加强对剪力墙结构的研究具有重要意义。

1.剪力墙结构的概述

在实际工作过程中，我们认识到的剪力墙主要指的是那种在建筑物中竖向承载重构件主要由墙体承担，同时还承担着竖向荷载以及水平地震作用的一种墙体。通常情况下剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙。针对剪力墙的布置首先要能够满足建筑本身的平面布置和结构布置的要求。相较于框架结构，剪力墙结构本身具有更好的抗侧力能力。因而这样的结构适用于高层建筑物中。

剪力墙结构既有优点又有缺点，优点是它本身的侧向刚度较大，缺点是间距要受到限制。这样一种建筑结构是不适合布置在大空间的公共建筑中的。在剪力墙设计过程中有一个问题需要引起我们的注意，那就是对于单片剪力墙进行设计的时候要避免长度过大。剪力墙的长度如果过大的话就会造成一系列问题，剪力墙长度过大，周期就会变短，如果地震力太大的话就很不划算。此外剪力墙长度过大且高细的时候，剪力墙本身就会呈现出脆性，这对于抗震是非常不利的。一般情况下，在设计过程中，如果剪力墙本身的长度过长时就需要用楼板或者是小连梁把它分成若干墙段。墙度高宽比不得小于2，只有这样才能保证设计质量。

2.剪力墙结构的布置

正如上文所述剪力墙结构本身要承受竖向荷载。竖向荷载本身是由结构自重和楼面荷载通过楼面传递到剪力墙的。竖向荷载主要有两种表现形式： 一种表现形式是墙肢内的轴力，另一种就是连梁产生的弯矩。针对竖向荷载的计算主要是通过受荷面积来进行简单计算。针对水平荷载的计算主要是借助于计算机运用有限元的方式来进行科学计算。剪力墙结构设计的一个重要内容就是要科学估算受力情况，而后根据受力情况来进行合理布置。

在高层建筑中剪力墙结构本身应该是双向布置形成空间结构。剪力墙布置的关键在于要保证力的均衡。要通过把刚度中心与建筑物中心接近来避免出现扭转效应。在实际布置过程中我们会发现当剪力墙本身的抗侧刚度过大的时候就会造成自振周期的过大，此时工作人员可以通过加大墙体间距的方法来有效降低结构的抗侧移刚度。剪力墙的合理布置是关键。做好这项工作是提升高层建筑水平的重要措施。

3.剪力墙结构的设计

剪力墙结构的设计是一个系统的专业的过程，这一过程包含着多个步骤。因而在剪力墙结构设计之前必须要了解剪力墙结构设计的步骤。针对剪力墙结构的设计首先我们需要确定墙肢的长度和厚度； 其次是科学设计连梁；再就是合理设置边缘构件； 最后就是地震荷载以及各种内力、位移的计算。接下来就来详细分析这一过程。

1）墙肢长度和厚度的选择。上文详细分析了在剪力墙设计过程中剪力墙的长度是不宜过大的。因而我们需要高度重视墙肢长度的选择。通常情况下针对墙肢长度的选择不能超过8m。墙肢长度过长所造成的后果已如上文所述。

这一点是我们在设计过程需要引起格外重视的。一般情况下跨高比是要大于6 的。

针对墙体厚度的选取一个重要目标就是要能够保证剪力墙刚度和稳定性。一般的住宅建筑的填充墙厚度一般保持在200 mm，此时剪力墙也应该设置为200 mm。对于那些没有地下室高层住宅的设计一般基础埋深选择在2.5 m 以上，墙体高度是5.0m 以上，此时再按照1/16 的比例来确定墙厚就很有可能大于填充墙的厚度，这显然是不利于高层建筑的设计的。因而我们必须要采用专业的方法结合建筑实际情况，严格按照高层建筑设计技术规程来进行科学合理的设计。

2） 科学设计连梁。所谓连梁主要指的是连接墙肢与墙肢之间的梁。连梁本身不仅能够起到连接墙肢的作用，同时又由于在水平荷载作用下墙肢发生变形导致连梁产生内力，最终会使得连梁本身对墙肢产生约束作用。连梁对墙肢结构本身具有重要作用。我们必须要高度重视连梁的设计。

针对连梁的设计重点是要关注连梁的跨高比以及截面尺寸这两个指标。连梁刚度如果过大时就需要折减。针对剪力墙的设计我们根据有关标准是很难实现折减配置的，因而此时就需要通过允许其适当开裂从而把内力转移到墙体上从而来达到折减目的。在折减过程中有一个重要指标需要我们高度重视，这就是折减系数。一般情况下当防裂度较低时就需要少折减一些，防裂度高时就需要多折减一些。但是无论怎样折减，折减系数一般是不能小于0.5 的。只有不小于0.5才能保证连梁承受竖向荷载能力。在今后设计过程中必须要高度重视这一问题。此外为了减小连梁刚度可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式来实现。结构整体刚度的减小，地震的作用也将会减小，因而连梁承载力也就有可能不超限。混凝土等级的提升，在实际设计过程中提高混凝土等级就会有可能使得连梁的抗剪承载力不超限。总的来说设计人员需要根据建筑实际情况来进行针对性的调整。

3） 合理设置边缘构件。在剪力墙结构设计过程中边缘构件的设置是一个重要内容。从以往的经验我们可以看出有约束边缘构件的矩形截面剪力墙和无约束边缘构件剪力墙相比有着明显优势，极限承载力有了显著提升，比无约束的提升了40%。边缘构架通常分为约束边缘构件和构造边缘构件两种类型，这两种类型的边缘构件的应用需要根据实际情况来进行设置。一般情况下当墙体平均轴压比不小于规定值的多层房屋一般设置的是约束边缘构件。一、二级剪力墙底部加强部位以上的一般部位，三、四级和非抗震设计的高层建筑，底部加强部位，相邻上一层轴压比小于规定值的多层房屋剪力墙，均应设置构造边缘构件。总的来说就是要根据实际情况科学合理的进行设置。

4） 地震荷载以及各种内力、位移计算。在建筑剪力墙结构设计过程中如果主体结构本身布置简单，那么就可以运用空间协同平面框架来进行计算分析。当主体结构平面布置复杂的情况下就是采用空间分析程序来进行内力、位移分析。在实际设计过程中应坚持简化计算原则。在计算底盘的长宽的时候需要结合主体结构本身的长度和宽度来进行分析。一般情况下这两者是要成比例地来进行设计的。

4.结语

建筑结构设计是一项很重要的工作，做好这一项工作对于提升人们的生活水平具有重要意义。在建筑结构设计过程中，剪力墙结构的应用是一个重要环节，由于剪力墙结构本身具有多种优点，在建筑结构中能够有效地提升建筑物的抗震性能。因而加强对剪力墙的研究有重要意义。本文详细分析了剪力墙结构的概念，剪力墙的布置，最后分析了剪力墙的设计原则。在今后发展过程中应该不断加强对这些方面的研究，不断提升剪力墙设计水平。只有这样才能适应时代发展的要求。

参考文献：

[1]王国宏.浅谈高层剪力墙结构设计优化[J].江西建材，2013，33（5）.

[2]杨睿.刍议高层建筑剪力墙的连梁设计[J].山西建筑，2013，39（35）.

剪力墙的结构设计 篇4

1 剪力墙的结构设计及相关内容

1.1 结构设计的基本流程

我国从事建筑行业的人员比较多, 对于一些从事结构设计的设计师来说, 主要遵循的操作流程如下: (1) 根据使用者对该建筑物的基本功能需求以及该建筑物的结构和承载能力等相关特点设计, 设计的要点是保证建筑物既经济、实惠, 又功能齐全。 (2) 在框架剪力墙结构中, 剪力墙的布置水平和横向、竖向结构的部件组成需要满足建筑物在设计过程中所要求的基本条件。 (3) 依据相关经验判断剪力墙的结构尺寸, 并使用常规的设计软件计算建筑物内部所需要的内力。 (4) 查看计算出的数值是否符合我国建筑相关标准。一旦出现不满足的情况, 及时调整参数, 直到满足为止, 并在此基础上, 根据当地 (本文以新疆乌鲁木齐的地质条件为例) 的地质条件制订基础的设计方案。

框架结构的高度比较低 (不能够超过60 m左右) , 而框架剪力墙结构的高度比较高 (能够达到150 m左右) , 因此, 框架剪力墙结构中剪力墙的布置和结构优化显得尤其重要。

1.2 框架部分与剪力墙部分协同工作

框架剪力墙结构主要包括框架部分和剪力墙部分, 这两部分都具有承担水平荷载的作用。框架部分偏重于承担竖向荷载, 而剪力墙部分偏重于承担侧力构件部分的荷载。相关资料显示, 在水平荷载的作用下, 框架部分的建筑楼层越高, 其建筑层与层之间的位移会越来越小;相反, 剪力墙部分的建筑楼层越高, 其建筑层与层之间的位移会越来越大。因此, 框架剪力墙结构是通过楼板将框架部分与剪力墙部分连接起来, 从而使这两部分能够相互协作, 具体表现为在建筑楼层的高处一起变形, 起到抵抗水平荷载的作用。

2 剪力墙的最优布置研究分析

2.1 剪力墙的平面布置原则

框架剪力墙结构中剪力墙的平面布置原则为剪力墙的平面形状应比较简单, 规则比较对称, 刚度的分布比较均匀等, 从而能够减少承重力的偏向。框架剪力墙结构的主要设计方向是双向抗侧力结构体系, 主体之间结构部件体系之间的连接尽量少采用铰结方式。

2.2 剪力墙的最优布置原则

框架剪力墙结构中剪力墙的最优布置应该遵循以下几个原则: (1) 剪力墙应该与建筑物周围的电梯间或荷载比较大的部位对称, 并在抗震的裂缝处和伸缩裂缝处进行不同位置和不同方位的设计布置。由于乌鲁木齐地质条件具有三面环山、北部平原开阔、一级地势起伏悬殊等特点, 因此结构设计师在选择剪力墙的布置位置时要考虑到其本身所具有的特殊性, 比如在乌鲁木齐的山地处架设剪力墙。 (2) 当平面形状凹凸不平时, 结构设计师应该选择在平面凸起的部位布置剪力墙。例如, 乌鲁木齐的南部和东北部较高, 因此, 在布置剪力墙时应该重点选择南部和东北部这两个主要方向。 (3) 鉴于建筑功能的基本需求, 在布置相关剪力墙时要充分考虑到建筑物的基本功能, 当在横向和竖向上都无法满足剪力墙的布置时, 应该采用支撑的抗侧力结构布置, 尽量向接近竖向或横向的两个方向移动。 (4) 剪力墙的布置需要遵循基本的“对称、均匀”规则, 其刚度应接近单片的剪力墙, 较长的剪力墙应该布置在洞口和连梁处, 长度最好不要超过8 m。 (5) 在布置竖向的剪力墙时, 要充分考虑到墙体的中间结构部分。如果建筑物比较长, 不应该在建筑物的两端设置剪力墙。 (6) 纵向与横向之间的剪力墙应该呈现出封闭型或T形型式。 (7) 剪力墙的厚度一般不小于160 mm, 大约占建筑物楼层层高的5.1%.

3 结束语

综上所述, 由于现阶段我国一些重要城市的土地资源贫乏, 为了节省成本, 最大限度地利用好现有的资源, 设计好相关的框架剪力墙结构已成为结构设计师的主要目标。传统的工程设计主要依据的是以往的工作经验, 对于一些相类似的建筑工程设计, 设计师只是简单地模仿, 这既不利于建筑设计师思维的拓展, 也不利于经济效益和社会效益的最大化。因此, 应该加强对框架剪力墙结构中剪力墙的布置和结构优化研究, 以期为我国建筑业的可持续发展作出贡献。

参考文献

剪力墙的结构设计 篇5

剪力墙结构的布置有哪些具体要求?

⑴剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向或多向布置，不同方向的剪力墙宜分别连接在一起，

应尽量拉通，对直。已具有良好的空间工作性质⑵为充分利用剪力墙的能力，减轻结构自重。增大结构的可利用空间，剪力墙不宜布置得太密。⑶剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变。⑷剪力墙结构应具有延性，细高的剪力墙容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免发生脆性的剪力破坏。⑸剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列不值。⑹控制剪力墙平面外的弯矩。⑺高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。

高层建筑剪力墙结构设计的探讨 篇6

【摘 要】在现代化社会发展中，剪力墙的应用极为广泛，特别是在高层建筑结构中，已成为整个建筑领域关注的重要环节。也是建筑领域未来发展的主要目标。剪力墙结构设计作为高层建筑结构中的主要环节，做好其合理、科学布置与设计极为关键。

【关键词】高层建筑；剪力墙布置；结构设计；设计原则

在高层建筑的不断发展中， 我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下，还需要在建筑物的设计层面不断地追求更高的建筑设计理念与技术，引进新高规和新抗震规范的材料设备，紧密结合我国当前的实际情况，不断提高建筑工程设计水平，尽可能地发挥工程效益。

1.剪力墙布置

1.1双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑应有较好的空间工作性能，剪力墙结构应双向布置，形成空间结构。在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙.并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，墙不宜布置太密，应使结构具有适宜的侧向刚度。

1.2竖向刚度均匀

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响，剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

1.3墙肢高宽比

细高的剪力墙容易设计成受弯曲破坏的延性剪力墙.从而可避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中剪力墙结构应具有一定的延性，设计中墙的高宽应比不应小于2。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段，每个独立墙段可以是整体墙，也可以是联肢墙。

2.剪力墙结构技术指标的设计原则

剪力墙结构设计时，应充分发挥各抗侧力构件的作用，在确保安全的前提下做到经济合理，满足规范规定的各项技术指标，下面就结构设计中的几个重要技术指标调整原则简述如下。

（1）楼层最小剪力系数（剪重比）的调整原则在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下尽可能少布置剪力墙，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值（不小于限值）。这样能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入，同时降低工程造价。

（2）楼层层间最大位移与层高之比（位移）的调整原则规范规定多遇地震作用标准值产生的楼层最大的弹性层间位移在计算时，除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形，应计入扭转变形。由此可见，对于一般的高层建筑，重点是楼层间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的，但竖向构件足够多（剪重比偏大）而布置不合理，则会造成扭转变形过大，同样不能满足层间位移的要求。因此，对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小，而不能仅根据层间位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。

（3）结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比（周期比）的调整原则第一自振周期Tt之比（周期比）的调整原则《新高规》A、B级区分规定，结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高层建筑不应大于0.90，B级高层建筑不应大于0.85。限定周期比是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的扭转效应。在实际工程设计中，应将结构竖向构件尽可能沿建筑周边布置，降低结构中间构件的刚度，这样既可以提高结构的侧向刚度，同时又能较大幅度的提高结构的整体刚度。

3.剪力墙结构抗震设计的原则

（1）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，应避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙墙肢截面宜简单、规则，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大。剪力墙宜布置在房屋的端部附近、平面形状变化处、恒荷载较大处以及楼梯处。在平面布置上尽可能均匀、对称，以减小结构扭转。

（2）高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构：短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙）.形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。剪力墙的间距为了保证楼（屋）盖的侧向刚度，避免水平荷载作用下楼盖平面内弯曲变形，应控制剪力墙的最大间距。

从抗震性考虑，在一定范围内数量越多越好；从经济性考虑，数量太多会使结构刚度和自重很大，地震力和材料用量增大，造价提高，基础设计困难。因此，剪力墙的数量应适宜，结构设计时成片的剪力墙最好对称布置，遵循“均匀、对称、周边、分散”的原则，以取得比较理想的设计效果。

4.剪力墙连梁设计

4.1连梁的作用

在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在水平荷载作用下，墙肢发生弯曲变形，使连梁端部产生转角，从而使连梁产生内力，同时连梁端部的内力又反过来减小与之相连的墙肢的内力和变形，对墙肢起到一定的约束作用，改善墙肢的受力状态。因此，连梁对于剪力墙结构尤为重要，在起到连接墙肢作用的同时，还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。

4.2连梁设计的处理方法

在带连梁的剪力墙设计中，连梁的跨高比和截面尺寸受到许多因素的影响，设计不当经常出现连梁承载力超限或连梁截面不符合设计要求的情况，设计时可从以下方面考虑。

4.2.1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。因此，可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂（刚度降低）而把内力转移到墙体上。

4.2.2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，减小连梁高度，其目的是减小连梁刚度，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。

4.2.3增加剪力墙的厚度

增加剪力墙的厚度，即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。由于剪力墙的厚度增加后，地震作用所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁抗剪承载力不超限。

4.2.4提高混凝土等级

提高剪力墙的混凝土等级，其弹性模量增加的比例远小于混凝土抗剪承载力提高的比例，因此也有可能使连梁的抗剪承载力不超限。

5.结束语

剪力墙体系的结构设计体会 篇7

随着我国城市化进程的迅猛加速,城市的版图不断扩大,城市人口激增,市场对住宅需求量增大的前提下,多层住宅越来越少,取而代之的是高层住宅得到了广泛的应用。高层住宅的优点:可以节约土地,增加住房和居住人口,在我国人口密集的大中城市,通过高层住宅可以解决各方面的矛盾。但是高层住宅也有不足之处,如一次性投资大、公摊面积大、高层住宅的钢材和混凝土每平方米的消耗量都远大于多层住宅,另外还要配置电梯,消防等配套设施。

2 高层住宅的分类

高层住宅按外部体型常分为塔式与板式,按内部空间又分为单元式和走廊式。按结构体系来分,钢筋混凝土高层住宅一般采用剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构。

剪力墙结构是一种传统、成熟、受力性能良好的结构形式,优点是结构本身的整体性好,侧向刚度大,在水平作用下侧移小,且房间里没有梁柱等凸出的部位,便于家具的布置。缺点是结构墙体多,布置不灵活,自重大;框架剪力墙结构与框支剪力墙结构通常是为了使用功能上出现大空间如用做商场、办公室等而采取的一种结构形式,整体刚度相对要弱一点,框支剪力墙的受力性能也弱,含钢量相对大于剪力墙结构。结构方案的选择常规是结合业主的意见,建筑本身的使用功能,当地的抗震设防烈度等因素来综合确定。

3 剪力墙的概念设计

高层结构的概念设计是很重要的一个环节,所谓的概念设计即尽量从宏观上要把结构的受力构件布置的均匀对称,使受力方向作用到构件有利的一面,避免出现荷载应力集中及刚度偏差太大而发生楼座整体扭转的情况。

剪力墙结构常规是指墙肢截面的高度与墙体厚度的比值大于8的结构。在布置剪力墙的时候,尽量布置成“T”形,“L”形,“十”形,“I”形等连续拐弯的墙体,避免出现刚度偏心和扭曲,严格避免设置“一”字形剪力墙,“一”字形剪力墙的稳定性及抗震性均很差。

设计剪力墙结构时,还应注意建筑平面图,看是否存在角窗,结构体系角部设置连续的剪力墙对抗震非常有利,设置角窗与不设置相比,结构整体效应影响较大,结构的抗侧力刚度,自振周期,地震作用及扭转等均有不同程度的差异,设置角窗的剪力墙,外墙的内力会明显加大,配筋也会相应加大。同时,角部的连梁与暗柱配筋也会显著加大,扭转效应明显。若业主坚持做角窗,在尽量劝说无效时,应采取以下几项措施:

1)洞口上下对齐,连梁不能过小。

2)角窗附近不采用“一”字形及短肢剪力墙。

3)角窗对应的房间楼板加厚,钢筋双层双向通长布置。

4)角窗两侧的边缘构件沿楼座通高设置约束边缘构件等措施,总之,设置角窗需慎重对待。

剪力墙结构中的连梁常规是作为高层结构中的耗能构件。剪力墙的破坏分为脆性破坏和延性破坏。脆性破坏是指剪力墙的墙肢抗剪能力不够而发生剪切破坏,剪力墙很快丧失承载力,甚至整个楼座突然垮塌。延性破坏一般分两种情况:一种是连梁不屈服,墙肢发生弯曲破坏,但吸收的地震能量较低,设计中应避免该情况出现;另一种情况是连梁屈服,梁端出现塑性铰,耗散大量的地震能量,同样通过塑性铰来传递弯矩和剪力,这是一种理想的受力机制。因此,在结构设计中,必须十分注意连梁的延性要求。

4 SATWE计算时设计参数的合理选取

计算机程序对楼座的分析计算是概念设计的一个辅助手段,即在正确的概念设计的前提下,对结构进行了一种量化计算。计算时需注意以下几个参数。

4.1结构自振周期折减系数

根据《高规》4.3.17款规定,当非承重的填充墙为砖墙时,框架结构,框架—剪力墙结构和剪力墙结构的计算自振周期折减系数可按下列规定取值:框架结构:0.6～0.7;框架—剪力墙结构:0.7～0.8;框架—核心筒结构:0.8～0.9;剪力墙结构:0.8～1.0;对于其他结构体系或采用其他非承重墙体材料时,可根据工程情况确定周期折减系数。

对于剪力墙结构,高度不太高,抗震设防烈度低的结构,剪力墙的数量不多,会有不少的填充墙,这时,须注意调整结构自振周期折减系数;对于楼座高度比较高(如20层以上),所在地区地震烈度高的结构,根据《建筑抗震设计规范》5.5.1条:各类结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算,其楼层内最大的弹性层间位移角限值应满足:钢筋混凝土框架为1/550,钢筋混凝土框架—剪力墙为1/800,钢筋混凝土剪力墙为1/1 000,由于结构的刚度要求,这时,剪力墙的数量会增多,填充墙的数量减少,这种情况下,结构的自振周期折减系数可以取到1.0。

4.2水平力的夹角

SATWE总信息里,水平力夹角这个参数是指地震力,风力作用方向与结构整体坐标的夹角,逆时针为正,单位为度。该夹角初始值为零,由计算程序自动算出,当建筑平面比较复杂或者结构的抗侧力构件非正交时,需要进行多方向验算。当夹角小于15°时,对结构的整体计算影响不大,当该角度不小于15°时,需把该值输入总信息,重新进行数检计算。

4.3计算振型数

振型数的选取主要看计算结果,即振型的参与质量不小于总质量的90%,在抗震计算时,高层建筑的振型数应适当多取一些,一般不应小于15个,当有效质量系数在90%以上时,不需再对地震作用进行放大。

5 结语

剪力墙是高层混凝土结构中比较好的受力体系,整体性与空间作用、承载力均优于别的体系,在满足建筑平面使用的前提下,合理把握关键部分及次要构件,关键部分加强,耗能部位放松,对于整个建筑物的安全及造价影响巨大,这也是结构工程师在设计工作中需要不断提高及改进的。

参考文献

[1]GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].

[2]JGJ 3-2010,高层建筑混凝土结构技术规程[S].

剪力墙结构的优化设计 篇8

(1) 平面布置宜简单、规则, 宜沿两个主轴方向或其它方向双向布置, 两个方向的侧向刚度不宜相差过大;宜上、下连续、对称布置。

(2) 门窗洞口宜上下对齐, 成列布置。一、二、三级抗震时, 底部加强部位不宜采用错洞墙, 且所有部位不宜采用洞口局部重叠的叠合错洞墙。

(3) 当墙肢较长时宜开设洞口, 各墙段间宜设置跨高比大于6的弱连梁。墙肢长度不宜超过8m, 且墙段总高与墙肢高度之比宜大于3。

(4) 剪力墙宜均匀布置在建筑物四周附近、楼体间、电梯间、平面形状变化及恒载较大部位。

(5) 平面凹凸较大时, 宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

(6) 纵横剪力墙宜组成L形, T形和[形等形状。

(7) 抗震设防烈度为9度的剪力墙结构和B级高度的高层剪力墙结构不应在外墙开设角窗。抗震设防烈度为7度和8度时, 高层剪力墙结构不宜在外墙角部开设角窗, 必须设置时应加强其抗震措施。

2 剪力墙的数量及合理间距

2.1 剪力墙的数量

剪力墙的数量决定着建筑物刚度的大小。对于钢筋混凝土结构来说, 刚度较大的结构一般震害较轻, 但建筑物刚度太大就会影响经济性。一般情况下, 建筑物刚度越大, 经济性越差。控制建筑物刚度的因素有两个, 一是层间位移角, 二是剪重比。一般情况下, 剪重比和层间位移角的大小与结构刚度成正比。因在剪重比偏小的情况下, 有时也会出现结构顶点层间位移角满足规范要求, 剪力墙边缘构件为构造配筋的“安全”假象, 所以把剪重比控制在一个合理范围内, 检查结构的位移、内力及配筋等才有意义。剪重比越接近规范要求的最小值, 结构刚度就越小, 剪力墙数量也就越少, 结构越经济。同样, 层间位移角越接近规范要求的最小值, 结构刚度就越小, 剪力墙数量也就越少, 结构越经济。为使剪重比和层间位移角同时接近规范最小值, 需要科学的优化剪力墙的布置及数量。

2.2 剪力墙的合理间距

在高层住宅中, 开间均较小, 墙体较多, 可一部分墙体采用剪力墙, 另一部分采用加气混凝土砌块隔墙, 根据抗震设防烈度及抗震等级优化调整剪力墙间距。结构体系中剪力墙间距越大, 数量越少, 结构自重及结构整体刚度就会越小, 结构所受的地震力就会越小, 这样结构越经济。但一般剪力墙间距不宜大于7m, 剪力墙间距过大容易引起结构整体刚度偏弱;会造成剪力墙间梁跨度变大、梁截面高度变大及梁配筋太大;而一般剪力墙厚度只有200mm, 与剪力墙平面外相连的梁, 若所配纵筋筋直径太大, 其在剪力墙水平段的锚固长度很难满足规范要求。另外, 剪力墙间距太大, 会造成筏板基础支座间距太大, 这样筏板的厚度及配筋都会增大。

另外, 剪力墙的布置应满足国家规范规定的剪重比、层间位移角、位移比和周期比等整体指标要求, 做到安全适用, 经济合理, 将结构水平位移和地震力控制在合理的范围内。这样设计出来的结构才能既经济又合理。

3 剪力墙的墙肢长度

当墙肢截面高度与厚度之比大于4时均称为剪力墙, 剪力墙分为短肢剪力墙和一般剪力墙。短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4且不大于8的剪力墙。规范中对短肢剪力墙的配筋及在结构中的数量都有明确规定, 在结构设计中特别是高层结构中应尽量少布置短肢剪力墙。

本文在第 (3) 条中已提到, 剪力墙的墙肢长度不宜超过8m;是不是布置剪力墙时墙肢长度只需满足不大于8m即可?这是不经济的。影响墙肢长度的因素有轴压比、层间位移角和剪重比。在满足规范对结构整体指标及轴压比的要求下, 剪力墙的墙肢长度应尽量短。住宅中剪力墙厚度一般为200mm, 那么墙肢长度不小于1650mm即可满足非短肢剪力墙的要求, 故在满足规范轴压比的条件下, 墙肢长度尽量取1650。钢筋混凝土剪力墙的墙肢减短, 除剪力墙自身的混凝土用量及钢筋用量可减少外, 变短的剪力墙可以减轻结构重量, 降低结构刚度, 从而大大降低地震力, 这样框架梁及连梁的配筋可以大大减小, 从而降低用钢量。当然结构外围横向两侧的剪力墙长度需适当变长, 以增加结构的抗扭刚度。

在剪力墙数量及墙肢长度已定的前提下, 为增强剪力墙构件及结构整体稳定性, 剪力墙应带有翼墙, 翼墙的长度应不小于3倍翼墙厚度。

4 结束语

该文从剪力墙的布置原则、剪力墙的数量及合理间距和剪力墙的墙肢长度这三大方面概括了如何进行剪力墙结构的优化设计, 从而使整个结构体系更安全、合理和经济。

参考文献

[1]高层建筑混凝土结构技术规程[S].JGJ3-2010.

[2]朱炳寅.高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析[M].北京:中国建筑工业出版社, 2013.249-294.

[3]全国民用建筑工程设计技术措施.[M].北京:中国计划出版社, 2012.35-43.

剪力墙的结构设计 篇9

1 剪力墙设计中应遵循的基本原则

在实际的房屋建造过程中, 剪力墙的设计和验算是十分重要的工作环节, 是保障工程质量的有效途径。大量工程经验表明, 对剪力墙做好全面和具体的设计方案, 需要遵循以下几点原则:1必须保证剪力墙结构的顺利施工, 这是剪力墙结构设计要考虑的基本因素;2要充分考虑剪力墙结构的安全性问题。剪力墙结构本身的建设就是为了增强建筑的抗震性能, 保证房屋及构筑物的安全施工;3考虑剪力墙结构的工程造价问题。为了节省工程造价, 可以从技术手段以及原材料的使用等方面着手。

2 剪力墙的分类

实际设计中, 剪力墙种类的划分主要根据墙体的厚度和必要的墙肢力度比值来确定:1墙肢长度与厚度的比值在5~8的范围内, 则该剪力墙为短肢剪力墙;2墙肢长度与厚度的比值在>8的范围内, 则该剪力墙为一般剪力墙。具体来说, 针对于剪力墙种类的划分并不仅限于上述一种方法, 还可以根据剪力墙墙面开洞大小等方法来进行分类。

3 剪力墙的设计

3.1 剪力墙设计需要注意的要点

剪力墙在设计和施工过程中一定要充分考虑空间和结构问题, 根据实际情况来进行设计和施工。在高层结构中最为常见的剪力墙施工形式就都是对称样式的, 在地势不好、地震频发的区域具有很好的应用前景。另外, 在实际施工过程中, 一定要将合理施工与建设作为实际的行为指导, 严格杜绝单方向的剪力墙设置, 保证剪力墙平稳均匀分布, 切实提升建筑质量。在一些地震频发的地区, 由于剪力墙可以有效对抗侧移刚度, 剪力墙的厚度一定要合理地确定。设计时必须充分地利用平面内部刚度与承载能力较大的这一优势, 若剪力墙和平面外的梁是相连接的, 必须从细部构造着手, 尽量将剪力墙平面外的弯矩作用减少, 例如:可把边剪力墙与平面外的梁连接的位置设计为铰接或半刚接。

3.2 剪力墙厚度与配筋

(1) 前期设计中, 剪力墙厚度与配筋问题是一个相对关键的工作重点, 合理完善的设计方案是保障高层建筑施工质量的主要途径。一般来说, 剪力墙厚度与配筋问题要根据实际的抗震要求来确定:1如果对于高层的抗震要求是一、二级的话, 设计剪力墙的底部加强位置的厚度要在200mm以上, 不应小于层高或无支长度的1/16;2如果对于高层的抗震要求是三、四级的话, 设计剪力墙的底部加强位置的厚度不要小于160mm, 不应小于层高或无支长度的1/20。所以, 剪力墙厚度必须按照建筑物所在地区地实际情况, 详细计算再确定墙肢轴压比, 在满足建筑物结构与受力需求的基础上, 再确定剪力墙的厚度。

(2) 剪力墙配筋设计。剪力墙的厚度要根据实际的抗震要求要确定, 在配筋设计上也同样遵循这个原则。实际的设计施工过程中, 要根据不同抗震等级来确定实际的剪力墙的配筋要求:1如果对于高层的抗震要求是一、二、三级的话, 剪力墙竖向与横向钢筋分布的最小配筋率不得小于0.25%;2如果对于高层的抗震要求是四级的话, 剪力墙当中钢筋分布的配筋率不得小0.20%。另一方面, 在实际的设计过程中, 剪力墙配筋的常用原构件和设备也是影响剪力墙质量提升的重要影响因素, 需要严格管控和实施。在实际的施工和设计过程中, 剪力墙配筋的构建要建立在实际的建筑需求基础上, 例如、抗震要求, 地势限制等问题, 还有具体的承受重力等因素。为了更好的解决这类问题, 剪力墙在进行配筋设置时应当尽可能地加大剪力墙敏感位置的钢筋密度、刚度以及抗侧移的能力, 保证建筑物的安全性。

3.3 剪力墙边缘构造设计

当前阶段, 剪力墙施工技术在建筑物的建设过程中得到了广泛的使用, 具有很大的应用前景。通过大量的工作经验得知, 剪力墙的截面形式会对整体的质量提升造成巨大的影响。在剪力墙边缘增加端柱, 在剪力墙边缘可以进行约束边缘构件, 都能够使建筑物的抗震能力有效提升。《建筑抗震设计规范》指出, 设计剪力墙时, 要按照建筑物实际的受力情况相应的加强剪力墙端部与洞口两侧, 使剪力墙的质量得以提升。

3.4 剪力墙连梁的设计

连梁在于将单个的剪力墙的墙肢之间紧密联系起来, 是建筑施工过程中重要的工作环节。一旦建筑结构受到荷载, 墙肢在受力之后会出现弯曲, 连梁会有效分担墙肢受到的外力, 从而避免墙肢出现较大的变形, 发挥连梁的约束作用, 确保建筑整体结构的安全性。连梁安装时需做到以下方面:1连梁刚度要折减。由于构造问题, 在建筑整个结构当中连梁受到水平力的作用而出现较大的内力, 易发生墙体裂缝, 造成建筑物墙体的破坏。因此设计连梁时, 必须折减其刚度。按照相关规范要求, 折减系数应控制在0.5以下, 并按照不同设防烈度来调整;2剪力墙洞口宽度要适当增加, 连梁高度尽量减小。增加洞口宽度能够使连梁跨度增加, 降低连梁高度可降低连梁的刚度系数。一旦遭受地震威胁时, 剪力墙会因自身刚性系数的减少从而增强了延展性, 最终降低建筑受到的不良影响, 建筑物整体结构的抗震能力有效提升;3增加剪力墙厚度。剪力墙厚度增加, 可使建筑物整体刚度增加, 还可确保连梁承载力与宽度成正比。

4 结束语

随着高层建筑的快速建设, 为了满足住户对居住安全的要求, 建筑物结构的安全性是非常关键的环节。设计人员必须借鉴先进的设计理念与设计方法, 在满足相关规范要求的同时, 结合建筑物所在地区的抗震要求合理地选择剪力墙的厚度以及配筋率, 加强边缘构件的设计, 促进建筑物整体的安全性与可靠性全面提升。

参考文献

[1]康志宏.高层剪力墙结构住宅优化设计研究[D].清华大学, 2014.

对房屋剪力墙结构设计问题的思考 篇10

对于12~16层的小高层建筑结构, 采用既可以保证结构的刚度、位移, 又可以使室内空间方正合理。所以剪力墙结构得以普遍应用。剪力墙的受力、变形特征, 类似以框剪结构。但比框架结构的刚度分配、内力分配更合理, 结构的变形协调导致的竖向位移差别, 也比框剪结构小, 则传基础荷载更均匀、合理。目前, 越来越多的剪力墙结构小高层住宅楼拔地而起, 但是, 随之而来的是我们发现这些剪力墙结构小高层在施工质量上还存在着一些质量通病, 主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。

1 剪力墙结构的基本含义

剪力墙结构的定义: (1) 剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙; (2) 高层建筑结构不应采用全部剪力墙的剪力墙结构; (3) 剪力墙较多时, 应布置筒体 (或一般剪力墙) , 形成剪力墙与筒体 (或一般剪力墙) 共同抵抗水平力的剪力墙结构。

剪力墙结构的必要条件:抗震设计时, 墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

剪力墙结构的下限:当墙较少时, 如墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%~40%, 则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定, 用户可以灵活掌握。如果在剪力墙结构中, 只有个别小墙肢, 不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。

2 剪力墙房屋的设计

根据2001版《抗震设计规范》要求, 对于底层框架——剪力墙结构应强调抗震概念设计以及抗震构造措施的重要性。相对于89版规范, 其放宽了结构总高和层数限制, 增加了底部两层框架结构并提出了过渡层概念。进一步提高了底层框架——剪力墙结构的性能。

2.1 选择有利的建筑形式

在抗震设计中, 建筑平面应尽可能简洁、规则, 结构的刚心与质心相一致, 以减少地震作用下结构产生的扭转效应。剪力墙的方案布置、墙量的多少、墙片的大小应合理。由于底部框墙结构中的剪力墙属低矮墙, 其抗剪刚度相对较大, 如果布置的墙肢较长、平面形式复杂, 很容易出现局部刚度过大, 受力过于集中的现象, 甚至经常出现只布置极少的剪力墙就满足上下层抗侧刚度比限值的情况。因此在剪力墙布置方案上一定要坚持均匀、对称、周边、分散的原则, 墙片不宜过长, 应以墙片高宽比1.5左右为为宜, 墙片平面形式不宜采用提高抗侧刚度的“L”“T”等平面形式, 而是尽可能采用“一”字形。这是因为只有弱化每一单片剪力墙的刚度, 才有可能实现均匀分散多道设防的目标。同时还应控制剪力墙的最大间距, 以期符合规范的要求。纵向抗震墙还应在外纵轴布置开窗洞的抗震墙或剪力墙, 这样大大增强横向抗倾覆的能力, 避免边柱产生过大的压力和拉力。

2.2 建筑高度和层数的限值

以往震害资料及文献的分析表明, 底层框架剪力墙房屋的震害随着楼层数的增加而加剧。因此底层框架———剪力墙结构应满足高度和层数的限值。2001版《规范》规定, 6, 7度区22米7层, 8度区19米6层。所谓房屋总高度是指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度。半地下室从室内算起, 全地下室或嵌固条件好的半地下室应从室外地面算起。带阁楼的坡屋面应算到山间墙的1/2高度处。室内外高差大于6米时, 房屋总高度应允许适当增加, 但不超过1米。

2.3

严格遵守抗震规范对不同设防烈度的第二层与第一层侧移刚度比的限值规定在历次地震中, 底层框架房屋结构之所以发生严重破坏, 其原因就在于底层层间刚度与上部层间刚度比过于悬殊。当地震作用集中在底层时, 由于底层较上部结构小得多的侧移刚度, 造成非常突出的底层弹塑性变形集中现象。因此, 控制底层与上部侧移刚度比是很必要的。

规范给出了不同设防烈度下上层与底层侧移刚度比的限值, 6、7度时不应>2.5, 8度不应>2.0且均不应<1.0。

2.4 底层框架柱网的设置

底层应为全框架, 至少应是框架形式, 即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱, 且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大, 一般控制在7.5m左右, 并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上, 底框结构大多为商住楼, 该跨度对应上部可分割为两开间 (4.2m+3.3m或4.5m+3.3m) , (大于4.2m, 已为大开间, 其面积比受到规范限制) , 无论上部为住宅楼, 还是办公楼, 上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1/5~1/8梁跨, 如果柱网过大, 会使梁断面及配筋出现异常现象, 而上部悬墙数目增多, 更会加重这种现象。控制柱网尺寸, 给出规定限值, 限制框架梁上的悬墙数目, 对底层框架——剪力墙结构来说非常重要。

2.5 过渡楼层设计

底层框架——剪力墙结构具有较好的承载、变形和耗能能力, 其破坏状态一般为延性破坏;上部砖房部分虽具有一定的承载能力, 但变形和耗能能力相对较差, 其破坏状态多为脆性破坏。在上部砖房中, 过渡楼层墙体承受地震剪力和倾覆力矩最大, 受力最为不利。此外, 在竖向均匀荷载作用下, 过渡楼层墙体处于压剪或拉剪应力状态。因此当有水平荷载作用时, 过渡楼层墙体与落地墙体相比, 其抗裂性能和水平承载力均相应降低。试验表明, 在竖向及反复水平荷载作用下, 过渡楼层墙体的水平承载力约降低20%~30%。过渡楼层墙体的水平承载力验算按式

式中β——水平承载力降低系数;

σ0——对应于重力荷载代表值的墙体截面平均压应力, N/mm2;

fv——砌体的抗剪强度平均值, N/mm2;

hb——托梁的截面高度, mm;

I——托梁的计算跨度 (m) , 对两跨不等跨梁, I取较大跨的跨度;对跨中设置构造柱的梁, I以1/2代入;

AW——墙体扣除混凝土构造柱及洞口后的水平截面面积, m2;

Aci——混凝土构造柱的截面面积, m2;

Ge, GW——混凝土和砌体的切变模量, N/mm2;

ηi——构造柱抗剪参与系数, 中柱 (包括边中柱) 取04, 边柱取03;

γRE——承载力抗震调整系数, 当A按式 (3) 计算时, γRE可取10;当计算中不考虑混凝土构造柱 (即将混凝土构造柱按相同截面的砖砌体计算) 时, γRE可取09。

剪力墙的结构设计 篇11

关键词：短肢剪力墙?结构?设计

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0061-01

随着房地产事业的发展，中小高层住宅式建筑物越来越多，为满足建筑发展的需求，许多建筑结构的设计都选择短肢剪力墙。在布置结构时，通过分户墙、山墙、电梯间来进行部分剪力墙布置，其它则布置成短肢墙，这样既可使卧室和厅之间无突出柱和梁，也可对墙体位置进行调整，以满足现代居住空间的灵活性和空间性，实现经济合理的同时，又符合抗震预防的要求。

1　短肢剪力墙结构优点

针对高层住宅选择框架结构，由于柱出现局部突出，而严重影响了结构美观效果与平面布局。选择一般的剪力墙结构，难以符合停车场、地下通道等公共设施使用的需求。而针对小高层住宅建筑而言，选择小高层可加大结构刚度，同时也加大有效质量，以增加较大的抗震作用。短肢剪力墙则依靠自身平面具有灵活性，对结构进行调整，以达到理想的刚度，从而使剪力墙结构形成一种短肢体系。通常将截面高度同厚度比值在6～9的剪力墙称为短肢剪力墙，有“+”、“T”、“L”、“一”等字型，短肢剪力墙具有以下优点：

（1）由于较短的墙肢，可调整性、灵活性较强，极易满足建筑平面与空间的布局需求。（2）墙数量和长度可自由确定，主要根据抗侧力的要求来确定，同时也可利用不同的布置与尺寸，对刚度中心位置进行调整。（3）短肢剪力墙的造价相对较低，符合建筑节能设计的要求。（4）开洞口较大，建筑可取得良好的通风、采光效果，轻质砌体可取代剪力墙，降低结构的整体刚度和自重，减轻地震的作用。（5）较大的墙肢高宽，在水平荷载作用之下，墙体破坏属于外弯曲破坏，形成延性破坏。（6）连梁跨高比较大，主要是弯曲破坏，处于地震作用下，连梁两端首先出现塑性，具有较好的耗能性。（7）剪力墙设计较为合理，可充分发挥墙的承载力，对结构重心、质心可灵活调整。

2　短肢剪力墙结构缺点

短肢剪力墙同一般墙体对比，具有许多的优点，但同时它也有自身的不足。

（1）由于较薄的墙肢厚度，通常在200mm左右范围，在梁和墙的连接处，存在有暗柱、端柱或翼墙竖向钢筋的影响，导致相连接的梁无法达到设计所需的宽度，梁的强度可能存在缺陷。（2）短肢剪力墙若存在较短的墙肢，墙肢与异形柱的受力性能较为接近，不利于截面抗扭。（3）因现代化建筑的需求，许多建筑设计中都设置有地下车库、商业用房等底层大空间设施，针对短肢墙体结构来说，落地的墙肢，影响了车辆的流通，需要增设有结构转换层。（4）针对住宅建筑来说，开间和进深均较小，短肢剪力墙所形成梁跨也较小，受力性能在框架梁、连梁之间。根据规范而言，现行的设计软件较为落后，无法满足设计需求。同时，短肢剪力墙在一定程度上对抗震体系有着不利影响，特别是高地震区域，不可盲目选择短肢剪力墙，尤其不可过分使用框肢的短肢剪力墙。

3　短肢剪力墙结构设计的一般规定

（1）结构布置。在布置短肢剪力墙结构时，通常要遵循以下原则：选择适中数量的短肢墙，符合抗侧力需求、竖向荷载需求。尽量均匀分布好短肢墙，不宜存在较大差异的轴心应力。若存在平面凹凸较多、风力较大、抗震需求时，在凸部分、角点处、平面外边缘，必须布置有短肢墙，以使其平面刚性和整体性达到要求。必须拉直和对齐各短肢墙，使其同连梁形成连续跨数多、规整的抗侧力片。若不能完全实现时，可允许在局部范围内错开，短肢墙同两方向的梁进行连结，尽量在墙肢竖平面内布置连梁，控制连梁宽度等同于墙肢厚度。控制墙肢的厚度，不宜过厚，间隔墙表面尽量少凸出或不凸出，也不应太薄，以便于稳定和施工，通常选择300mm、250mm或200mm为宜，可部分布置混合、较长的异形柱和墙。（2）适用高度。针对7度地震的抗震设计，最大高度可达100m，60m为8度，9度A级高层建筑、B级高层建筑，可选择筒体，不应选择短肢剪力墙。（3）轴压比限值。若剪力墙的轴压较大，则延性较差。主要原因是由于剪力墙处于压弯状态，受压的区较高，呈现小偏心状态，因此要对轴压比进行限制。对延性进行改善，处于重力荷载作用下，短肢剪力墙的轴压比值进行改善。抗震等级处于1、2、3时，轴压比值不宜大于0.5、0.6和0.7，针对端柱、无翼缘且为一字型的短肢剪力墙，因延性较差，也相应降低0.1的轴压比限值。（4）肢厚比限值。若结构墙肢的肢厚比较小，强度储备也较小，结构墙肢的强度储备充足、肢厚比较大时，安全性则较好。由于不能充分发挥材料特性，经济性较差。站在结构综合性角度来说，在6～7范围的肢厚比值时，短肢剪力墙的性能较好，具有一定程度的能力储备，可比较充分发挥材料性能。（5）连梁的跨高比限值。若连梁的跨度较小，短肢剪力墙的极限荷载、荷载和开裂荷载屈服则较大。尤其是连梁处于一定小值的跨高比时，逐渐减小增大幅度，连梁的跨高比值大约在1.5左右，则短肢剪力墙具有较好的综合性能。（6）根据抗震等级进行划分。若建筑的高度越高，地震的反应也就越大，同时需要较高的抗震要求。因此，通常采用抗震等级进行设计。

4　短肢剪力墙结构概念、抗震薄弱环节设计

短肢剪力墙结构是指处于框架-剪力墙结构与一般剪力墙结构之间的结构形式，角点处、平面外边缘、一字型短肢墙和连梁是抗震的薄弱环节。若存在扭转效应，建筑的角点处、平面外边缘会先裂开。若处于地震作用状态下，高层结构主要是整体弯曲变形，短肢剪力墙由于截面面积在逐渐减小，而承受的竖向荷载较大，导致严重破坏，特别是一字型墙肢破坏最为严重。由于短肢剪力墙的墙肢刚度逐渐减小，同短肢剪力墙相連接的连梁，同普通框架梁较为相似，增大了受剪破坏的几率。所以，进行短肢剪力墙的结构设计时，必须考虑上述薄弱环节，强化抗震构造设计和概念设计。

5　结语

短肢剪力墙未单独划分为一种结构类型，只是作为剪力墙结构的一种特殊形式，由于短肢剪力墙可调整性、灵活性地布置墙肢，使其成为剪力墙最为理想的经济指标体系。在短肢剪力墙设计时，必须充分考虑结构的整体性、受力变形特征，进行概念设计，制定相应的抗震措施，以确保结构的抗震性能和整体性。

参考文献

[1]　董海棉.高层建筑短肢剪力墙结构设计[J].甘肃科技，2009（10）.

[2]　张立军.小高层住宅短肢剪力墙结构设计[J].江西建材，2011（3）.

剪力墙结构设计中若干问题的探讨 篇12

20世纪60年代出现剪力墙结构，由于其抗侧刚度大，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。在高层住宅、旅馆等居住性建筑中，居室和客房均为小房间，分隔墙较多，采用现浇剪力墙结构，可以将承重墙与分隔墙合二为一，相对来说比较经济。另外，室内较框架结构简洁，没有露梁、露柱现象，外形美观，便于室内布置，使用功能更好，且增大了使用面积，因此受到了开发商和业主的普遍欢迎。

剪力墙由墙肢和连梁两种构件组成，其结构承载力及刚度都很大，侧移变形小，抵抗水平侧移能力强，经过合理设计可做成抗震性能很好的延性剪力墙。缺点是由于剪力墙最大间距的限制，使建筑平面和使用空间受到一定的局限。结构的延性一般不如框架结构和框架剪力墙结构体系，结构自重较大，总高度不大时结构材料耗费可能较多。笔者依据有关规范并结合设计经验，对几个问题进行了一些探讨，供同行们参考。

2 结构布置

剪力墙结构中竖向荷载、水平地震作用和风荷载都由钢筋混凝土剪力墙承受。所以剪力墙的布置应在满足建筑使用要求的前提下，沿结构的主要轴线，尽可能地规则拉通、对称布置。既要考虑便于梁板等承担竖向荷载的构件的布置，又要尽量使结构刚度对称，减少偏心，从而减少扭转效应的影响。同时，还应注意以下几个问题：

2.1 避免出现独立小墙肢

《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3—2002) 中规定：“矩形截面独立墙肢的截面高度hw不宜小于截面宽度bw的5倍。”一旦出现上述情况，对墙肢轴压比、配筋等都有严格的限制，设计施工都比较困难。在实际设计中，独立小墙肢基本上可以通过合并洞口等方法消除，或合理布置剪力墙，使小墙肢成为墙体翼缘，其受力状态明显好于独立小墙肢，仅适当加强配筋即可。

2.2 谨慎采用短肢剪力墙结构

近年来兴起的短肢剪力墙结构，既有利于建筑的灵活布置，又可进一步减轻结构自重，比较受业主欢迎。但由于抗震性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，《高层建筑混凝土结构技术规程》 (JGJ3—2002) 对这种结构作了较严格的规定。

2.3 单片剪力墙刚度不宜过大

剪力墙结构应具有足够的延性，细高的剪力墙 (高宽比大于2) 容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。此外，单片剪力墙刚度过大，承担的水平力份额较大，一旦破坏就会出现严重后果。同时，墙段长度较小时，墙体的配筋能够充分发挥作用，因此，墙段的长度不宜大于8m。设计中，可通过开设结构洞口将长墙分成长度较小的若干段，洞口、连梁宜采用弱连梁 (跨高比宜大于6) 。

2.4 剪力墙结构整体刚度不宜过大

剪力墙结构刚度很大，一般来说周期较短，相应地震力较大。如果剪力墙结构刚度过大，不仅材料消耗多，不经济，而且，地震力过大会使部分墙肢和连梁超筋或截面不符合抗剪要求，造成截面设计困难。一般宜控制剪力墙结构的刚度能满足位移限值要求即可。

3 结构电算

结构电算是结构设计中的重要步骤。结构电算时应注意以下几个问题：

3.1 计算简图要准确

电算的计算简图应与实际施工图一致，主要为剪力墙开洞大小、门窗洞口位置、剪力墙长度、剪力墙厚度、计算高度等。此外，输入的简化构件模型应与实际受力情况相符。

3.2 参数的选取要准确

(1) 混凝土构件容重，考虑装饰荷载后，取26～27KN/m。较为合适。

(2) 振型数在考虑平扭藕连计算时，不应小于15，且应满足“振型参与质量系数>90%”的要求。

(3) 周期折减系数应根据填充墙的数量、材质，采用0.85～0.95。

(4) 当抗震设防烈度为6度或7度时，连梁刚度折减系数不宜小于0.7;抗震设防烈度为8度时，不宜小于0.5。

(5) 楼面梁刚度增大系数可根据翼缘情况取1.5～2.0。

4 连梁设计

4.1 连梁的作用

在剪力墙结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在水平荷载作用下，墙肢发生弯曲变形，使连梁端部产生转角，从而使连梁产生内力，同时连梁端部的内力又反过来减小与之相连的墙肢的内力和变形，对墙肢起到一定的约束作用，改善墙肢的受力状态。因此，连梁对于剪力墙结构尤为重要，在对墙肢起连接作用的同时，还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。

4.2 连梁设计的处理方法

在带连梁的剪力墙设计中，连梁的跨高比和截面尺寸受到许多因素的影响，如设计不当常会出现连梁承载力超限或连梁截面不符合设计要求的情况，设计时可从以下方面考虑。

(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，内力重新分布。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。

(2)增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度。即增加连梁跨度，减小连梁高度，其目的是减小连梁刚度，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。

(3)增加剪力墙的厚度。增加剪力墙的厚度，即增加连梁的截面宽度，其结果一方面由于结构整体刚度加大，地震作用产生的内力增加，另一方面连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。由于剪力墙的厚度增加后，地震作用所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给剪力墙，而是小于这个比例，因此有可能使连梁抗剪承载力不超限。

结语

剪力墙结构设计中有很多需要注意的问题，也有一些技巧，只有熟练地掌握规范，并具有良好的结构概念，才能设计出既安全又经济适用的优秀作品。

摘要：本文探讨了剪力墙的结构布置、结构计算及技术构造措施中的一些问题。