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【摘要】文章主要阐述了剪力墙的基本形式和特点,分析了剪力墙结构设计遵循的基本原则,同时探讨了剪力墙结构在建筑结构设计中的应用。
【关键词】建筑结构设计；剪力墙结构；应用；特点；原则
短肢剪力墙结构被越来越广泛的应用与建筑结构设计中，它采用宽度（肢厚比）较小的剪力墙，住户可以一定范围内改造室内布局，增加了灵活性，但是，在一定程度上降低了整个结构受力性能。现阶段，在我国，由于剪力墙结构的造价成本较高，施工难度较大，消耗钢筋数量较多。因此，通常会受到种种因素的制约，结构抗震设计由于成本过高而不得不使标准降低。
一、剪力墙的基本形式和特点
1、剪力墙的基本形式
剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。当墙体处于建筑物中合适的位置时，它们能形成一种有效抵抗水平作用的结构体系，与此同时，又可以有效分割空间。剪力墙的高度通常与整个房屋的高度相等，自基础直至屋顶，高达几十米或100多米；其宽度则视建筑平面的布置而定，通常情况下是几米至十几米。相对而言，剪力墙的厚度则不是很厚，一般仅为200毫米到300毫米，最小可达160毫米。所以，剪力墙在其墙身平面内的抵抗侧向变形的能力比较大，然而剪力墙的墙身平面外刚度不是很大，一般可以不用去考虑。因此，建筑物上大部分的水平作用力或水平剪力往往被分派到剪力墙上。为确保剪力墙具有较好的受力性能，结构平面布置时应注意纵横向剪力墙交叉布置使之连成整体，使墙肢形成I形、T形、［形、Z形的截面形式。为了防止剪力墙在竖向荷载作用下发生整体先稳破坏，楼（屋）盖对它的支撑约束作用是必不可少的；为了防止剪力墙在楼层之间发生平面外失稳破坏和保证墙体混凝土的浇筑质量，剪力墙应有适当的厚度。
2、剪力墙结构的基本特点
与建筑平面进行充分结合，通过间隔墙位置来进行竖向构件的布置，通常情况下不会与建筑使用功能有所冲突；剪力墙的数量没有太大的要求，墙肢长度也不是固定的，主要由控制作用在建筑结构上的水平力的需求而进行确定，还可以利用不同的尺寸和布置来对刚度中心的位置进行有效调整；可以灵活地进行布置，有较多的方案可供选择，盖楼方案不复杂；将各个剪力墙进行连接的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；依据建筑平面的抗侧刚度的实际需求，通过中心剪力墙，构建主要的抗侧力构件，这样就会比较容易适应刚度和强度的要要。由于通常在立面上剪力墙要进行开门开窗，穿行管线，进而需要开设洞口，此时应尽量保证洞口上下对齐，规则布置，使洞口至墙边及相邻洞口之间形成墙肢、上下洞口之间形成连梁。规则成列开洞的剪力墙传力直捷，受力明确，受力钢筋容易布置且作用明确，因而经济指标较好。而错洞剪力墙往往受力复杂，洞口角边容易产生明显的应力集中，地震中容易发生震害，钢筋作用得不到充分发挥。
二、剪力墙结构设计遵循的基本原则
1、剪力墙的位置
剪力墙的位置应遵循均匀、分散、对称和周边的原则；布置剪力墙需要沿着房屋的纵向和横向；剪力墙比较合适的布置应是处于房屋的端部附近、受到恒荷载力较大处、电梯处，在结构中部应有效避免剪力墙的布置量过多；确保剪力墙在平面布置上尽可能对称平均，以使结构扭转尽量减小。若不能满足对称的情况时，可以使结构的刚度中心接近质量中心；随着高度进而逐渐均匀变化；在竖向布置上应贯通房屋全高，使结构上下刚度连续、均匀。
2、剪力墙的厚度
剪力墙厚度取值由以下因素确定：利用结构分析，在满足最大层间位移、周期比、位移比的各项指标确定每层剪力墙的厚度；不同抗震等级的轴压比的限制；构造性及稳定性要求（而稳定性一般会满足）；一般住宅标准层剪力墙的厚度取为200毫米，就基本上可以满足稳定性和轴压比的要求；由于建筑物的使用功能的不同需求，在建筑物的底部可能建有地下停车场等，并且楼层通常层度具也是比较大的，为充分保证剪力墙结结构的稳定性，就需要加大剪力墙的厚度。将剪力墙厚度加大为大于等于层高的十五分之一，且大于等于300毫米，则当剪力墙高度与厚度之比>4时，这就是通常情况下的一般剪力墙，例如：当建筑物的层高为6米，剪力墙厚度为400毫米时，1650长度的剪力墙依然属于一般剪力墙。在剪力墙结构的实践操作过程中，对于具有较大的长度、轴压不大的剪力墙，剪力墙的稳定性能可以满足相关的要求并截面高度与厚度之比也大于等于8时，也可以不将剪力墙厚度增加到层高的十五分之一。这种方法的优点是一般情况下可以不需要对剪力墙进行加长，基本不会影响建筑功能；不足是剪力墙折算厚度较大；在条件允许的情况下，可以在楼层间设置一层分隔梁，沿着剪力墙平面外拉设分隔梁，以此提供其平面外平动及转角自由度的约束，大致相当于多设一层楼盖的效果，将剪力墙的计算长度进行有效减少，进而使剪力墙厚度不需太大亦可以满足一般剪力墙的需求，也可以有效保障建筑物的稳定性。
3、剪力墙的墙肢长度
首先应该尽量避免短肢，即主墙肢的长度应该尽可能大于墙厚的8倍，如果实在做不到也应该尽量减少这种短肢墙的数量。然后在建筑物的角部尽量布置墙肢比较长的墙，增加建筑物的角部刚度，有利于抗扭。所以，我们控制剪力墙的墙肢长度大于厚度的8倍，比如220墙；取1630墙肢长度，300墙取2440墙肢长度就行，但整个剪力墙的墙肢长度一般不要超过4m，当墙的长度很长时，可通过开设洞口将长墙分成两段长度较小的墙段。用以分割墙段的洞口上可设置约束弯矩较小的弱连梁(其跨高比一般宜大于6)。剪力墙翼缘的尺寸要求：墙肢旁边为门垛时，门垛与墙肢合为整体。门窗边离墙肢距离较近时（<200mm），墙肢作适当加长，做至门窗边。墙肢翼缘尺寸宜≥500mm。（短肢剪力墙定义详高规7.1.8）
4、剪力墙的数量
与结构体型、高度等有关。从抗震性考虑，增加剪力墙数量，虽然结构抗侧力的能力提高,同时结构所承受的地震力也加大,材料用量增大，二者不一定是成正比。因此，可尽量减少剪力墙的布置量及结构自重，只需满足侧向变形的限值即可，剪力墙轴压比基本接近。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的50%。当不能判断时，可控制第一振型下一般剪力墙底部地震剪力不应小于总剪力的50%。
三、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
1、建立剪力墙结构的布置
建立剪力墙结构的布置与结构的水平布置都是剪力墙结构设计工作中的重中之重，在安排剪力墙的水平方向时，应该尽可能的将刚度核心和重量核心安排在同一位置，与此同时，在进行剪力墙结构设计时，需要有效确保平面设计的均匀对称，这样有利于更好地降低剪力墙的扭矩。在进行剪力墙结构设计时，需要高度重视把握建立抗震性能，假如剪力墙结构的抗震等级不合格，就足以表明剪力墙结构的设计仍然存在一定的缺陷、不足之处，在进行剪力墙结构设计的过程中必须充分确保结构设计是合理的，不可以利用单向的形式进行设计布置，这样可能会严重影响到剪力墙结构的抗震性效果，进而严重降低建筑物整体的抗震性能。
2、剪力墙边缘构件
处理剪力墙边缘构件的方法一般情况下分为两种，一种是没有约束的进行处理剪力墙边缘构件，另一种是有约束的进行处理剪力墙边缘构件，在对这两种处理方法进行比对的过程中可以充分看出，没有约束的剪力墙边缘构件处理方法更适合在承载力上，且也不会打乱楼层间的位移角度。但是，没有约束力的处理方法在抗震能力上没有有约束力的处理方式效果好，进而使得剪力墙在整体上存在一定的问题，在进行剪力墙边缘构件处理方式时需要依据集体情况进行合理的选择。
四、结语
同上所述，通过分析剪力墙的位置、厚度、墙肢长度、数量，逐步加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用，进一步保障剪力墙结构在建筑结构设计中的应用质量，有利于推动建筑行业的可持发展。
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