胡瀚
四川寰亚万筑建筑工程设计有限责任公司 四川省成都市 610000
摘要：在剪力墙结构设计过程中，需要掌握结设计要点，同时从不同角度出发对设计要点进行思考探讨，才能够保证建筑结构的整体设计质量，提高建筑结构剪力墙结构设计水平。
关键词：建筑结构；设计要点；剪力墙结构；应用策略
前言
随着社会经济的快速发展，高层和超高层建筑已经成为大中型城市建设的主要建筑类型，特别是居住类建筑，受市场供需关系影响，80~100米高层剪力墙结构住宅成为目前房地产开发的主流产品。剪力墙是建筑结构种的一种主要抗侧立构件，通过合理地布置和设计剪力墙可以有效提高结构抗震性能，优化结构工程造价，取得较好的经济效益指标，历来都是工程师们不断探索研究、优化提高的方向。
一、建筑结构剪力墙设计要点
（一）延性原则
剪力墙的延性就是在地震荷载作用下，在承载力基本保持不变的情况下具有的塑性变形能力，结构通过塑性变形，消耗地震能量，减小地震反应。剪力墙由墙肢和连梁组成，剪力墙的受力性能比框架复杂。除强墙肢弱连梁，强剪弱弯及限制剪压比，限制墙肢轴压比这些与框架等同的概念外，剪力墙延性设计又有自身的特点。首先，墙肢本身是受弯构件，控制墙肢不出现脆性的剪切破坏，一般通过控制剪跨比来解决，杜绝出现剪跨比小于1的矮墙，实现延性的弯曲破坏，增强耗能能力；另外，通过设置底部加强区，设置约束边缘构件，可以增大截面的塑性变形能力。延性连梁的设计，一般通过降低连梁的刚度和弯矩设计值来实现。在剪力墙设计过程中，保证良好的结构和构件延性是至关重要的设计原则。
（二）平面布置
在结构设计过程中，剪力墙作为主要的抗侧力构件，剪力墙布置方案对结构的抗震性指标和经济性指标影响较大。剪力墙布置应遵循双向、均匀、周边、连续的原则。剪力墙的布置应在满足建筑功能的前提下，沿结构的主要轴线，均匀布置且各肢相互连接，优先加强房屋角部和周边刚度，削弱中间部位刚度，使结构刚心和质心尽量重合,减少扭转效应的不利影响。
1.谨慎采用短肢剪力墙结构，避免采用一字型短肢剪力墙： 短肢剪力墙抗震性能不好，构造配筋也较一般剪力墙（高厚比大于8）更大，高层建筑中除个别因建筑功能不可避免需采用短肢剪力墙外,宜尽量采用一般剪力墙，根据经验，最优的剪力墙长度是其宽度的8倍+100mm；一字型短肢剪力墙在高层建筑中轴压比偏大、构件延性、稳定性较差，结构布置中不宜采用、同时不宜在一字型短肢剪力墙上布置平面外与之相交的单侧楼面梁。
2.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, 承担的水平力比例较大, 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的发挥作用, 因此, 墙段的长度不宜大于8m，可通过开设结构洞口将长墙分段, 采用弱连梁(跨高比宜大于6)连接各段墙肢。
（三）竖向布置
因建筑方案及建筑功能需要，很多高层建筑底层或中间层会存在局部甚至整层层高较高的架空层，剪力墙截面设计除需要满足墙肢稳定性验算外，还需要注意相邻楼层侧向刚度变化，相比较框架结构，剪力墙结构考虑层高修正的楼层侧向刚度比影响相对较小；同时，高层建筑根据具体高度要求楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%~75%，（楼层抗侧力结构的层间受剪承载力是指在考虑的水平地震作用方向上，该层全部柱、剪力墙、斜撑的受剪承载力之和）。
（四）截面验算
剪力墙的截面厚度应满足墙体稳定性验算要求，设计人员采用软件自动计算墙肢稳定性的时候，容易忽略软件计算的前置基本条件：如墙肢计算长度、墙肢支承条件（特别是按框架柱输入端柱的一般剪力墙的支撑条件，宜按等效截面的一字型剪力墙复核）、是否按规范要求计算了局部稳定性和整体稳定性。需要注意的是，增加墙长虽然能减小墙顶均布荷载，但同时也会增加墙肢计算长度系数，当层高不能改变时，增加墙肢稳定性的有效方法是增加墙厚或增加墙肢翼墙长度和数量。
（五）连梁设计
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。
2.连梁设计的处理方法
在带连梁的剪力墙设计中,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, 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，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。通常, 6 、7 度时折减可取0.7, 8 、9 度时折减系数可取0.5，但折减系数不宜小于0.5 , 以保证连梁承受竖向荷载的能力。
( 2 )增加连梁跨度,减小连梁高度： 其目的是减小连梁刚度，也就减小了地震作用的影响。
( 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提高。
( 4 ) 提高混凝土强度等级： 提高剪力墙的混凝上等级, 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满足计算要求。
二、结语
总而言之，在建筑剪力墙结构设计过程中，需要根据建筑工程项目的实际情况对剪力墙形式进行科学选择。同时，需要遵循剪力墙结构的设计原则，保证剪力墙设计方案的科学性以及合理性，才能够在最大程度上保证剪力墙结构设计的高效性和经济性。
参考文献：
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