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摘要：剪力墙结构整体性强、抗侧刚度大、侧向变形小、抗震性能好,具有承受强烈地震而不倒的良好性能，在建筑结构设计中应用广泛。本文首先分析了剪力墙的受力变形特点，然后探讨了剪力墙结构在建筑结构设计中的应用。
关键词：剪力墙；结构设计；应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、剪力墙的受力變形特点
水平荷载作用下,悬臂剪力墙的控制界面是底层截面,所产生的内力是水平剪力和弯矩。墙肢截面在弯矩作用下产生下层层间相对侧移较小,上层层间相对侧移较大的“弯曲型变形”,在剪力作用下产生“剪切型变形”,此两种变形的叠加构成平面剪力墙的变形特征。通常情况下,根据剪力墙高宽比的大小可将剪力墙分为高墙、中高墙和矮墙。水平荷载作用下,随着结构高宽比的增大,由弯矩产生的弯曲型变形在整体侧移中占的比例相应增大,故一般的高墙在水平荷载作用下的变形曲线表现为“弯曲型变形曲线”,而矮墙在水平荷载作用下的变形曲线表现为“剪切型变形曲线”。实际工程中为了改善平面剪力墙的受力特征,结合建筑设计使用功能要求,在剪力墙上开设洞口而以连梁相连,以使单肢剪力墙的高宽比显著提高,水平荷载作用下剪力墙主要受弯工作状态,由受弯承载力决定破坏状态。
二、、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
1.剪力墙结构布置
剪力墙的平面布置宜简单、规则,宜沿两个主轴方向或者其他方向双向布置,两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时,不应采用仅单向有剪力墙的结构布置。剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响,剪力墙的结构布置除应满足规范规程规定的相关要求外,结合相应工程经验应注意以下问题。剪力墙的布置满足周边均匀布置。应该了解所运用的设计软件的性能,通晓软件对于L形、T形、十字形等其他两个方向均有剪力墙的时候软件是如何计算另一方向的墙肢刚度。剪力墙中间墙体是否布置为剪力墙,如果布置为剪力墙应与周边的的梁板可靠连接,参与整体结构计算。如设计为填充墙,应满足相应构造要求,增加构造柱及圈梁,保证地震时逃生通道的安全可靠。剪力墙的布置应符合面积,满足刚度要求,不能仅仅为了经济忽略安全保障。刚度中心和几何中心尽量符合;尽量利用山墙、电梯井、楼梯井周围墙体作为剪力墙;尽量满足建筑功能要求。剪力墙在平面上应该结合建筑平面主轴方向布置。剪力墙的布置不能仅靠指标来把握,在满足规范规程规定的指标基础上,还需考虑结构概念,设计满足结构延性构造的要求。剪力墙竖向布置避免变截面和变材料强度同楼层变化,避免刚度突变,墙体沿竖向宜贯通全高,墙厚度沿竖向宜逐渐减薄,在同一结构单元内宜避免错层及局部夹层。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。门窗洞口宜上下对齐、成列布置,形成明确的墙肢和连梁。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。
2.剪力墙边缘构造
建筑结构规范中根据剪力墙受力情况和结构特性，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘，按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位条件分为构造边缘构件和约束边缘构件。在约束边缘构件设计中，框剪结构、框筒结构和框剪结构设计应当比普通剪力墙结构设计更为严谨规范。对于抗震性能要求不高的墙体，当满足需要的界线值时可按一般规定来设计，无特殊要求。据有关数据表明，工字形或槽形截面剪力墙的延性要比矩形截面剪力墙的延性好；在矩形墙体的两端设置约束边缘构件能有效地约束墙体，有效避免剪力墙体发生水平剪切滑动。
3剪力墙结构的厚度和配筋问题
剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱设计，当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱，按双向受压构件设计。
3.1剪力墙结构的厚度
按抗震规范6.4.1条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜<200mm，且不小于层高的1/16，其他部位不小于160mm，当墙端头无翼墙或暗柱时不应小于层高的1/12这些规定对于八度地震区的多层及低高层剪力墙结构显得不够合理。例如5~15层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都<0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋，但只因底部功能要求3.9m层高，墙厚就得240mm，若业主要求室内视野开阔，不设外纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或端柱时，当层高3>5~4.2m时，则墙厚需要320~350mm，显然不合理。故像这样的特殊情况的高层建筑应该通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，确保整体的连结从而减小墙的厚度。
3.2墙体的配筋率
在《砼规》11.7.11条文强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应<0.25%；部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应<0.3%这在高层或者较长的剪力墙结构中是合理的，然而这样的结构对于低矮的短小的剪力墙是不适用的，具体的设计中如果建筑物给长的时候，是需要适当的加大水平的布筋的配筋的数量的，尤其是梁部位那些敏感的地方更要增加。
4.剪力墙设计中对剪力墙裂缝的防治措施
(1)设计混凝土的组合比率。例如适当降低水泥用量，采购高标准水泥；尽可能选择低水化热的水泥；对于添加剂等应当谨慎进行。(2)拆模、养护。适当延长剪力墙混凝土的拆模时间，超模现场应当保留模板，让模板预留缝隙以作浇水养护之用，有利于混凝土环境的改变。由于混凝土自身水热化较迅速，所以在施工过程中应指派专人进行混凝土的防护管理和运输。施工中当混凝土密实后，及时覆膜护理，定期洒水，人为地加长护理周期，有利于保持内外部温度的平衡和后期护理及养护。(3)在混凝土中掺加收缩剂，可有效增加混凝土的收缩应力。(4)分隔一个完整的剪力墙。为了减少混凝土因为变形而导致的压力，可将一整片剪力墙分割成几个独立的剪力墙，这样可以舒缓设计带来的不便，但是必须保证有专业的结构设计师进行分割处理，切勿擅自进行导致危险发生。(5)最后浇筑留缝位置。即先浇注后浇带两侧混凝土，在一定时期之后混凝土自身的性质趋于稳定状态再浇筑留缝部位，从而避免因收缩应力而出现裂缝。(6)把剪力墙的水平方向钢筋放在竖向钢筋的外部，有利于降低混凝土的外部围护层的厚度，使剪力墙表面层上的混凝土更加具有韧性。
三、结束语
总之,在剪力墙结构设计过程中,应综合考虑安全适用、技术先进、经济合理、方便施工,注意节能、节水、节地、节材和环境保护“四节一环”要求。注意各专业的合理沟通交流,在满足规范规定要求的前提下,设计出符合人们使用要求的建筑。
参考文献：
[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息，2011，(17).
[2]吕瑞孝，姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息，2011，(19).
关键词：剪力墙；结构设计；应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、剪力墙的受力變形特点
水平荷载作用下,悬臂剪力墙的控制界面是底层截面,所产生的内力是水平剪力和弯矩。墙肢截面在弯矩作用下产生下层层间相对侧移较小,上层层间相对侧移较大的“弯曲型变形”,在剪力作用下产生“剪切型变形”,此两种变形的叠加构成平面剪力墙的变形特征。通常情况下,根据剪力墙高宽比的大小可将剪力墙分为高墙、中高墙和矮墙。水平荷载作用下,随着结构高宽比的增大,由弯矩产生的弯曲型变形在整体侧移中占的比例相应增大,故一般的高墙在水平荷载作用下的变形曲线表现为“弯曲型变形曲线”,而矮墙在水平荷载作用下的变形曲线表现为“剪切型变形曲线”。实际工程中为了改善平面剪力墙的受力特征,结合建筑设计使用功能要求,在剪力墙上开设洞口而以连梁相连,以使单肢剪力墙的高宽比显著提高,水平荷载作用下剪力墙主要受弯工作状态,由受弯承载力决定破坏状态。
二、、剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
1.剪力墙结构布置
剪力墙的平面布置宜简单、规则,宜沿两个主轴方向或者其他方向双向布置,两个方向的侧向刚度不宜相差过大。抗震设计时,不应采用仅单向有剪力墙的结构布置。剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响,剪力墙的结构布置除应满足规范规程规定的相关要求外,结合相应工程经验应注意以下问题。剪力墙的布置满足周边均匀布置。应该了解所运用的设计软件的性能,通晓软件对于L形、T形、十字形等其他两个方向均有剪力墙的时候软件是如何计算另一方向的墙肢刚度。剪力墙中间墙体是否布置为剪力墙,如果布置为剪力墙应与周边的的梁板可靠连接,参与整体结构计算。如设计为填充墙,应满足相应构造要求,增加构造柱及圈梁,保证地震时逃生通道的安全可靠。剪力墙的布置应符合面积,满足刚度要求,不能仅仅为了经济忽略安全保障。刚度中心和几何中心尽量符合;尽量利用山墙、电梯井、楼梯井周围墙体作为剪力墙;尽量满足建筑功能要求。剪力墙在平面上应该结合建筑平面主轴方向布置。剪力墙的布置不能仅靠指标来把握,在满足规范规程规定的指标基础上,还需考虑结构概念,设计满足结构延性构造的要求。剪力墙竖向布置避免变截面和变材料强度同楼层变化,避免刚度突变,墙体沿竖向宜贯通全高,墙厚度沿竖向宜逐渐减薄,在同一结构单元内宜避免错层及局部夹层。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。门窗洞口宜上下对齐、成列布置,形成明确的墙肢和连梁。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。
2.剪力墙边缘构造
建筑结构规范中根据剪力墙受力情况和结构特性，对剪力墙两端及洞口两侧的加强边缘，按墙肢在重力荷载代表值作用下墙肢轴压比的界线及加强部位条件分为构造边缘构件和约束边缘构件。在约束边缘构件设计中，框剪结构、框筒结构和框剪结构设计应当比普通剪力墙结构设计更为严谨规范。对于抗震性能要求不高的墙体，当满足需要的界线值时可按一般规定来设计，无特殊要求。据有关数据表明，工字形或槽形截面剪力墙的延性要比矩形截面剪力墙的延性好；在矩形墙体的两端设置约束边缘构件能有效地约束墙体，有效避免剪力墙体发生水平剪切滑动。
3剪力墙结构的厚度和配筋问题
剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱设计，当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱，按双向受压构件设计。
3.1剪力墙结构的厚度
按抗震规范6.4.1条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜<200mm，且不小于层高的1/16，其他部位不小于160mm，当墙端头无翼墙或暗柱时不应小于层高的1/12这些规定对于八度地震区的多层及低高层剪力墙结构显得不够合理。例如5~15层的剪力墙结构，一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴压比都<0.2，电算结果墙体往往只需要构造配筋，但只因底部功能要求3.9m层高，墙厚就得240mm，若业主要求室内视野开阔，不设外纵墙，横墙朝外端头不允许带翼墙或端柱时，当层高3>5~4.2m时，则墙厚需要320~350mm，显然不合理。故像这样的特殊情况的高层建筑应该通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，确保整体的连结从而减小墙的厚度。
3.2墙体的配筋率
在《砼规》11.7.11条文强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应<0.25%；部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率不应<0.3%这在高层或者较长的剪力墙结构中是合理的，然而这样的结构对于低矮的短小的剪力墙是不适用的，具体的设计中如果建筑物给长的时候，是需要适当的加大水平的布筋的配筋的数量的，尤其是梁部位那些敏感的地方更要增加。
4.剪力墙设计中对剪力墙裂缝的防治措施
(1)设计混凝土的组合比率。例如适当降低水泥用量，采购高标准水泥；尽可能选择低水化热的水泥；对于添加剂等应当谨慎进行。(2)拆模、养护。适当延长剪力墙混凝土的拆模时间，超模现场应当保留模板，让模板预留缝隙以作浇水养护之用，有利于混凝土环境的改变。由于混凝土自身水热化较迅速，所以在施工过程中应指派专人进行混凝土的防护管理和运输。施工中当混凝土密实后，及时覆膜护理，定期洒水，人为地加长护理周期，有利于保持内外部温度的平衡和后期护理及养护。(3)在混凝土中掺加收缩剂，可有效增加混凝土的收缩应力。(4)分隔一个完整的剪力墙。为了减少混凝土因为变形而导致的压力，可将一整片剪力墙分割成几个独立的剪力墙，这样可以舒缓设计带来的不便，但是必须保证有专业的结构设计师进行分割处理，切勿擅自进行导致危险发生。(5)最后浇筑留缝位置。即先浇注后浇带两侧混凝土，在一定时期之后混凝土自身的性质趋于稳定状态再浇筑留缝部位，从而避免因收缩应力而出现裂缝。(6)把剪力墙的水平方向钢筋放在竖向钢筋的外部，有利于降低混凝土的外部围护层的厚度，使剪力墙表面层上的混凝土更加具有韧性。
三、结束语
总之,在剪力墙结构设计过程中,应综合考虑安全适用、技术先进、经济合理、方便施工,注意节能、节水、节地、节材和环境保护“四节一环”要求。注意各专业的合理沟通交流,在满足规范规定要求的前提下,设计出符合人们使用要求的建筑。
参考文献：
[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息，2011，(17).
[2]吕瑞孝，姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息，2011，(19).