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摘要：由于钢筋混凝土剪力墙结构具有布置灵活，房间内无露梁、露柱，能给建筑带来较大的灵活空间的优点，近年来，越来越多的多、高层住宅采用剪力墙结构。本文主要围绕剪力墙结构的设计的相关问题进行了分析，重点对剪力墙的结构布置、剪力墙墙肢厚度、剪力墙中连梁设计进行探讨。
关键词： 剪力墙结构，结构设计
Abstract: due to the reinforced concrete shear wall structure has arranged flexibly, inside the room no dew beam, Lou column, can bring to the building of the advantages of large flexible space, in recent years, more and more many, high-rise residential the shear wall structure. This paper, focusing on the shear wall structure design of related problems are analyzed, and the key of shear wall structure layout, shear wall to wall thickness, shear wall in the limbs of coupling beam design is discussed in this paper.
Key words: the shear wall structure, structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
剪力墙结构由于其抗侧刚度大、侧移小和抗震性能好等优点，集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理地利用了结构材料，钢筋用量较省，节约投资等系列优点而广泛应用于现代建筑结构设计中，尤其是多、高层建筑。但在工程实际应用中，建筑空间由于受剪力墙最大间距限制，建筑平面及使用空间往往受到局限。而且在设计中，对剪力墙位置的具体布置、截面形状和尺寸等是否合理，相关的规范没有明确的规定，通常是由结构工程师根据概念和经验来设计的。因此，在剪力墙结构设计中许多问题值得探讨。本文就剪力墙结构设计做一些简单分析，抛砖引玉。
1.剪力墙结构的基本含义与分类
剪力墙结构是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。剪力墙的结构类型有以下几种：框架--剪力墙结构，剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，框架--核心筒结构，筒中筒结构，板柱--剪力墙结构。剪力墙结构按照开洞大小，可以分为整体墙、小开口整体墙、联肢剪力墙以及壁式框架。
2剪力墙的结构布置
剪力墙的布置除应符合国家规范、规程中有关规定外，在本文中进一步对剪力墙的布置提出了一些要求，其中关于框架剪力墙和梁、墙布置等都属于本文着重阐述的内容。
2.1结构平面布置
高层结构应具有良好的空间工作性能，剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，形成空间整体结构。结构两主轴方向均应布置剪力墙，并宜使两个方向的抗侧刚度接近，刚度中心与结构质量中心接近，避免产生扭转效应。严禁单向布置剪力墙。当某个方向由于条件限制而数量偏小时，在垂直方向的剪力墙上布置沿该方向的一定数量的翼缘，使与梁形成框架效应，可明显增加该向的抗侧刚度。
2.2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，对抗震非常不利，所以应要求剪力墙自上到下连续布置，上应到顶，下应到底。为减轻结构自重和减少侧向刚度，允许沿高度均匀连续改变墙厚和混凝土强度等级，每次墙厚减少宜为50㎜~~100㎜，混凝土强度等级减少宜为5Mpa，以避免刚度突变。厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层。
2.3墙肢高宽比
剪力墙应设计成受弯曲破坏的延性结构，避免剪切脆性破坏及滑移破坏。剪力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，可通过开设洞口等措施，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。
2.4剪力墙洞口的布置
剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。因此，布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。
（1）规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置；
（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，常规计算通常无法获得其实际内力，构造也比较复杂。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，洞口之间会形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当确实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；
（3）具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前使用的计算软件，除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算。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。
3.墙肢厚度的选取
高层建筑混凝土结构技术规程规定了剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。对于住宅建筑，层高一般为2.8m—3.0m，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙厚也取为200mm。除底层加强区的一字形独立剪力墙外，均能满足规范要求。对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2.5m以上，则底层墙体高度会到5.0m以上，若按层高的1/16确定墙厚，将超过300mm，大于填充墙厚度。为避免出现此种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L、T、Z、十字形等截面形式，且使翼缘长度大于其厚度的3倍，这样一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无肢长度的1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。
4.连梁的设计
连梁是指剪力墙结构中墙肢与墙肢间的梁，当墙肢在水平荷载作用下弯曲变形在连梁端部产生转角时，连梁端部内力会阻止与之相连的墙肢的内力和变形从而改变墙肢受力状态，因此连梁的设计对剪力墙结构尤为重要。
剪力墙结构在水平力作用下的破坏分为脆性破坏和延性破坏，由于墙肢抗剪能力不够而发生剪切破坏属于脆性破坏，该种现象可以在设计中对连梁的设计来避免。若在荷载作用下连梁发生破坏则会导致连肢墙丧失连梁对墙肢的约束作用，当沿剪力墙高所用连梁均发生剪切破坏时，连肢墙的各墙肢将被分割为单片墙，导致结构侧向刚度大大降低，墙肢弯矩增大，因此，规范规定连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计值的调整系数即为了防止连梁早于弯曲破坏而发生剪切破坏；在破坏过程中连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏虽属于延性破坏，但该情况下吸收地震能量的能力较低。而在破坏过程中连梁首先屈服，之后是墙肢屈服，连梁通过塑性鉸的变形吸收大量地震能量，传递弯矩和剪力对墙肢起到约束作用，以上两种情况在设计过程中应尽力避免。
5.结语
随着社会的不断进步，多、高层住宅正像雨后春笋一样拔地而起，如何对剪力墙结构进行合理选型以及优化布置就显得非常重要。设计人员只有熟练掌握规范，具有明确的结构概念，根据结构受力的特点和破坏机理，充分利用剪力墙结构的优点，合理选择结构布置形式，掌握正确计算分析方法，结合工程的实际背景进行设计，才能做出安全适用、技术先进、经濟合理的作品。
参考文献:
1.杨斌，张红英.关于剪力墙结构设计中若干问题的研究[J]．工程地球物理学报，2007，24（06）：
2.夏卓文．高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J]．住宅科技，2007，21（02）：
3.钟建兴．关于高层住宅剪力墙结构设计的一些探讨[J]．企业科技与发展，2010，16（26）：
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词： 剪力墙结构，结构设计
Abstract: due to the reinforced concrete shear wall structure has arranged flexibly, inside the room no dew beam, Lou column, can bring to the building of the advantages of large flexible space, in recent years, more and more many, high-rise residential the shear wall structure. This paper, focusing on the shear wall structure design of related problems are analyzed, and the key of shear wall structure layout, shear wall to wall thickness, shear wall in the limbs of coupling beam design is discussed in this paper.
Key words: the shear wall structure, structure design
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
引言
剪力墙结构由于其抗侧刚度大、侧移小和抗震性能好等优点，集承重、抗风、抗震、围护与分隔为一体，经济合理地利用了结构材料，钢筋用量较省，节约投资等系列优点而广泛应用于现代建筑结构设计中，尤其是多、高层建筑。但在工程实际应用中，建筑空间由于受剪力墙最大间距限制，建筑平面及使用空间往往受到局限。而且在设计中，对剪力墙位置的具体布置、截面形状和尺寸等是否合理，相关的规范没有明确的规定，通常是由结构工程师根据概念和经验来设计的。因此，在剪力墙结构设计中许多问题值得探讨。本文就剪力墙结构设计做一些简单分析，抛砖引玉。
1.剪力墙结构的基本含义与分类
剪力墙结构是由剪力墙组成的承受竖向和水平作用的结构。剪力墙的结构类型有以下几种：框架--剪力墙结构，剪力墙结构，部分框支剪力墙结构，框架--核心筒结构，筒中筒结构，板柱--剪力墙结构。剪力墙结构按照开洞大小，可以分为整体墙、小开口整体墙、联肢剪力墙以及壁式框架。
2剪力墙的结构布置
剪力墙的布置除应符合国家规范、规程中有关规定外，在本文中进一步对剪力墙的布置提出了一些要求，其中关于框架剪力墙和梁、墙布置等都属于本文着重阐述的内容。
2.1结构平面布置
高层结构应具有良好的空间工作性能，剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系，形成空间整体结构。结构两主轴方向均应布置剪力墙，并宜使两个方向的抗侧刚度接近，刚度中心与结构质量中心接近，避免产生扭转效应。严禁单向布置剪力墙。当某个方向由于条件限制而数量偏小时，在垂直方向的剪力墙上布置沿该方向的一定数量的翼缘，使与梁形成框架效应，可明显增加该向的抗侧刚度。
2.2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，对抗震非常不利，所以应要求剪力墙自上到下连续布置，上应到顶，下应到底。为减轻结构自重和减少侧向刚度，允许沿高度均匀连续改变墙厚和混凝土强度等级，每次墙厚减少宜为50㎜~~100㎜，混凝土强度等级减少宜为5Mpa，以避免刚度突变。厚度改变和混凝土强度等级的改变宜错开楼层。
2.3墙肢高宽比
剪力墙应设计成受弯曲破坏的延性结构，避免剪切脆性破坏及滑移破坏。剪力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，可通过开设洞口等措施，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。
2.4剪力墙洞口的布置
剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。因此，布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。
（1）规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置；
（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，常规计算通常无法获得其实际内力，构造也比较复杂。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，洞口之间会形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当确实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；
（3）具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前使用的计算软件，除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算。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。
3.墙肢厚度的选取
高层建筑混凝土结构技术规程规定了剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。对于住宅建筑，层高一般为2.8m—3.0m，填充墙厚一般为200mm，相应剪力墙厚也取为200mm。除底层加强区的一字形独立剪力墙外，均能满足规范要求。对于无地下室的高层住宅，因其基础埋深一般在2.5m以上，则底层墙体高度会到5.0m以上，若按层高的1/16确定墙厚，将超过300mm，大于填充墙厚度。为避免出现此种情况，在布置剪力墙时，应结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L、T、Z、十字形等截面形式，且使翼缘长度大于其厚度的3倍，这样一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无肢长度的1/16。由于住宅建筑中剪力墙肢长一般小于3.0m，故厚度采用200mm满足构造要求。
4.连梁的设计
连梁是指剪力墙结构中墙肢与墙肢间的梁，当墙肢在水平荷载作用下弯曲变形在连梁端部产生转角时，连梁端部内力会阻止与之相连的墙肢的内力和变形从而改变墙肢受力状态，因此连梁的设计对剪力墙结构尤为重要。
剪力墙结构在水平力作用下的破坏分为脆性破坏和延性破坏，由于墙肢抗剪能力不够而发生剪切破坏属于脆性破坏，该种现象可以在设计中对连梁的设计来避免。若在荷载作用下连梁发生破坏则会导致连肢墙丧失连梁对墙肢的约束作用，当沿剪力墙高所用连梁均发生剪切破坏时，连肢墙的各墙肢将被分割为单片墙，导致结构侧向刚度大大降低，墙肢弯矩增大，因此，规范规定连梁截面的剪压比限值和抗震等级为一、二级时连梁端部剪力设计值的调整系数即为了防止连梁早于弯曲破坏而发生剪切破坏；在破坏过程中连梁不屈服，墙肢首先发生弯曲破坏虽属于延性破坏，但该情况下吸收地震能量的能力较低。而在破坏过程中连梁首先屈服，之后是墙肢屈服，连梁通过塑性鉸的变形吸收大量地震能量，传递弯矩和剪力对墙肢起到约束作用，以上两种情况在设计过程中应尽力避免。
5.结语
随着社会的不断进步，多、高层住宅正像雨后春笋一样拔地而起，如何对剪力墙结构进行合理选型以及优化布置就显得非常重要。设计人员只有熟练掌握规范，具有明确的结构概念，根据结构受力的特点和破坏机理，充分利用剪力墙结构的优点，合理选择结构布置形式，掌握正确计算分析方法，结合工程的实际背景进行设计，才能做出安全适用、技术先进、经濟合理的作品。
参考文献:
1.杨斌，张红英.关于剪力墙结构设计中若干问题的研究[J]．工程地球物理学报，2007，24（06）：
2.夏卓文．高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J]．住宅科技，2007，21（02）：
3.钟建兴．关于高层住宅剪力墙结构设计的一些探讨[J]．企业科技与发展，2010，16（26）：
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。