剪力墙结构设计论文十篇

剪力墙结构设计论文篇1

【关键词】建筑结构；剪力墙结构；应用分析

1引言

高层建筑是城市重要组成部分，建筑可以美化城市，而有一些标志性建筑甚至在某种意义上代表了这座城市城市，例如如广州的小蛮腰和上海的东方明珠塔，都是国际性大都市的标志。因此，城市和建筑互相依赖，彼此生存。如今，土地资源稀缺，高层建筑已成为城市建设的主体，是城市生活的主流建筑，也是当代建筑的发展趋势。随着人民生活水平的不断提高，对居住舒适性的要求也有所提高，特别是对住宅公寓的要求越来越高。剪力墙结构的壁厚与填充墙、平面的厚度是一致的，保证室内无框架柱突出，可有效提高空间利用率，因此，高层住宅剪力墙结构应用的十分广泛。

2建筑结构设计中剪力墙结构概念方案布置

剪力墙结构概念方案布置是进行剪力墙结构设计的前提，而布置设计的合理性与否对整个工程造价有很大的影响，下面对剪力墙结构布置进行简单的介绍。剪力墙布局应沿两个主轴方向双向进行布置，尽量做到分布均匀，这种安排，能够让两轴刚度尽可能接近。剪力墙集中布置会导致结构载荷中心和刚度中心偏移，造成较为严重的扭转效应。剪力墙的分散布置会导致梁板跨度加大和刚度分布不均匀，而在跨度增大时，会增加结构的重量，增加地震效应，从而增加工程造价；另一方面，剪力墙间距太大，以致于单片剪力墙承受荷载过大，增加了轴压比，从而对剪力墙延性设计产生影响。以及结构在不规则的地震扭转薄弱部位凸起后形成棱角。扭转大变形导致扭转破坏。因此，考虑剪力墙平面布置，应单独布置，并用对角线局部加强。在平面角部尽量布置L形墙肢，还可采取设置端柱及转角部位楼板中设置暗梁等构造措施进行加强，以达到提高其扭转刚度的目的。剪力墙竖向布置宜沿房屋高度通高布置、上下对齐、连续布置，墙厚及墙长沿高度宜均匀变化，以达到竖向刚度逐渐变小，从而能够有效避免竖向刚度发生突变情况。这样既经济又能满足承载力、侧向变形的要求。因此，剪力墙结构的布局对整个结构的合理性和经济性有直接的影响。目前，结构的经济性已成为结构设计中必须考虑的因素。在满足安全的前提条件下，最大限度地利用有限的资源，是结构工程师要去探索的问题。因此，在合理布置剪力墙的前提下，尽可能节约经济，降低工程造价。而对于结构的关键部分或者计算模型与实际情况不相吻合的部分，至少使用两种不同结构软件进行了分析计算，并进行了围护结构设计，加固了结构。在概念布局的早期阶段，结构设计师应与建筑师密切合作，确定合理的安排以避免不规则或严重的不规则的平面与立面。实现技术先进，安全适用，经济合理的总体设计，达到降低总成本的目的。

3剪力墙的特征及其种类

从整体上来说剪力墙的特点有下面几点，其侧向刚度很强。还有一个相对比较小的侧移，如果发生地震可以吸收更多的地震能量。在剪力墙结构的应用中，室内墙体很平整，但剪力墙结构，在施工的时候需要很多环节，所以造价相对较高。如果按照剪力墙结构开洞与否可分为以下几种：小开洞剪力墙、壁式框架、实体墙、双肢或多肢剪力墙等。这些剪力墙各有不同的应用特点，每个结构设计人员应针对具体的建筑结构，选择合适的剪力墙结构形式。

4建筑结构设计中剪力墙结构受力分析

剪力墙结构设计有自己的设计原理及其原则。由于剪力墙通常比普通墙的厚度大且宽，所以它的特征比较像板，但是还是有一定的区别，剪力墙通过压弯构件计算，板根据弯曲构件计算。因此有必要在结构设计分析中考虑到具体的设计差异。此外剪力墙墙肢长度，壁厚范围都有自己的特点，当高度和墙段比厚度小于或等于4，应按框架柱的结构设计；当墙肢截面高度与厚度之比大于8时，使用一般剪力墙；当墙肢截面高度与厚度之比在4~8之间时，则要使用短肢剪力墙，这些也是剪力墙的结构设计的基本原则。剪力墙结构由一系列纵向剪力墙和横向剪力墙以及由空间结构组成的梁板组成。在两种负荷的主要：一是竖向荷载，竖向荷载主要是梁板传来的活载、恒载、竖向地震作用及剪力墙身自重；其他主要是水平荷载，地震作用和水平风荷载。剪力墙内力和变形分析包括承载力极限状态和正常使用极限状态分析。在极限承载力状态下，剪力墙在各种工况下不受破坏，能安全承受重力荷载。在正常使用极限状态下，结构变形满足规范要求，在满足设计要求的基础上结构经久耐用。框架结构的变形主要是剪切变形，剪力墙的变形主要是弯曲变形。为了实现剪力墙的弯曲破坏的延性破坏模式。《高层建筑混凝土结构技术规程》中有规定，墙的长度最好不要超过8m。事实上，有两个主要因素影响剪力墙的破坏模式是轴压比和剪跨比，只要轴压比小于规定的限值而剪跨比大于2，可以实现延性破坏模式。当剪力墙的长度超过8m时，尽可能在墙体中部开洞，形成一个双墙肢，通过弱连梁连接，一般来说剪跨比也会大于2，可以满足延性破坏的要求。在地震作用下，通过连接梁的能量，梁端首先进入塑性变形，形成塑性铰，使梁成为抗震的第一道防线。

5连梁设计

高层住宅剪力墙结构，由于墙长较长时通过开洞或剪力墙平面内梁跨较小形成连梁，如果出现跨高比较小的连梁，在计算过程中，容易产生过度抗剪的连梁，通常有以下解决方案：①增大连梁的截面积，可以增强连梁本身的抗剪能力，但梁的刚度相应也会增加，吸收的地震力也会增加，只能增加有限的抗剪承载力。在梁宽固定的情况之下，可以使用加高梁高的方法；当梁高是一定的，可以扩大梁宽，增大断面的连接刚度，但宽度对连梁刚度贡献较小，仅是一个线性关系，使得分担剪力的增加值小于抗剪力的提高值。②调整设计内力，在提高连梁截面对提高抗剪承载力没有影响的状况下，可人为的降低连梁的刚度，来控制剪切力的分配比例，并解决了连梁的抗剪性能问题。最简单的控制方法是在计算参数选择时，通过调整连梁刚度折减系数，只有在采用内力配筋计算时才可以。在整个计算和非地震荷载作用下，连梁的刚度不会降低，连梁应具有足够的抗弯承载力和抗剪承载力，以满足正常使用的要求。对于跨高比大于5的连梁，应根据设计的框架梁，满足框架梁的要求。③可作水平缝从而形成双连梁、多连梁或其他结构措施，以提高抗剪承载力，如设置交叉暗支撑等措施，以提高连梁的抗剪承载力。

6结语

中国的国民经济和建筑结构设计整体水平与发展规模都在提升，高层建筑将成为现代建筑的主流。剪力结构在侧向刚度、侧向变形等方面具有一定的优势，在高层建筑中得到广泛应用。因此掌握剪力墙结构的特点，对剪力墙结构设计有很好的把握。我们要从设计的基本原则出发，设计更加经济合理的剪力墙结构。因此建筑结构设计人员要根据剪力墙结构设计原理有明确的认识，同时，不断从设计实践出发来推动中国建筑业整个工艺设计水平的提高。本文从剪力墙结构设计的概念开始。就建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用进行了介绍，希望以此促进行业发展。

参考文献

[1]李捍文.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].科技创新与应用，2012（9）.

[2]孙雪兰.浅谈高层剪力墙结构的优化设计[J].山西建筑，2010（8）.

[3]林涛，张景祯.建筑结构设计要点及计算模型调整[J].科技传播，2011（17）.

剪力墙结构设计论文篇2

关键词：剪力墙，结构，设计，探讨

 

[前言]随着社会的发展，城市的扩展空间越来越向高处发展，高层建筑设计也随之增多。国内高层设计（百米以下）结构类型以框架剪力墙及纯剪力墙为主，而以上结构常见以剪力墙受力为主，所以墙肢、连梁设计及配筋显得极为重要，现对高层建筑设计中剪力墙连梁的设计和配筋做如下探讨。

在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢 ,墙肢与框架柱的梁称为连梁。

连梁一般具有跨度小、截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大。此外 ,高层建筑中 ,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩 ,会引起连梁两端的竖向位移差 ,这也将在连梁内产生内力。论文参考，结构。

在设计时 ,即使采取降低连梁内力的各种措施。如：增大剪力墙的洞口宽度、在连梁中部开水平缝、在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减、对局部内力过大层的连梁进行调整等 ,仍难使连梁的设计符合要求。

基于这种情况，本文将提供连梁设计的几个建议，并且讨论连梁设计时的配筋计算。

1　连梁的工作和破坏机理

在风荷载和地震荷载作用下 ,墙肢产生弯曲变形 ,使连梁产生转角 ,从而使连梁产生内力。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力又反过来减少了墙肢的内力和变形 ,对墙肢起到了一定的约束作用,改善了墙肢的受力状态。高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种 ,即脆性破坏 (剪切破坏 )和延性破坏 (弯曲破坏 )。

连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力 。在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时 ,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用 。将成为单片的独立梁。这会使结构的侧向刚度大大降低 ,变形加大 ,墙肢弯矩加大 。并且进一步增加P—Δ效应 (竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩 )。并最终可能导致结构的倒塌。连梁在发生延性破坏时 ,梁端会出现垂直裂缝。受拉区会出现微裂缝 ,在地震作用下会出现交叉裂缝 。并形成塑性绞 ,结构刚度降低。变形加大 ,从而吸收大量的地震能量 ,同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力 。论文参考，结构。对墙肢起到一定的约束作用 ,使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中。论文参考，结构。连梁起到了一种耗能的作用 ,对减少墙肢内力 。延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下 ,连梁的裂缝会不断发展、加宽,直到混凝土受压破坏。

2　设计的探讨

在墙肢和连梁的协同工作中 ,剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下 ,结构应该处于弹性工作状态。连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下。结构允许进入弹塑性状态 ,连梁可以产生塑性铰。根据抗震设计规范总则的要求 。建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时 ,一般不损坏或不需修复仍可使用,当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时 ，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。因此 ,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏 ,也就是要求墙肢和连梁的设计符合强剪弱弯的原则。同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服 ,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面：

1)　关于连梁刚度的折减。连梁由于跨高比小 ,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 ,刚度减弱 ,内力重分布。论文参考，结构。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。论文参考，结构。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第 4.1.7条规定 :“在内力与位移计算中 ,所有构件均可采用弹性刚度 。在框架—剪力墙结构中 ,连梁的刚度可予以折减 ,折减系数不应小于 0.55。”一般在实际设计中我们考虑在 0.55— 1之间取值。以符合截面设计的要求.

2)　加连梁跨度减少高度。在连梁设计中 ,刚度折减后 ,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况 ,这时可以增加洞口的宽度 ,以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度 ,也就减少了地震作用的影响 ,使连梁的承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限 ,则可采取调整连梁内力来解决。调整的幅度不宜大于2 0 %,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。

3)　增加剪力墙厚度。亦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 ,另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后 ,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例 ,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。

4)　提高混凝土等级。混凝土等级提高后 ,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例 ,有可能使连梁的受剪承载力不超限。

5)　地震区高层建筑的剪力墙连梁 ,在进行了上述调整后 ,仍有部分不符合承载力要求时 ,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。然后按“强剪弱弯”的要求 ,配置相应的纵向钢筋。论文参考，结构。此时 ,如果不能保证连梁在大震时的延性要求,应重新计算整个结构 ,必要时调整结构布置 ,使连梁的承载力符合要求。上述各种措施中 ,在能满足整体刚度的情况下 ,可先采用刚度折减 ,如仍超限可采用其余各种措施。

3　连梁的配筋计算

根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计和施工规程》 ,在连梁设计方面 ,对于连梁非抗震设计 ,抗震设计时跨高比大于 2.5及小于 2.5两种情况 ,在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定。在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限 ,这时可以将受力筋均匀布置 ,同时考虑到连梁以承载水平荷载为主 ,支座弯矩主要由水平荷载引起,在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近 ,可以采用截面对称配筋。在连梁配筋中,配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏 ,这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ,可以克服这些不足之处。

4　结　语

高层建筑剪力墙连梁的设计受很多因素的制约。连梁的内力和剪力墙的多少、每片剪力墙的水平力大小、连梁的刚度、与之相连的墙肢刚度等都有关。因此在设计时 ,问题是比较复杂的 ,设计时要把互相制约的因素统一协调 ,以取得比较理想的结果。由于水平有限，错误之处难免，热忱欢迎同行指出，已达到共同提高之目的。

剪力墙结构设计论文篇3

[关键词]高层建筑 结构优化 设计 问题 解决方案

中图分类号：U965 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）07-0172-01

城市的商业化气息浓厚，在商业的推动下，经济有了更加良好的发展形式，而建筑也因此在发展，尤其是高层建筑。城市中的高层建筑可以看作是城市以及商业的体现。在设计高层建筑结构的时候，技术为结构提供保证，可是对于高层建筑的剪力墙而言，结构的设计还有不足，也就是说还有发展的空间。

1 高层建筑剪力墙结构优化设计现状

就目前的发展情况来看，国内常用的两种结构优化设计包括两大类，即数学规划法和力学准则法。但是对结构优化的实践远远滞后于理论的发展。国内的优化方法理论还不健全，不能适时的根据具体工程项目情况进行调整；于国内结构优化方面的人才比较欠缺，对相关的技术把握有很多不足；由于长时间的实践，很多设计单位都有自己的一套理论体系，按部就班地完成设计工作，没有与时俱进；设计人员的责任心不够，逃避对结构的优化设计，没有有效发挥主观能动性。近十几年，国内在研究把优化理论应用于工程实践方面又有了新的进展：强调综合处理，使技术、经济与管理相结合；于对结构的构件布局和节点连接关系进行优化；考虑事物的模糊性；对常见结构和标准构件，形成通用程序和计算图表，便于推广。目前针对剪力墙结构优化的研究主要是根据力学准则化对其进行优化，例如采用大开间或大柱网方案。根据相关试验研究表明：剪力墙破坏时其强度为设计要求的好几倍，这种小开间剪力墙结构体系无论承载能力及抗侧刚度均显得过大，它将导致较大的建筑自重和较大的地震作用。

2 剪力墙结构体系的设计

剪力墙又称作结构墙，剪力墙截面较大，且整幢建筑物的剪力墙之间互相现浇予以连接，整体性好，有很大的抗侧能力，可建造较高的房屋。剪力墙结构主要是用于承担横向水平力的实体墙体结构。剪力墙体系可以是直接竖立在基础上，也可为了适应下部大空间的需要而由框架支承，形成框支剪力墙。剪力墙结构体系是由楼盖组成的空间盒子及一系列纵向、横向剪力墙结构体系，承受水平和竖向荷载，各片剪力墙的受力在竖向荷载作用下会比较简单，也容易分析，但在水平荷载作用下却有很大不同。简化分析方法，认为剪力墙平面之外的刚度极小，但其自身竖向平面内的刚度却很大，而在平面外的刚度可以忽略。这样，可把横、纵方向的剪力墙分别加以考虑，将空间结构作为平面结构进行处理，使剪力墙体系的位移和内力计算在水平荷载作用下得到最大程度的简化。实际上，剪力墙结构体系纵、横两个方向各片剪力墙是分别相互连在一起的，各片剪力墙的截面特性应计及纵、横墙的共同工作，即纵墙的一部分可作为横墙的有效翼缘，横墙的一部分也可作为纵墙的有效翼缘。剪力墙的种类，分为整截面剪力墙，整体小开口墙，双肢墙、多肢墙，壁式框架。

3 剪力墙结构优化设计方法

3.1 主体结构抗侧刚度

高层建筑在承受建筑内部重量的同时，还要让建筑有整体性，最主要的是让建筑保持稳定。然而高层建筑的稳定性却受到某些自然条件的冲击，当出现强风、暴雨等天气的时候，建筑的结构受到严重的冲击，可是高层建筑还是让主体有刚度，以免建筑出现移动。通过稳定主体的刚度，可以让建筑内部结构以及使用建筑的人很安全。高层建筑的材料的用量与建筑结构承受的重量是有一定联系的。如果建筑承载量大，那么建筑结构的材料更多。而结构的抗侧力材料数量也是同样，并且是呈二次方的比例增加。建筑结构的标准是否合理取决于主体结构的抗侧刚度。因此在在优化建筑结构的时候，应该计算抗侧刚度，通过计算结果，合理的设计高层建筑结构。

3.2 地震作用

计算建筑的抗震作用，通常计算的方法有两种，一种是振型分解反应谱；而另一种是底部剪力。但是第一种方法用的比较多，在计算的时候，可以用拟静力的方式，通过这种计算方式可以保证计算数据准确，而且还能计算出建筑的抗震水平。底部剪力也是在设计建筑抗震使用的一种方法，而且将拟静力的方法简化。如果建筑的质量以及刚度同时能沿着竖向分布，并且分布的较为均匀的时候，可以看出这种计算方式还有可靠性的。尽管这种计算方式更方便，但是会使误差增大，甚至是使建筑的结构出现偏差。但是如果使用了这种计算方式，那么在分析结构刚度的时候，不会在经过很多的步骤之后才计算出结果。

3.3 建筑结构轻型化

现在很多高层建筑都属于剪力墙结构，而使用的材料也以混凝土为主，但是材料的等级通常比较低，而且混凝土具有较大的自重，这会使材料在运输的时候，以及施工中都会出现不利因素，因此在优化建筑结构的时候，应该控制建筑的重量。当建筑的结构轻型化之后，使用的材料就减少，而且建筑的截面也会缩短，通过这种方法可以让建筑有较高的抗震性，当建筑的抗震性改变之后，建筑在地震中受到的影响也小。建筑的楼盖形式也要保证是正规的，首先要有一个测量建筑楼盖的尺寸，以及截面面积，其次是测量建筑的重量，控制好建筑发生位移的地点以及程度。在选择建筑的材料的时候，要选择那些质量轻，但是具有很高强度的材料，控制建筑墙体的重量，使其重量较轻，同时减少建筑的重量。使用的传统材料要么具有轻度，要么具有高强度，两者不能并存，可以在技术发展之后，出现了很多的材料，而且材料的运用也得到改善，使其不仅重量较轻，还能有很高的强度。可是这种材料在国外使用的较多，而我国的高层建筑基本还是使用钢筋混凝土结构，新型的材料只能在轻骨料高层建筑中使用。

4 结束语

综上所述，我国有关高层建筑的剪力墙结构优化设计虽然取得了突破性的进展，但仍然还有很多不足。这不仅需要技术的转变，还需要设计人员的用心和细心。在进行前期设计时，就把建筑的实用性、安全性等性能考虑充分。关于剪力墙结构的优化设计不能仅仅停留在理论上的发展，相关从业人员应多注意理论和实践的结合，优化剪力墙布置和对建筑材料的选用。对此，作为国家政府，应该加大资金投入，组织相关建筑专家进行详细研究，并出台相关法律政策作为支撑。作为设计人员，勇于创新，努力提升自身的专业技术修养，不但要能做出设计，更要做好设计。

参考文献

[1] 谢向鹏，李献军，高菊芳.试析高层建筑剪力墙结构优化设计[J].中国建筑金属结构，2013（12）：57～58.

[2] 门进杰，李慧娟，史庆轩，贺志坚，王顺礼，周琦.某板式住宅高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].结构工程师，2013（06）：169～171.

剪力墙结构设计论文篇4

关键词:剪力墙结构住宅；地震作用；扭转控制方案对比

中图分类号：P315 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

随着人民生活水平日益提高，对住宅的功能需求也越来越细化。随之而来的，是住宅楼平面布置的日趋复杂与多样化。为满足不同的建筑功能需求，住宅楼的结构中出现了较多的不利布置，如转角窗、一字型剪力墙、跨层柱墙等等。这些因素均容易影响到结构的规则性，并加剧剪力墙结构在地震作用下的扭转作用。针对这种现象，结合某高层剪力墙住宅结构的设计，将几种常见的结构处理措施逐一试用，并对其效果进行比对，从而采取最合理的处理方案。

2 工程概况

某高层住宅，建筑平面为点式布局。地上为十八层，地下二层，地下室与周边地下车库连为整体。地面以上各点式高层之间设防震缝脱开，形成独立的结构单元。建筑物总长度为94.45m,总宽度19.80m, 总高度为50.30m。上部结构采用剪力墙结构，基础采用钻孔灌注桩基础。建筑物设防烈度为7度(0.10g)，抗震设防类别为标准设防类，剪力墙抗震等级为三级。

2 计算过程分析

高层建筑结构在地震作用下的扭转振动是不可避免的。地震作用的复杂性以及地面运动的相位差将会引发建筑物的扭转振动,建筑物质量分布不均匀变化、抗扭构件的非对称性破坏及施工过程中的误差也将引起结构的刚度分布不对称，从而在水平作用下产生扭振效应。《高规》中，采用计入偶然偏心的方式进行计算,对于均匀对称结构考虑设计偶然偏心距e0 =0.05L(即偶然偏心距取0.05倍楼层宽度);对于不对称结构、不规则结构,需将其自身存在的偏心与偶然偏心距共同考虑。《抗规》中，采用的是对其地震作用效应乘以增大系数的方式予以考虑。

根据《抗规》和《高规》的要求，结构第一自振周期不应为扭转周期，且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，A级高度高层建筑不应大于0.9。另外规范还对层间位移角、最大层间位移与层平均位移之比、周期、剪重比等刚度控制指标做出了具体的要求。在剪力墙结构中，应合理的控制剪力墙的数量，设置过多则造成结构刚度过大，加大地震效应；设置过少则不能满足结构计算要求。同时剪力墙与连梁的布置也应均匀对称。

当出现抗侧力构件布置不理想，扭转效应计算指标不满足规范的要求时，常见的有加大构件抗侧刚度(3.1)和减小局部中央构件抗侧刚度(3.2)两种方法。以下取本工程11#楼座进行试算。

3.1加大构件抗侧刚度，调整外圈剪力墙长度与门窗洞口尺寸。

首先按照常规方式布置中部剪力墙，使之满足平动作用下的刚度控制指标，并使刚度中心和质量中心的偏心率小于20%。然后将山墙上的门洞尺寸调整量定义为a，剪力墙长度调整量定义为b。从a=0、b=0这种极限状态开始，取步长c=300mm-500mm。此时，ai+1=ai+c; bi+1=bi+c逐级累加，用SATWE软件进行计算，计算结果如下：

由以上计算过程我们得到结论：A-C段变化平缓；C-D段有一较大的突变，此时第一周期由扭转周期变为平动周期；D-G段又趋于平缓，计算结果已满足要求；G-H段的变化率同D-G段,增加的剪力墙对周期影响较小，对结构抗扭贡献较小，相对不经济。故G点的结构布置为较优方案。

3.2减小局部中央构件抗侧刚度，调整中部剪力墙长度或厚度。

在3.1.G计算结果满足的基础上，对中部刚度进行调整，探讨中部刚度对结构抗扭的影响。调整过程记录如下：

通过计算发现，改变中部剪力墙厚度对周期影响较小；而剪力墙开洞又有较多限制，剪力墙结构的洞口宜布置在墙的中部，避免开在端部，开洞面积宜取值为墙面积的1/6左右（过小则不满足建筑专业窗地比的要求）。所以，无法通过开大洞口的方法减小刚度，而计算结果表明改变开洞面积对周期的影响也较小。需要对中部构件的抗侧刚度进行调整时，宜优先采用不对称调整剪力墙长度的方式。

4 结论及建议

经过对进行本剪力墙结构的分析可知，减小局部中央构件的抗侧刚度在理论上可以减小Tt与T1比值，但是这种调整对结构抗扭能力的影响较小。相对而言,构件的刚度变化对结构抗扭的影响较大。基于以上对比结果，设计时宜先确定中部剪力墙布置，由剪力墙承担大部分水平剪力，同时满足层间位移角、最大层间位移与层平均位移之比、周期、剪重比等刚度控制指标。再结合结构单元的剪力墙设置，选取合适的剪力墙与门窗洞口分布比例，可较快捷的找到适合的外圈剪力墙长度和厚度，从而缩短试算过程，少走弯路。

鉴于建筑工程的多样性和复杂性，本文所阐述的思路和结论未必能适用于各类剪力墙结构。但希望这种调整思路，对工程师处理类似工程时，有所借鉴和帮助。

参考文献：

[1]《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

剪力墙结构设计论文篇5

 

关键词：剪力墙 短肢剪力墙 加强部位 有限元

1、剪力墙的布置；

2、有关短肢剪力墙设计。

一、剪力墙布置

剪力墙布置除应符合规程中有关规定外，在本文中进一步对剪力墙的布置提出了一些要求，其中关于短肢剪力墙和梁、墙布置都属于本文着重阐述的内容。

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。

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。

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。

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。

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；

（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。

5、剪力墙和加强部位

（1）抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位，这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施，与由于温度、收缩等需要的加强措施区别；

（2）剪力墙塑性铰出现后，剪力墙应具有足够的延性，剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围，该范围内应当加强构造措施，提高其抗剪切破坏的能力；

（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。

二、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。

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、加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

（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）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；

（3）出于改善延性的考虑，抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7（对一般剪力墙，三级抗震等级时轴压比未限制）；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；

（4） 对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应调整，其他各层也要调整，一、二、级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墙过早剪坏；

（5）短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；

（6）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200㎜；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。

总之，在剪力墙布置中洞口宜上下对齐使之受力明确，尽量避免出现错洞与叠合错洞的出现。在短肢剪力墙设计中应注意其肢长、加强部位、构造要求等要求。

参考资料：

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

剪力墙结构设计论文篇6

关键词：结构设计法；主动设计；被动设计

Abstract: This paper introduces the building structure design method and the problems that need attention in the frame - shear wall design, at last the author puts forward some own views for your reference.

Key words: structure design method ；active design; passive design;

中图分类号：TB482.2文献标识码： A文章编号：2095-210（2012）

结构设计应该被动设计与主动设计相结合。随着社会的需求，计算理论的发展，计算机的应用，新型建材的研究与应用，建筑结构设计将面临前所未有的机遇。往往设计人员注意到适用、安全、经济、美观，而忽略了便于施工。有时设计人员为图方便，用偏于安全的简化方法计算，虽然既省事又保证了安全，却增加了造价。

结构设计一般在建筑设计之后，“受制”于建筑设计，但又“反制”建筑设计。结构设计不能破坏建筑设计，建筑设计不能超出结构设计的能力范围。结构设计决定建筑设计能否实现，在这个意义上，结构设计显得更为重要。但一栋标志性建筑建成后，往往建筑师便成为了人们心目中的建造者，为了实现该建筑设计而付出辛勤劳动一丝不苟的结构师并不为人们所知。但无论如何，设计一个适用、安全、经济、美观、便于施工的结构设计方案是结构设计人员的责任。建筑结构设计可分为整体设计和部件设计两部分。

1结构设计总论

1.1整体设计

整体设计就是进行概念设计。概念设计是指正确的解决总体方案、材料使用和细部构造，以达到合理抗震设计的目的。概念设计是根据抗震设计的复杂性，难以精确计算而提出来的一种从宏观上实现合理抗震，避免无必要的繁琐计算，同时为抗震计算创造有利条件，使计算分析结果更能反映地震时结构反应的实际情况的设计方法。采用先进的计算理论，空间受力分析、非弹性变形分析、塑性内力分析、由加载到破坏的全过程受力分析、时程分析、最优化设计、方案优化等先进科学的设计方法、设计理论将得到越来越多的应用。

通过概念设计尽可能的降低作用效应。因为降低作用效应，对增加结构安全性、降低造价、节约国家投资意义重大。使用具有高强、轻质、环保等特点的新型建材，建筑物的自重在结构计算中占很大的比重，使用轻质、高强的建材，将使建筑结构设计发生革命性的变化。整体设计包括结构体系的选择、柱网的布置、梁的布置、剪力墙的

分布、基础的选型等。

整体设计一般分主体和基础两部分进行。设计人员根据建筑物的性质、高度、重要程度、当地的抗震设防烈度、风力情况等条件来选择合适的结构体系。是采用砖混结构、框架结构、框剪结构、框支结构、筒体，还是巨型框架……选定结构体系后，就要具体决定柱、梁、墙（剪力墙）的分布和尺寸等。

在进行主体结构内力计算后，主体结构底截面的内力成了基础选型和计算的重要依据。内力计算一般尽量简化为平面体系来计算，但有时必须采用空间受力体系来计算。无论怎样，内力计算最终是对柱、梁、板、墙（剪力墙）和块体这五种部件的计算。也就是说，进行整体设计后，就要进行部件设计。

1.2 部件设计

梁和柱一般可看作细长杆件，内力情况与计算体系相符合。单向板可简化为单位宽度的梁来计算，双向板的计算理论也较成熟，异型板的计算就较为复杂，应尽量避免。对于单片的剪力墙，一般把它视作薄壁柱来近似计算，有时要考虑翼缘的作用；对于筒体结构中的剪力墙则要用空间力学的方法来计算。块体不同于梁、柱、板、墙，它在空间三个方向的尺寸都比较大，难以视作细长杆件或简化为平面体系来计算。如单独基础，桩的承台，深梁都是块体，受力情况很复杂，难以精确分析，所以在计算中往往加大安全系数，以策安全。

1.3 概率极限状态设计法

结构计算理论经历了经验估算、容许应力法、破损阶段计算、极限状态计算，到目前普遍采用的概率极限状态理论等阶段。目前国内结构设计所用的设计方法是概率极限状态设计法，作用效应S必须小于等于结构抗力R，结构要满足强度条件和位移条件。内力计算采用的力学模型一般是弹性模型，要考虑塑性变形内力重分布时，往往是把利用弹性模型计算所得的内力乘以一个调整系数。概率极限状态设计法更科学、更合理。作用效应S小于等于结构抗力R是结构计算的普遍适用公式。

1.4 被动设计法与主动设计法

目前结构计算理论的研究和结构设计似乎只关注如何提高结构抗力R，以至混凝土的等级越用越高，配筋量越来越大，造价越来越高。

我把提高抗力R的设计方法称之为被动设计法。以抗震设计为例，一般是根据初定的尺寸、砼等级算出结构的刚度，再由结构刚度算出地震力，然后算配筋。但是大家知道，结构刚度越大，地震作用效应越大，配筋越多，刚度越大，地震力就越强。这样便会出现为抵御地震而配的钢筋，因为增加了结构的刚度反而使地震作用效应增强的情况。其实，为什么不考虑降低作用效应S呢？

我把降低作用效应S的设计方法称之为主动设计法。在抗震设计中，已有在基础与主体之间设一弹性层，以降低地震作用效应的设计；有的在建筑物顶部装一个“反摆”，地震时它的位移方向与建筑物顶部的位移相反，从而对建筑物的振动产生阻尼作用，减少建筑物的位移，降低地震作用效应。

2.框架-剪力墙结构设计的几个问题

2.1合理的剪力墙布置和剪力墙的合理数量

2.1.1剪力墙合理数量确定

可以采用层结构截面面积（即剪力墙截面面积Aw和柱截面面积Ac之和）与楼面面积Af之比，剪力墙截面面积Aw与楼面面积Af之比从一些设计较合理的工程来看，(Aw+Ac)/Af值和Aw/Af值大约在下表范围之内。

底层结构截面面积与楼面面积之比

设计条件 (Aw+Ac)/Af Aw/Af

7度，Ⅱ类土 3~% 2~3%

8度，Ⅱ类土 4~6% 3~4%

层数多，高度大的框架一剪力墙结构，宜取表中的上限值。上表中为剪力墙纵横两个方向的总量，两个方向剪力墙的数量宜相近。

2.1.2剪力墙的布置

2.1.2.1框架-剪力墙结构中的剪力墙是抗震抗风的主要结构。应沿各主轴方向布置，剪力墙应在纵横两个方向同时布置，并使两个方向的自振周期比较接近。剪力墙的一般布置原则是：均匀、分散、对称、周边。均匀、分散是要求剪力墙的片数多，每片的刚度不要太大，避免地震作用集中在一两片墙上。墙受的力太大，截面设计困难，对称、周边布置是对高层建筑抵抗扭转的要求。

2.1.2.2.一般情况下，剪力墙宜布置在以下部位：竖向荷载较大处；平面形状变化处；楼梯间和电梯间。当楼面有较长的外伸端时，宜在外伸端的适当位置设置剪力墙。纵横向剪力墙宜合并布置为L形、T形和口字形，以提高其强度和刚度。剪力墙的单个墙肢长度不宜大于8m，以免因剪切而破坏；对于过长的单片墙可以留出结构洞口，划分为联肢墙的两个墙肢。如果建筑上不需要这个洞口，可以在施工完毕后用轻质材料封闭。另外，设剪力墙之后，框架柱应予以保留，柱作为剪力墙的端部翼缘，剪力墙端部钢筋配置在柱截面内。端柱加强剪力墙的承载力和稳定性。尽量设置明框梁，如果建筑功能上确实无法设置明梁时应设置暗梁，暗梁的高度与明梁的相同，纵筋与箍筋也与明梁相同，配置在墙身内。

2.2.梁的扭矩问题

梁在空间受力状态下承受扭矩，虽然梁出现扭转裂缝后抗扭刚度大大降低而使扭矩减小，但在正常使用下梁处于弹性状态，所以抗扭刚度本身不予折减。但由于在截面作受扭承载力验算时，梁只考虑了矩形部分，板的作用并没有考虑，所以梁承受的扭矩只是总扭矩的一部分。目前，大多数建筑的楼面为现浇板，因此，现浇楼面梁在设计时，扭矩设计值可以折减，折减系数为0.4~1.0。在具体设计时应注意梁的周边无板的梁的抗扭；装配式楼盖或独立梁的扭矩不应折减。

2.3.框架-剪力墙结构中框架剪力墙的调整

在三维空间程序TBSA计算中采用了楼板平面内刚度无限大的假定，即认为楼板在自身平面内是不变形的。但是在框架-剪力墙结构中，作为主要侧向支承的剪力墙间距很大，实际上楼板是会变形的，变形的结果将会使框架部分的水平位移大于剪力墙的水平位移，相应地，框架实际承受的水平力大于采用刚性楼板假定的计算结果。更为重要的是，剪力墙的刚度大，承受了大部分的水平力。因而在地震作用下，剪力墙会首先开裂，刚度降低，从而使一部分地震力向框架转移，框架受到的地震作用会显著增加。另外，由内力分析可知，框架剪力墙结构中的框架，受力情况不同于纯框架结构中的框架，它下部楼层的计算剪力很小，到底部接近于零。显然直接按照计算的剪力进行配筋是不安全的，必须予于适当的调整，使框架具有足够的抗震能力，使框架成为框架剪力墙结构的第二道防线。具体设计时对于底层大底盘结构应对裙房部分和上部主体部分分别进行调整；还有结构沿竖向变化很大，平面不规则的结构在调整时应加以分析。

3 结束语

总之，结构设计是个系统、全面的工作，需要扎实的理论知识功底，灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度。设计人员要从一个个基本的构件算起，做到知其所以然，深刻理解规范和规程的含义，并密切配合其它专业来进行设计，在工作中应事无巨细，善于反思和总结工作中的经验和教训。

参考文献:

剪力墙结构设计论文篇7

关键词：框架－剪力墙；轴压比；连梁；箍筋配箍特征值

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

在进行结构设计时，剪力墙的数量要满足两个条件：强度条件和一定的侧向刚度条件，这是为了避免在地震作用下产生过大的侧向变形。剪力墙配置过少，会因结构产生过大的变形而无法满足安全和使用要求; 剪力墙配置太多，即增加材料的用量和结构自重，又减少了结构自振周期，地震作用效应增大。所以，合理地确定剪力墙的数量是关系到结构的安全和技术经济合理最为关键的问题。

1 框架－剪力墙中剪力墙的合理配置

根据国内外遭受到地震后展开调查所得到的数据，得到了一些经验。日本采用平均压应力－墙面积表示法来分析，其中平均压应力σ= G/(AC+ AW)，G为楼层重量，AC，AW分别为框架柱及剪力墙的面积。国内根据已建的大量框架－ 剪力墙结构，提出底层结构截面面积AC+AW与楼面面积Af之比及AW与楼面面积Af之比( 见表1)，供设计参考。

表1墙、柱面积与楼层面积百分比

剪力墙设置是否合理的计算标准主要根据结构在风荷载和地震荷载作用下的位移比、位移角，地震作用下结构的振型曲线、自振周期、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之比、结构薄弱层判断及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围内。

2 工程案例

某建筑物总建筑面积20000m2。其中，地上部分建筑面积18880m2，共16层，带5层裙房和一层设备转换层，建筑高度68.8m，地下部分建筑面积1161m2，共1层。结构体系为框架－剪力墙结构，抗震设防烈度7°，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震为第一组，II类场地，设计特征周期为0.4s，风荷载按100年一遇风压取值为0.45kN/m2，雪压取值为0.35kN/m2。

在框架－剪力墙设计中，剪力墙的平面布置要遵循以下几点原则：均匀、分散、对称、周边等。每片剪力墙刚度不要太大，连续尺寸不要太长，每一片墙肢的弯曲刚度适中，不会因为个别墙肢的局部破坏而影响整体的抗侧力性能。刚度愈大的墙肢吸收的荷载也愈大，所以考虑墙肢开洞来减轻墙肢的刚度集中问题。剪力墙布置在平面形状变化处，如角隅、端角，因为凹凸角部位是应力集中处，宜设置剪力墙加强。同时电梯间、楼梯间楼面开洞严重地削弱楼板刚度，所以不能保证框架与剪力墙协同工作，需要设置剪力墙来加强。在楼梯及电梯间布置均匀、对称的剪力墙，同时为了保证结构抵抗扭转能力，使刚度中心与平面中心相吻合，在结构周边对称位置布置剪力墙，提高抗扭转能力。但平面图中3轴与A轴处建筑平面布置不允许布置剪力墙，故在4轴与A轴处布置剪力墙。同时为防止墙肢刚度过大而吸收大量的地震力而破坏，在较长的剪力墙中开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙肢之间采用连梁连接，使每片剪力墙的弯曲刚度适中，不会出现个别墙的受力太集中而引起破坏。本设计中，主楼楼层面积Af为1050m2，剪力墙面积AW为18.50m2，框架柱面积AC为14m2，AW /Af=1.76%，(AC+AW)/Af=3.09%，符合表1数据。

设计中对扭转效应的控制采取了一些措施: ①由于主楼标准层凸出部分大于平面总宽度的30%，故将该凸出部位板厚加厚至150mm，并在计算时设为弹性楼板；②设备层层高低，其刚度虽大于相邻上部楼层侧向刚度的70%，但刚度相对其相邻层还是比较薄弱，故将设备层及其相邻的上下层强制设为薄弱层，加强该处的竖向构件；③采取措施使各楼层的刚心、质心的偏心距控制在0.15以内，主楼与裙房屋面的质心、刚心偏心距小于建筑相应边长的20%；④在裙房的一侧合理布置剪力墙；⑤对框架柱倾覆弯矩及楼层框架总剪力进行调整，主楼的底部总剪力为裙房屋面的总剪力。模型经过调整，对计算结果进行分析判断，确认后作为工程设计依据。

3 提高框架柱及剪力墙轴压比措施

轴压比主要为控制结构的延性，随着轴压比的增大，结构的延性越来越差，对高层建筑抗震十分不利。本工程在进行初步设计时，提出当地混凝土搅拌站无法保证C40以上混凝土施工质量，混凝土最高强度等级为C40。根据规范规定，一级框架－剪力墙结构框架柱轴压比为0.75，若按框架柱轴压比为0.75设计，框架柱的截面面积很大，影响建筑平面布局。故框架柱采取规范提出的构造措施提高柱轴压比限值至0.90设计。底部加强区剪力墙厚度为350mm，混凝土强度等级为C40，能够满足设计要求。

相关专业人员对混凝土剪力墙试件进行了试验研究及理论分析，研究轴压比对剪力墙位移延性比的影响，提出了混凝土剪力墙按设防烈度及结构的抗震等级确定轴压比限值。相关数据证明了高宽比变化对剪力墙开裂方式、破坏形态、位移延性、耗能和刚度退化的影响。分析表明，即使高宽比为1.0的低剪力墙，同样可具有良好的延性性能。相关专业人员对4片箍筋配箍特征值为0.1208～0.1502 的剪力墙试件进行了反复水平荷载作用下的抗震性能试验。研究剪力墙约束边缘构件配箍率、位移延性比、剪力墙高宽比等因素对剪力墙轴压比限值的影响，并给出满足具体延性需求、对应不同约束边缘构件配箍特征值的剪力墙轴压比限值。

4 框架－ 剪力墙中连梁设计

框架－剪力墙结构中框架与剪力墙、剪力墙与剪力墙的连接方式有铰结与刚结两种。铰结为通过楼板连接来保证剪力墙与框架协同工作，刚结为通过连梁连接来保证剪力墙与框架协同工作。在铰结体系中，由于没有考虑连梁的约束作用，使得楼板作用显著，要保证剪力墙与框架协同变形和工作，楼板必须绝对刚性。在刚结体系中，连梁对墙和柱都会产生约束，连梁将承担着较大的剪力和弯矩，约束作用明显，并可以与楼板一同作为连接构件，传递弯矩、剪力、轴力。

当结构遭受小于其设防烈度的多遇地震时，整个结构处于弹性工作阶段。当遭受高于其设防烈度的罕遇地震时，连梁形成塑性铰消耗地震能量，结构刚度降低，自振周期加大，地震力降低，减轻结构破坏。但由于连梁跨高比小，两端连接的墙或柱刚度差异较大，连梁变形产生较大的内力而破坏。连梁破坏有脆性的剪切破坏和延性的弯曲破坏，设计时应尽量避免连梁发生剪切破坏，让连梁先屈服，形成塑性铰。连梁设计时可以考虑以下措施:

(1) 对连梁的刚度进行折减，既保证了塑性铰出现在连梁上，又减少其内力，满足结构设计要求。高层建筑混凝土结构技术规程5.21规定，在内力与位移计算中，抗震设计的框架－剪力墙或剪力墙结构中的连梁可予以折减，折减系数不宜小于0.5。结构设计中，连梁折减系数一般取0.7。

(2) 若连梁刚度折减后内力还是过大，截面设计困难，可在连梁截面高度的中间开设水平通缝。

(3) 为保证连梁的延性，设计时应做到“强墙(柱) 弱梁”，“强剪弱弯”，截面尺寸应符合规范设计要求。

5 结语

(1) 通过底层结构剪力墙与框架柱面积与楼层面积之比初步确定剪力墙数量，然后通过计算判断剪力墙设置的合理性。

剪力墙结构设计论文篇8

【关键词】： 高层 剪力墙 合理数量 简化

本文讨论了框架-剪力墙结构体系中剪力墙刚度与有关几个主要因素的关系。提供了不同设计烈度和场地土时所需剪力墙合理数量的简化计算公式。为结构的初步设计提供方便。

一、概述

高层建筑钢筋混凝土框剪结构体系，由于它具有较大的侧向刚度，有利抵抗水平力，在地震荷载作用下又能较好地吸收地震能量，具有良好的抗震性能。同时这种结构体系又能为建筑物提供较大的平面空间满足使用上的要求，因此框剪结构体系被广泛应用于酒店、办公楼、医院等各类建筑中。

在高层结构设计中，框架系的梁截面尺寸一般比较容易确定，柱截面大小根据轴压比和构造的要求确定。框剪结构体系中，框架主要是承受竖向荷载，剪力墙是抵抗水平荷载的主要构件。经验证明，未满足水平荷载作用下侧向位移的限值，增多剪力墙数量是最有效的，而采取加大梁柱截面来增加抗侧力刚度是不经济的。另一方面，在框剪结构体系中，如果设置的剪力墙数量过多，使结构刚度过大，从而增加了地震荷载。因此，采用简捷的方法确定剪力墙的合理数量对于结构设计人员具有很大的意义。

二、框剪结构体系中的几个主要问题

1、框架系刚度与剪力墙系刚度的关系

在框剪结构体系中，总的抗侧力刚度是由框架系的刚度Ck=Dh(h为各楼层平均层高）和剪力墙系的刚度EJq所组成，在相同建筑面积的结构单元中，由于柱网布置不同，使框架系D值有较大的不同。框架系的梁柱截面根据平面布置和荷载情况一般比较容易确定。柱的D值为已知，为了满足结构在地震力作用下侧向位移限值，必须确定所需剪力墙的数量。在框剪结构体系中所需剪力墙的数量不仅与设计烈度、场地类别、建筑物自重、高度等因素有关，而且还与框架系刚度有关。

2、剪力墙刚度与结构自振周期的关系

高层结构建筑在地震力作用下的反应与结构的动力特性密切相关，而建筑物的自振周期是主要的动力特性。在框剪结构体系中，当剪力墙的刚度EJq增大时，从简化计算方法中得知结构顶点假想位移T变小，结构自振周期亦随之而变短。

3、剪力墙与结构总水平地震荷载的关系

在确定的设计烈度、场地类别等条件下，结构总水平地震荷载Q0值，将随结构刚度的增大即自振周期的变短而加大。因此，在框剪结构体系中，在满足侧向位移限值条件下，不适当地多加剪力墙会加大地震荷载。

4、侧向位移由层间相对位移与层高比δ/n控制

根据规范要求，顶点位移与总高度比/H和层间相对位移与层高比δ/n两项限值应同时满足。经验表明，高层建筑中结构的侧向位移一般是由最大层间相对位移与层高之比δmax/h的限值来控制。高层建筑框剪结构体系的最大层间相对位移一般发生在0.4~0.7H（H为高度）范围内。

5、剪力墙刚度与框架系地震剪力的关系

研究分析表明,9层至16层的高层框框剪结构体系,无论纵向还是横向,剪力墙数量差别虽大,但相应的框架系所分担的地震力值都在一个较小幅度内变化.现将不同层数的不同EJq/A比值时,框架系所分担的剪力墙QK的比值列于表一

表中：a1=EJq1/A，框架系相应分担剪力QK1；a2=EJq12/A，框架系相应分担剪力QK2。

6、剪力墙合理数量确定的简化公式

高度五十米以内的高层建筑框剪结构体系，在地震荷载作用下，为满足《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规定》. JGJ3-79. 层间相对位移与层高比和顶点位移与总高度比限值的要求，每个结构单元内纵向和横向的剪力墙总刚度不宜少于下式：

EJq=γWH（t-m2)......(3)

式中:W-地面以上建筑物总重量

H-总高度

D-框架系柱总平均抗侧移刚度

A-结构单元标准层面积

D/A-框架系刚度率

Γ值见表2

剪力墙结构设计论文篇9

关键词：短肢剪力墙；异形柱结构；底部楼层

一、短肢剪力墙结构的判别

该某住宅楼的钢筋混凝土短肢剪力墙结构，地上20层，地下1层，层1高为4.5m，层2~20为标准层，层高为3m，结构标准层平面见图1~3，工程位于7度(0•10g)抗震设防区，场地类别为Ⅱ类。

关于短肢剪力墙结构的定义，目前有如下三种不同的判别方法：第一种方法是依据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3―2002)[1](简称《高规》)7•1•2条“注”解释，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，但《高规》对短肢剪力墙结构没有做很明确的定义，一般认为短肢剪力墙结构是指短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩达到结构总底部地震倾覆力矩的40%~50%的剪力墙结构；第二种方法是根据《北京市建筑设计技术细则(结构专业)》[2](简称《技术细则》)5•5•5条规定，当由短肢剪力墙负荷的楼面面积与全部楼面面积的比值超过50%时，应定义为短肢剪力墙结构；第三种方法是依据《广东省实施〈高层建筑混凝土结构技术规程〉(JGJ3―2002)补充规定》[3](简称《高规补充规定》)3•2•3条剪力墙截面高度与厚度之比大于4、小于8时为短肢剪力墙，3•2•4条还定义短肢剪力墙结构是指短肢墙的截面面积占剪力墙总截面面积50%以上的剪力墙结构。

本文就钢筋混泥土断肢剪力墙结构的判别、设计、制作、施工等问题进行详细阐述和分析，鉴于短肢剪力墙结构抗震性能较差，根据工程实例中遇到的一些常见的质量和安全问题展开讨论，并提出改进意见。

对于本工程若采用第一种与第三种两种方法进行判别，则属于剪力墙结构；若采用第二种方法进行判别，则属于短肢剪力墙结构。在我国目前的设计市场上因开发商对降低结构成本的要求较严，面对同一个结构，需讨论的是究竟采用哪一种判别方法才比较安全合理。

二、短肢剪力墙布置

如图1所示的标准层结构平面图中，短肢剪力墙集中布置在建筑的周边与中间位置，且为连续布置，承担楼层大部分面积的竖向荷载，潜在两方面的危险问题：一方面是当剪力墙核心筒在大震作用下出现问题以后，弱小的短肢剪力墙没有足够的延性和抵抗水平作用的能力，可能随之破坏；另一方面是短肢剪力墙本身在大震作用进入弹塑性变形阶段的抵抗竖向荷载的能力不足，如果个别短肢剪力墙因无法承担超载竖向荷载作用而失效，那么承担竖向荷载的楼面梁板将受到严重威胁，进而将产生由一个构件破坏后引起相邻构件破坏的连续倒塌现象。

注：层高3m，剪力墙厚度200

图1层2~18剪力墙布置平面图

由此可见短肢剪力墙抗震性能较差的原因是其无法作为承担超载水平力的第二道防线及容易因超载竖向荷载作用而失效。因此，上述第二种判别方法考虑了短肢剪力墙承担主要楼面竖向荷载作为判别短肢剪力墙结构的条件，是比较合理的方法。第一、三种判别方法因未直接考虑短肢剪力墙承担竖向荷载的情况，因此不够合理。但这三种方法均未考虑短肢剪力墙容易产生连续倒塌的问题，因此，改进短肢剪力墙结构体系的布置方法是：短肢剪力墙不能大面积连续布置在一起，短肢剪力墙应与普通剪力墙间隔布置，同时短肢剪力墙与普通剪力墙之间的梁板也应适当加强，这样就能比较好地防止出现短肢剪力墙结构的连续倒塌现象。

三、一字形短肢剪力墙

从图1可见，工程中布置有大量的一字形短肢剪力墙，且随处可见一字形短肢剪力墙平面外布置与之单侧相交的楼面梁，位于楼面梁端部以及位于长短跨之间的一字形短肢剪力墙，在墙平面外承受弯矩，应验算平面外的刚度和抗弯承载力，但现有通用的整体计算软件，均未考虑剪力墙平面外的刚度和承载力验算，因此，若完全照搬电算结果进行结构设计的话，可能会造成重大的安全隐患。工程中许多楼面梁还是搁置在一字形短肢剪力墙平面外端部，这对短肢剪力墙的平面外刚度和抗弯承载力更加不利。

楼面梁与一字形墙平面外相连时，多数是处于铰接与刚接之间的半刚接状态。有些设计人员将一字形剪力墙平面外与之单侧相交的楼面梁相连处以铰接作为一种计算假定来处理，简化了剪力墙平面外的刚度和承载力计算，这与实际情况不符，因此是一种不安全的计算假定。再者若将梁墙节点处大量以铰接节点来考虑，也不符合高层建筑结构不允许采用排架结构而需要采用双向抗侧力结构的要求，同时还会造成整体结构刚度削弱太多的不利影响。楼面梁与一字形短肢剪力墙平面外相连处的梁墙节点核心区还存在着梁筋锚固长度不足和节点核心区抗剪承载力不足的问题。

改进一字形短肢剪力墙受力性能的最好方法就是增加翼缘剪力墙，让一字形短肢墙变成L或T形短肢墙，这样在进行承载力和侧移计算时，利用翼墙的作用，能够有效抵抗平面外弯矩、剪力和变形，因此能有效改善一字形墙的受力性能。一字形短肢剪力墙若无法设置翼墙时，除了需进行墙平面外刚度和抗弯承载力验算外，建议参照框架梁柱节点核心区那样进行梁墙节点核心区抗震受剪承载力验算，才能满足作为刚接梁墙节点的抗震性能要求。

四、异形柱结构问题

工程因建筑功能需要或基于考虑层间位移角曲线存在中部楼层最大、顶部楼层偏中等原因，出于节约的角度，有意将顶部两层短肢剪力墙的墙肢缩短，使大部分短肢剪力墙变成肢长与肢宽比小于等于4的异形柱，见图2。异形柱特别是一字形异形柱抗震性能比短肢剪力墙更差，因此在《高规》中是不允许采用异形柱结构的，本工程中的一字形异形柱具有更大的危险性。

注：层高3m，剪力墙厚度200

图2层19，20剪力墙布置平面图

从高层建筑结构在地震或风载作用下的整体计算分析结果可揭示如下规律：最大楼层反应力总是位于结构的顶部楼层，顶部楼层的短肢剪力墙所占楼层倾覆弯矩的百分比往往也是最大的，因此对顶部楼层的整体刚度及抗侧性能要求较高，短肢剪力墙结构顶部楼层的墙肢长度一般不宜缩短，不能采用异形柱结构，更不能采用一字形异形柱，若建筑功能需要大空间时，宁可采用减少短肢剪力墙数量的办法来解决。

五、底部楼层问题

高层建筑中经常遇到功能要求底部楼层层高大于标准层层高的情况，造成结构剪力墙墙厚加大，以满足剪力墙的稳定和承载力计算的要求。

当上部楼层属于短肢剪力墙结构，下部楼层因墙体加厚仍属于短肢剪力墙结构时，不会存在争议问题；当上部楼层属于剪力墙结构，下部楼层因墙体加厚形成短肢剪力墙结构时，就会存在争议问题了，此时整体结构体系该属于剪力墙体系、短肢剪力墙体系、上部剪力墙、下部短肢剪力墙体系中的哪一种?

如图3所示的一字形剪力墙，大多数墙厚为300mm，且剪力墙截面高度与厚度之比大多介于4~8之间，也有一些是≤4的。对于截面高度与厚度之比≤4时，按框架柱设计，不会有争议，而对于高厚比介于4~8的墙，就有争议问题了。该工程底部墙厚为300mm还不算厚，其他工程底部还有400~800mm的情况，对于这么厚的剪力墙仍然判定为短肢剪力墙显然是比较牵强的，与其将厚墙当作短肢剪力墙来看待，不如将厚墙当作长条形框架柱来看待。

《高规补充规定》3•2•3条定义：当剪力墙截面厚度不小于层高的1/15，且不小于300mm，墙肢高度与厚度之比大于4时，仍属一般剪力墙。因为根据已有的短肢剪力墙的工程实践和试验成果中的短肢剪力墙墙厚一般为200，250mm的情况，若把薄短肢剪力墙的判别推延到超厚剪力墙上去是缺乏依据的。《高规补充规定》考虑了超厚剪力墙抗震性能的有利性，把超厚短肢剪力墙当作一般剪力墙看待是比较合理的。

注：层高4•5m，剪力墙厚度300

图3层1剪力墙布置平面图

六、结论及建议

1．《技术细则》对短肢剪力墙结构判别时，考虑了短肢剪力墙直接承担竖向荷载的多寡因素，属于比较合理的判别方法。

2．短肢剪力墙结构的主要问题是竖向承载力差，且易引发连续倒塌的问题，工程设计时应避免短肢剪力墙大面积连续布置的方式，建议采用短肢剪力墙与普通剪力墙间隔布置的方式，并对短肢剪力墙与普通剪力墙之间的连接梁板进行适当的加强。

3．应尽量避免采用一字形短肢剪力墙，尽可能采用带翼墙的L形、T形短肢剪力墙。当不可避免时，不能盲目照搬电算结果用于设计，应补充一字形墙平面外刚度和抗弯承载力验算。此外，为安全起见，建议参照框架梁柱节点核心区那样进行梁墙节点核心区抗震受剪承载力验算。

4．高层短肢剪力墙结构的顶部楼层的墙肢长度一般不宜减小，不允许采用异形柱结构，并禁止采用一字形异形柱。

5．高层剪力墙结构底部楼层墙体加厚时，应考虑底部楼层形成短肢剪力墙结构的不利影响。对于墙肢截面高度与厚度之比为4~8的剪力墙，当剪力墙截面厚度不小于300mm且不小于层高的1/15时，在判定整体结构体系时，可以参照《高规》7•1•2，7•2•5条的要求，严格控制轴压比、加强整个截面纵筋配筋率及箍筋沿全高加密等措施。

参考文献

[1]JGJ3―2002高层建筑混凝土结构技术规程[S]．北京：中国建筑

工业出版社，2002．

[2]北京市建筑设计技术细则(结构专业)[S]．北京：北京市建筑设

计标准办公室，2004．

[3]高立人，方鄂华，钱稼茹，等．高层建筑结构概念设计[M]．北京：

剪力墙结构设计论文篇10

关键词：剪力墙 底部加强部位 结构设计

1、基于延性和位移的剪力墙结构设计

悬臂剪力墙是剪力墙的基本形式，基于延性的剪力墙设计理论简述如下：延性剪力墙结构正确设计的前提是明确墙上塑性铰位置上的弯曲区屈服对整个墙体的强度，非线性变形以及结构的能量耗散气控制作用，不允许结构产生脆性破坏甚至是有限延性的破坏。一般的悬臂剪力墙底部弯矩最大，塑性铰一般就在墙底部，在承受往复的荷载时，塑性铰经常会向上延伸。承受水平荷载的悬臂剪力墙中能量耗散，主要通过墙底部塑性铰内受弯钢筋的屈服来进行，众所周知，正确配筋的弯曲破坏可以是延性破坏，而为避免剪力墙其他形式的脆性破坏，比如：斜拉破坏，剪力引起的斜压破坏，墙体失稳，施工界面的剪切滑移破坏，钢筋搭接与锚固破坏。

基于位移的设计中，文献等研究表明，剪力墙轴压比和边缘构件的设置和构造是影响剪力墙延性性能的重要因素，《抗规》以及《高规》吸取了近年来在这些方面的研究成果。

2、基于延性设计的剪力墙结构底部加强部位设计理念在设计规程中的具体体现

下面结合新的《高规》和《抗规》中有关剪力墙底部加强部位来讨论剪力墙结构的延性设计理念，以《高规》为主，部分内容来自条文说明。

（1）《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）第7.1.4条规定：抗震设计时，底部加强部位的高度可取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值，部分框支剪力墙结构底部加强部位的高度应符合本规程10.2.2条规定。

一般情况下，塑性铰发展高度为一个墙肢的厚度，为安全起见，底部加强部位的范围适当扩大。

（2）《高规》7.2.1条，规定了底部加强部位的剪力墙的最小厚度，目的在于防止墙体的受压失稳发生在墙体受拉屈服之前。

（3）《高规》第7.2.5条，规定了一级抗震等级设计的剪力墙各截面弯矩设计值，底部加强部位以上部位，墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设计值应乘以放大系数，一级抗震等级设计的剪力墙要考虑承受大震，应按照设计意图控制塑性铰出现在底部，其他截面不允许出现，从《高规》的这条可以看出，从抗弯设计角度看，底部加强部位以外的剪力墙抗弯配筋相对底部加强部位来说反而加强了，如果一味地增大底部加强部位的纵筋，有可能造成塑性铰向上转移，大震时偏于不安全，该条在于控制结构的塑性屈服机构；

（4）《高规》第7.2.6条，规定了底部加强部位的剪力设计值，根据抗震等级增大剪力组合设计值，为的是避免底部加强部位的剪切破坏发生在弯曲破坏前；这同框架设计的强剪弱弯理念是一致的。

（5）《高规》第7.2.13条，规定了一、二、三级剪力墙墙肢的轴压比限值。研究发现，轴压比大于一定值后，比如0.6，偏心受压的剪力墙的延性性能减低非常剧烈，限制轴压比，以保证剪力墙的延性。

（6）《高规》第7.2.14条，规定了抗震剪力墙边缘构件的设置，研究表明，在剪力墙端部有翼缘或者明柱和暗柱，剪力墙的截面延性较好，在明柱或者暗柱配置加密箍筋。可以约束混凝土，提高混凝土极限压应变，增加剪力墙的整体延性，另外，翼墙或者明柱与暗柱，形成了剪力墙较强的边框，可以阻止剪力墙腹板内斜裂缝的开展，以防剪切裂缝迅速贯通墙体，对抗震是很有利的。

（7）《抗规》第6.2.9条规定，跨高比不大于2.5的连梁，剪跨比不大于2的柱和抗震墙，部分框支剪力墙结构的框支柱和框支梁以及抗震墙的底部加强部位，剪压比V≤1/RE（0.15fcbho）实验研究表明：墙截面剪压比超过一定的限值后，将过早的出现斜裂缝，这对抗震墙的延性非常不利，上面限制剪压比的构件都是容易发生剪切破坏的，比如深连梁，短柱，或者是抗震必须加强部位，比如框支柱和剪力墙底部加强部位。

（8）对于短肢剪力墙。加强部位相当于一级抗震等级的一般剪力墙约束边缘构件的配筋要求，其他部位则相当于耳机抗震等级时的一般剪力墙约束边缘构件的配筋要求。《高规》和《抗规》涉及抗震墙底部加强部位的条文还有一些，基本上也是体现和贯彻前面所述的延性抗震设计理念，这里不再一一列举。

3、结语

新的《抗规》和《高规》关于剪力墙抗震设计规定体现了基于延性和位移的抗震设计理念，总的来说，是使剪力墙结构在大震下形成设计者所期望的塑性机构，耗散地震能量，具有足的延性和抗坍塌能力。

关于剪力墙底部加强部位的设计方法，正是集中体现以上的设计理念，概括的说，主要是一下几点：保证抗弯强度和足够的延性，加强底部加强部位的抗弯能力，保证塑性机构形成机制，提高底部加强部位的剪力设计值，限制其轴压比，剪压比和设置边缘约束构件等措施来保证延性，避免剪切的脆性破坏。

参考文献

[1]JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》.

[2]GB50011-2010《建筑抗震设计规范》.