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摘要：为解决建筑结构设计中的剪力墙结构设计问题，本文在介绍剪力墙结构主要特点的基础上，提出剪力墙布置基本原则与剪力墙构造设计要点，以及短肢剪力墙设计注意事项，以期为相关人员提供参考。

关键词：建筑设计；结构设计；剪力墙设计

剪力墙在当前建筑结构尤其是高层建筑结构中的应用越来越多，要想使剪力墙结构的应用发挥出理想作用效果，有必要在明确剪力墙结构主要特点的基础上，对其结构设计进行深入分析探讨，以保证剪力墙结构设计合理性与可行性。

1剪力墙结构主要特点

对于短肢剪力墙，指的是墙肢长度是其厚度4-8倍的剪力墙，有多种结构型式，如“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型等，该结构型式主要具有以下几方面特点：

（1）根据建筑平面布置形式，结合间隔墙具体位置对竖向构件进行布置，能有效防止和建筑正常使用功能发生冲突和矛盾[1]；

（2）墙体数量既可以多也可以少，同时肢长也是十分灵活，主要和抗侧力要求有关，此外还能通过选择不同尺寸或布置形式对刚度中心具体位置进行调整；

（3）布置相对灵活，可选择多种布置方案，简化楼盖方案；

（4）连接墙体的梁结构能伴随墙肢所在位置而设置隔墙竖平面当中，即可实现隐藏布置；

（5）按照建筑平面对抗侧刚度提出的要求，充分利用中心处的剪力墙结构形成可靠抗侧力构件，能相对容易的满足结构刚度与强度方面的要求。

2剪力墙布置基本原则

剪力墙实际上是借助墙体来提供竖向承载体系，以此抵抗水平力，具有侧向刚度大和整体性好等优势，但存在自重相对较大的缺陷。相邻两个剪力墙之间的距离通常为3-5m，剪力墙平面布置容易一定程度的限制。因剪力墙的抗侧性、整体性与抗震性能都良好，所以能在高层建筑中使用，在剪力墙布置过程中要严格遵循下列基本原则：

（1）在剪力墙结构体系中，所有竖向力与水平力都依靠剪力墙来承受。基于此，通常条件下要沿建筑主要轴线进行双向布置[2]。尤其是在抗震结构当中，必须避免只是单向有墙的情况，此外还要确保两个方向实际抗侧刚度尽可能接近，也就是不同方向上的结构自振周期做到相近，整体指标如表1所示。

（2）剪力墙要做到拉通对直，以此提高抗震能力。在门窗洞口处，应使上下各层完全对齐，以此得到明确墙肢与连梁，保证受力明确，简化计算。在整个抗震结构当中，还要避免产生错洞剪力墙与叠合错洞墙。其中，对于叠合错洞墙，其主要特点为洞口错开距离相对较小，甚至达到完全叠合，除了墙肢的规则性较差，还会在洞口间出现薄弱部位，这会对抗震造成很大影响[3]。

（3）剪力墙的设置必须在竖向贯通整个建筑，如果剪力墙在竖向发生改变，则可以在高度方向上改变墙体厚度与混凝土的强度等级，也可以减少一些墙肢，以此减小抗侧刚度，防止各层产生刚度突变的现象，导致应力集中。

（4）剪力墙的布置不能在洞口和墙边或在洞口之间出现小墙肢。另外对于小墙肢宽度，宜达到墙厚的3倍及以上，否则要按照框架柱进行设计，同时通过设置暗柱予以加强。

（5）当剪力墙长度相对较大时，应在合适的位置开设洞口，使其分成多个墙段，在相邻两个墙段之间使用弱梁相连，独立墙段总高和截面高度的比值应达到2以上，如果墙长相对较小，则受弯后产生的裂缝的宽度相对较小，此时墙体中的钢筋配置可以充分发挥功能，所以需将墙肢截面高度控制在8m以内[4]。

（6）在高层建筑中不宜使用全部由短肢剪力墙构成的结构形式，需要为短肢墙增设翼缘。如果短肢墙的数量相对较多，则要采用筒体的形式，以此形成能一同抵抗水平方向作用力的墙体结构。

（7）对墙体平面外部弯矩进行严格控制，在与梁轴线垂直的方向上增设墙肢，也可增设壁柱或柱来减小梁端弯矩可能对墙体造成的不利影响，当楼面梁截面相对较小时，可采用铰接或半刚接的方式，以此减小墙肢平面上的外弯矩。

（8）楼面主梁一般不允许直接支承于剪力墙连梁上，其原因包含以下两个方面：其一，主梁端部约束无法达到要求，连梁自身无法提供抗扭刚度来抵抗平面之外的弯矩；其二，对连梁结构自身会造成不利影响，产生很大剪切应变，导致开裂，所以要尽可能避免。

3剪力墙构造设计

（1）截面厚度。相关规定对剪力墙厚度提出的要求的目的在于为了使剪力墙平面外刚度及稳定性能满足要求。如果墙肢平面外存在与其相交的其它剪力墙，则可将其视作剪力墙支承。基于此，在确定墙肢最小厚度的过程中，需按照楼层高度和无支承的长度从两者中选择较小值进行计算。相关规范要求：在实际的非抗震设计过程中，墙体最小厚度应控制在层高或无支承长度4%以内，但要达到160mm及以上。而在抗震设计过程中，应在抗震等级为一级和二级时将底部加强区控制在层高或无支承长度1/16以上，同时不能小于200mm；当抗震等级为三级和四级时，应控制在层高或无支承长度1/20以上，同时不能小于160mm；对于其它各层，应在抗震等级为一级和二级时，应控制在层高或无支承长度1/20以上，同时不能小于160mm；当抗震等级为三级和四级时，应控制在层高或无支承长度1/25以上，同时不能小于160mm。另外对于分隔电梯井，其剪力墙需要达到160mm以上[5]。

（2）剪力墙所用混凝土材料的强度等级应达到C20以上，当带有筒体及短肢墙时，其所用混凝土材料的强度等级应达到C25以上。

（3）对于一般剪力墙，在抗震等级为一级与二级的一般部位与三级和四级抗震设计以及非抗震设计过程中，都要在墙肢端部增设构造边缘结构构件，在抗震等级为一级和二级的底部加强区域与上层墙肢端部都要设置好约束边缘构件。在非抗震设计过程中，剪力墙端部需要按照构造要求配置4φ12以上的纵向钢筋，同时还要沿纵向钢筋分布方向配置足够的拉筋。当需要使用加劲肋时，可按照如图1所示的方式进行布置。

（4）为避免墙体在产生受弯裂缝现象后立即使实际的抗弯承载力趋于极限，需针对竖向分布钢筋明确最小配筋率；此外为避免斜裂缝产生后造成脆性剪拉破坏，还要对水平分布筋对应的最小配筋率提出明确要求。对于一般剪力墙，其竖向与水平分布筋实际配筋率应达到以下要求：当抗震等级为一级、二级与三级时，配筋率应达到0.25%以上；当抗震等级为四级和非抗震设计过程中，配筋率应达到0.2%，钢筋之间的距离不能超过300mm，直径要达到8mm以上，同时不能超过墙肢厚度10%。另外，墙、柱之间的连接节点可采用如图2所示的方式。

（5）在剪力墙结构中，顶部钢筋需要锚入到屋面板当中，在截面发生变化的部位，如果上下截面相差相对较大，则需要将钢筋截断。所有上层钢筋都要伸入到下层厚度相对较大的墙肢中。另外，剪力墙结构中的水平分布筋还要伸入到边缘构件的顶端，使水平方向上的弯折长度到钢筋直径15倍以上。对水平分布钢筋进行搭接的过程中，对于抗震等级为一级和二级的加强部位，需将接头适当错开，钢筋连接数量不能超出总数一半，错开净距需达到500mm以上。

（6）当需要在剪力墙上进行开洞时，如果洞口面积较小，在进行整体计算时不考虑其可能造成的影响，需将切断后的钢筋集中于洞口边缘处，以提高剪力墙截面实际承载力水平，同时要注意钢筋直径需达到12mm以上。而如果洞口面积相对较大，则要结合实际情况在洞口两侧分别增设边缘构件，在上下部位分别增设连梁。

4短肢剪力墙设计注意事项

按照相关规范提出的要求实施截面和构造设计，和异形柱结构完全不同，短肢剪力墙具有更为成熟的基础理论和实践经验，然而，要想使这种结构发挥出应有的作用功能，需要在设计过程中高度重视以下几方面要点：

（1）因短肢剪力墙整体结构相对于其它类型的剪力墙抗侧刚度较小，所以在设计过程中建议布置足够数量的长墙，也可合理利用电梯间或楼梯间提供大刚度内筒，以免在设防烈度条件下导致结构出现明显变形，并且还能实现两道设防；

（2）对于短肢剪力墙，其抗震薄弱部位主要为平面外边缘范围内的角部，如果发生扭转效应，则会使现有翘曲变形进一步加剧，导致墙肢先行开裂，此时应采取合理有效的抗震构造措施，常用做法包括减小轴压比，增加纵筋与箍筋实际配筋率等；

（3）对于高层建筑中的短肢剪力墙，受水平力持续作用后会产生一定程度的整体弯曲变形，此时在底部外围分布的小墙肢将受到很大竖向荷载及扭转剪力，通过模型试验可以看出分布在外周边的墙肢产生裂缝，因此应对此处墙肢适当增加厚度或配筋量，以此增强小墙肢自身抗震性能。短肢墙需要在两个方向上都实现可靠连接，尽量避免出现一字型墙。

（4）不同墙肢的实际分布应尽可能达到均匀，确保刚度中心和建筑物自身形心尽可能接近，在必要的情况下可使用长肢墙对刚度中心进行适当调整。

（5）在高层建筑中，连梁作为主要耗能构件，在对短肢剪力墙进行设计的过程中，墙肢刚度减小，墙肢之间的连接梁与普通框架梁相似，但与一般剪力墙之间设置的连梁不同，不能在总体信息当中减小连梁自身刚度，因为这样会导致设计内力减小，正确的做法是根据普通框架梁相关要求，对混凝土压区高度进行严格控制，而梁端设置的负弯矩筋可通过塑性调幅70%-80%来有效解决。计算应按照强剪弱弯和强柱弱梁原则实施。

5结语

综上所述，剪力墙的设置能有效提升建筑结构整体抗震性能，以上对建筑结构设计中的剪力墙结构设计进行了初步分析与总结，提出具体的设计方法与需要注意的要点，旨在为实际的建筑剪力墙结构设计工作提供参考借鉴。

参考文献

[1]彭樵斌，李小雨，刘颖.基于铝模的全混凝土外墙对剪力墙结构抗震性能的影响[J].广东土木与建筑，2022，29（12）：69-73+118.

[2]甘可，宋雄彬，谭学民，王丽敏，罗雄浩，凌造.基于增强频域分解法的装配式混凝土框架-剪力墙结构动力响应分析[J].广州建筑，2022，50（06）：5-8.

[3]杜鹏，张福启，蒋世林，王欲秋.某高烈度区大高宽比超限高层剪力墙结构设计[J].建筑结构，2022，52（S2）：35-40.

[4]张文利.基于P-Delta效应的混凝土剪力墙结构地震响应分析[J].建筑结构，2022，52（S2）：719-724.

[5]邹诚.某装配整体式框架-现浇剪力墙结构预制构件及连接节点设计[J].建筑结构，2022，52（S2）：1437-1441.

作者简介：李德雄（1981.06-），男，湖南耒阳人，本科，工程师，研究方向：结构设计。