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【摘 要】 在目前的建筑结构设计工作中.剪力墙结构的应用越来越广泛.特别是在高层、超高层建筑结构中.其身影更是随处可见，已成为建筑设计工程领域一个司空见惯的现象。所谓剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构。由于纵、横剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载的作用下，侧移较小，因此这种结构具有良好的抗震性能及抗风性能，承载力要求也比较容易满足，适宜于建造层数较多的高层建筑。本文主要针对建筑设计中剪力墙结构设计的应用进行初步探讨分析。
【关键词】 剪力墙；结构设计；建筑设计；应用
一、剪力墙的分类及受力特点
为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。理论分析和试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙，其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同，计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。
1.整体剪力墙
无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的15%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙（或称为悬臂剪力墙）。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算。
2.小开口整体剪力墙
当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时，通过洞口的正应力分布已不再成一直线，而是在洞口两侧的部分横截面上，其正应力分布各成一直线。这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，因为实际正应力分布，相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。但由于洞口还不很大，局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15%。因此，可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定，且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变形仍按材料力学计算，然后适当修正。在水平荷载作用下，这类剪力墙截面上的正应力分布略偏离了直线分布的规律，变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时，其截面变形仍接近于整体截面剪力墙，这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。
3.联肢剪力墙
洞口开得比较大，截面的整体性已经破坏，横截面上正应力的分布远不是遵循沿一根直线的规律。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较为显著，但仅在个别或少数层内，墙肢出现反弯点。这种剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系，故称为联肢剪力墙。其中，仅由一列连梁把两个墙肢联结起来的称为双肢剪力墙；由两列以上的连梁把三个以上的墙肢联结起来的称为多肢剪力墙。
当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时，由于洞口较大，剪力墙截面的整体性已被破坏，剪力墙的截面变形已不再符合平截面假设。这时剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙，当开有多列洞口时称之为多肢墙。
二、剪力墙结构设计要点及应用
1.剪力墙的数量。剪力墙结构体系的抗侧刚度由剪力墙的抗弯刚度决定，顶点位移和层间位移都随剪力墙总刚度∑EI的增大而减小，为满足变形要求，建筑高度愈大，∑EI也要愈大。但是，必須注意在地震作用下，侧向位移与∑EI不成反比关系。根据一些实际算例，当∑EI增大一倍时，△/H和d/h相应仅减小15%左右。（A和d分别是顶点侧移和最大层间变形，H和h分别是建筑总高和层高）这是因为剪力墙增加，包括增加数量或剪力墙的截面积以提高剪力墙总刚度∑EI时，地震力也会相应增加。工程实例分析表明：当∑EI增加一倍时，地震力也相应增加20%左右。因此剪力墙过多不经济。
2.剪力墙的形状、布置及间距
a.剪力墙的形状最好是带翼缘的L形、]形、Z字形，也可以是十字形，但要尽量避免一字型，因为一字型对墙肢的平面外稳定不利。这时候，需要加大墙肢的厚度，表1是《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.1条的有关规定。不满足要求的剪力墙需要作墙肢平面外稳定验算。
b.剪力墙的布置要均匀对称。由于实测两个方向的地震力相差不大，且结构设计时无法判定地震方向，所以要求结构X，Y向刚度接近，特别是对框架一剪力墙体系，规范提出了明确要求。剪力墙布置的对称要求也是为了减小结构的扭转效应。
c.剪力墙宜布置成联肢墙，避免布置整体长墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》jGj3-20027.1.5要求“较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8米。"这是因为：I.剪力墙结构应具有延性，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。可以通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体小开口墙。II.洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨度高度比宜大于6），使其可近似分成了独立墙段。Ⅲ.墙段长度较小时，受弯产生的裂缝宽度较小，墙体的配筋能够较充分地发挥作用。Ⅵ.剪力墙的侧刚与截面惯矩成正比，比较图1.5整体墙和开口墙的截面惯性矩可知，开口墙的截面惯矩与整体相比损失不大。
由材料力学公式可知，矩形截面的惯性矩I=bh3/]2其中b是截面宽度，h是截面高度；开口墙的惯性矩等于墙肢的惯性矩加上墙肢截面的面积对组合截面形心的面积二次矩。不计连梁的惯性矩，具体计算结果见表2
可见，在开洞面积占总面积的将近一半的情况下，截面惯性矩只损失约13%，从节约的角度来说，效果也很好。
d.除转换层以外，《高规要求》“剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置"，如图3。剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成鲜明的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。错洞剪力墙应力分布复杂，计算、构造都比较复杂和困难。
三、结束语
为了满足人们对建筑物的使用要求，我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下，还需要在建筑物的设计层面不断地思考与追求.学习国外的设计理念，掌握国外的设计技术，并注意引进新的技术以及设备。结合国家的实际情况，根据工程的实际要求，遵循科学合理的设计原则，结合剪力墙结构的特点，科学选择设计方法，对墙体厚度、配筋率等进行深入分析研究，并优化约束及边缘构件设计，提升设计质量，为企业带来更多的经济效益和社会效益，促进我国经济的持续健康发展。
参考文献：
[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计田[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分析.[J]科技信息，2012（19）.
[3]袁小玲.浅谈高层建筑结构设计的要点[J].科技信息，2010（19）.
【关键词】 剪力墙；结构设计；建筑设计；应用
一、剪力墙的分类及受力特点
为满足使用要求，剪力墙常开有门窗洞口。理论分析和试验研究表明，剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在，洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、小开口整体剪力墙、双肢墙（多肢墙）和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙，其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同，计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。
1.整体剪力墙
无洞口的剪力墙或剪力墙上开有一定数量的洞口，但洞口的面积不超过墙体面积的15%，且洞口至墙边的净距及洞口之间的净距大于洞孔长边尺寸时，可以忽略洞口对墙体的影响，这种墙体称为整体剪力墙（或称为悬臂剪力墙）。整体剪力墙的受力状态如同竖向悬臂梁，截面变形后仍符合平面假定，因而截面应力可按材料力学公式计算。
2.小开口整体剪力墙
当剪力墙上所开洞口面积稍大且超过墙体面积的15%时，通过洞口的正应力分布已不再成一直线，而是在洞口两侧的部分横截面上，其正应力分布各成一直线。这说明除了整个墙截面产生整体弯矩外，每个墙肢还出现局部弯矩，因为实际正应力分布，相当于在沿整个截面直线分布的应力之上叠加局部弯矩应力。但由于洞口还不很大，局部弯矩不超过水平荷载的悬臂弯矩的15%。因此，可以认为剪力墙截面变形大体上仍符合平面假定，且大部分楼层上墙肢没有反弯点。内力和变形仍按材料力学计算，然后适当修正。在水平荷载作用下，这类剪力墙截面上的正应力分布略偏离了直线分布的规律，变成了相当于在整体墙弯曲时的直线分布应力之上叠加了墙肢局部弯曲应力，当墙肢中的局部弯矩不超过墙体整体弯矩的15%时，其截面变形仍接近于整体截面剪力墙，这种剪力墙称之为小开口整体剪力墙。
3.联肢剪力墙
洞口开得比较大，截面的整体性已经破坏，横截面上正应力的分布远不是遵循沿一根直线的规律。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多，每根连梁中部有反弯点，各墙肢单独弯曲作用较为显著，但仅在个别或少数层内，墙肢出现反弯点。这种剪力墙可视为由连梁把墙肢联结起来的结构体系，故称为联肢剪力墙。其中，仅由一列连梁把两个墙肢联结起来的称为双肢剪力墙；由两列以上的连梁把三个以上的墙肢联结起来的称为多肢剪力墙。
当剪力墙沿竖向开有一列或多列较大的洞口时，由于洞口较大，剪力墙截面的整体性已被破坏，剪力墙的截面变形已不再符合平截面假设。这时剪力墙成为由一系列连梁约束的墙肢所组成的联肢墙。开有一列洞口的联肢墙称为双肢墙，当开有多列洞口时称之为多肢墙。
二、剪力墙结构设计要点及应用
1.剪力墙的数量。剪力墙结构体系的抗侧刚度由剪力墙的抗弯刚度决定，顶点位移和层间位移都随剪力墙总刚度∑EI的增大而减小，为满足变形要求，建筑高度愈大，∑EI也要愈大。但是，必須注意在地震作用下，侧向位移与∑EI不成反比关系。根据一些实际算例，当∑EI增大一倍时，△/H和d/h相应仅减小15%左右。（A和d分别是顶点侧移和最大层间变形，H和h分别是建筑总高和层高）这是因为剪力墙增加，包括增加数量或剪力墙的截面积以提高剪力墙总刚度∑EI时，地震力也会相应增加。工程实例分析表明：当∑EI增加一倍时，地震力也相应增加20%左右。因此剪力墙过多不经济。
2.剪力墙的形状、布置及间距
a.剪力墙的形状最好是带翼缘的L形、]形、Z字形，也可以是十字形，但要尽量避免一字型，因为一字型对墙肢的平面外稳定不利。这时候，需要加大墙肢的厚度，表1是《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）第7.2.1条的有关规定。不满足要求的剪力墙需要作墙肢平面外稳定验算。
b.剪力墙的布置要均匀对称。由于实测两个方向的地震力相差不大，且结构设计时无法判定地震方向，所以要求结构X，Y向刚度接近，特别是对框架一剪力墙体系，规范提出了明确要求。剪力墙布置的对称要求也是为了减小结构的扭转效应。
c.剪力墙宜布置成联肢墙，避免布置整体长墙。《高层建筑混凝土结构技术规程》jGj3-20027.1.5要求“较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度均匀的若干墙段，墙段之间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2，墙肢截面高度不宜大于8米。"这是因为：I.剪力墙结构应具有延性，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。可以通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙或整体小开口墙。II.洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨度高度比宜大于6），使其可近似分成了独立墙段。Ⅲ.墙段长度较小时，受弯产生的裂缝宽度较小，墙体的配筋能够较充分地发挥作用。Ⅵ.剪力墙的侧刚与截面惯矩成正比，比较图1.5整体墙和开口墙的截面惯性矩可知，开口墙的截面惯矩与整体相比损失不大。
由材料力学公式可知，矩形截面的惯性矩I=bh3/]2其中b是截面宽度，h是截面高度；开口墙的惯性矩等于墙肢的惯性矩加上墙肢截面的面积对组合截面形心的面积二次矩。不计连梁的惯性矩，具体计算结果见表2
可见，在开洞面积占总面积的将近一半的情况下，截面惯性矩只损失约13%，从节约的角度来说，效果也很好。
d.除转换层以外，《高规要求》“剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置"，如图3。剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成鲜明的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。错洞剪力墙应力分布复杂，计算、构造都比较复杂和困难。
三、结束语
为了满足人们对建筑物的使用要求，我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下，还需要在建筑物的设计层面不断地思考与追求.学习国外的设计理念，掌握国外的设计技术，并注意引进新的技术以及设备。结合国家的实际情况，根据工程的实际要求，遵循科学合理的设计原则，结合剪力墙结构的特点，科学选择设计方法，对墙体厚度、配筋率等进行深入分析研究，并优化约束及边缘构件设计，提升设计质量，为企业带来更多的经济效益和社会效益，促进我国经济的持续健康发展。
参考文献：
[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计田[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分析.[J]科技信息，2012（19）.
[3]袁小玲.浅谈高层建筑结构设计的要点[J].科技信息，2010（19）.