剪力墙结构设计论文范文精选

摘要：对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题，如计算方法、异形柱受力性能及其轴压比控制、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱等进行探讨，提出建议，供结构设计人员参考。

关键词：异形柱短肢剪力墙结构设计

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。

本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考

1异形柱结构型式及其计算

异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。

当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA5.0）计算异形柱结构时，可按薄壁杆件模型进行内力分析。

【摘要】随着中国经济整体水平的不断提高和的建筑结构设计的不断发展和进步，剪力墙结构在建筑结构设计中的应用十分广泛。剪力墙结构体系具有很好的承载能力、结构刚度和优良的抗震抗风性能，在高层建筑中的应用十分广泛。高层建筑剪力墙结构设计不仅对设计师有扎实的理论基础提出了要求，与此同时还要有相当丰富的工程经验去解决设计过程中的问题。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。

【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。

1、剪力墙结构优化设计计算原则

在进行建筑剪力墙机构结构设计时，要充分考虑到设计是否符合规范要求，是否满足实际运行的情况，在进行计算以后，把一些没有必要的多余量删除，计算一定要精准，多余量只能说明计算仍然缺少控制能力，在确保计算准确的情况下，有些甚至不需要看计算书或是建筑方案，这样就可以省去一些不必要的步骤，比如说剪力墙的结构刚度不能够过大，应该是以规定要求的楼层最小剪力系数为目标，这样可以使计算结果接近规范限值。在布置剪力墙的时候，我们应该将它布置成双向的，而不仅仅是单向设置，以此来形成空间的结构；尤其是对于那些抗震设计的剪力墙结构，更应该避免仅单向布置剪力墙。而将剪力墙布置成双向结构来形成的空间结构，我们可以利用这个优点来做些其他的设计，而且剪力墙自身对负重的能力较高，我们可以减少对材料的投资，并且减少材料本身对自然环境的污染。我们不仅达到了对剪力墙的优化设计目的，还减少了环境的污染，这样就符合我们原本意愿。我们这样还可以对规范的要求更加理解，做到灵活使用，让我们的设计更加完美。

2、剪力墙结构的优化设计

2.1对于剪力墙结构的设计，其应沿着主轴方向双向或多向布置。不同方向的剪力墙宜联结在一起，应尽量拉通、对直成为工形、T形、L型等有翼缘的墙，形成一定空间结构。抗震设计时，为了使其具有有较好的空间性能，不能单向设置剪力墙。应使两个受力方向的抗侧刚度相近，剪力墙墙肢截面宜简单、规则。为了能充分利用剪力墙结构的能力，在设计时必须减轻墙体结构的自量、加大空间面积、提高剪力墙的承载力和抗侧刚度等。除此之外，剪力墙的布置不能太密，使结构具有适宜的侧向刚度。若侧向刚度过大，不仅加大自重，还会使地震力增大。

2.2剪力墙墙段设计要求是墙体规则、竖向刚度均匀，门窗孔洞整齐，要有明确的剪力墙肢和连梁，它们之间的应力应该分布均匀，要符合目前常用的计算简图，避免一些刚度差异过大引起的问题。

2.3如果剪力墙较长，应先将其平均分成多个墙体，开挖孔洞，各剪力墙之间的连接部分采用弱连梁连接的方法。但值得注意的是，在进行抗震设计时，应尽量避免开挖孔洞，并且在两个孔洞之间形成墙体肢截面高度与厚度比小于四的小墙肢。当墙厚大于小墙肢截面的四分之一时，需按框架柱设计要求对箍筋进行全高加密。

2.4当剪力墙结构平面内的刚度和承重力较大，而平面外刚度和承载力相对较小。为了保证剪力墙平面外的稳定性，就应控制剪力墙平面外的弯矩。

2.5剪力墙的设置能够影响到结构的抗侧刚度的大小，为避免刚度发生改变，应自下而上连续布置。但是值得注意的是，若剪力墙沿高度不连续，会对导致剪力墙结构的刚度沿高度而发生突然变化。

1剪力墙结构布置

在建筑的竖向荷载中，其主要是由楼面荷载以及结构自重通过楼面传递到剪力墙的。其具有着两种表现形式，一种是由连梁所产生的弯矩，一种是墙肢内具有的轴力。在我们对竖向荷载进行计算时，主要是以其受荷面积进行计算的，而在水平荷载计算时，则主要是借助计算机的有限元方式对其进行计算，通过这种建筑受力情况的科学估算，能够有效地为我们后续的结构布置提供重要的基础数据。在高层建筑中，剪力墙结构一般都是以双向布置的方式形成空间结构。在剪力墙布置过程中，非常关键的一个问题就是要保证力所具有的均衡性，要通过建筑中心同刚度中心距离的接近避免建筑出现扭转效应。在对其实际布置时，我们会看到当剪力墙抗侧刚度过大时，其所具有的自振周期也会随之增大。面对此种情况，设计人员则可以通过加大墙体间距的方式使结构的抗侧移刚度能够得到降低，可以说，通过剪力墙的合理布置，能够有效地提升高层建筑的稳定性。

2剪力墙结构设计

对于剪力墙结构的设计是一个非常复杂、专业的过程，其中具有着很多个设计步骤。对此，就需要我们在对剪力墙结构进行设计之前就能够对剪力墙结构设计的步骤进行充分的了解，并对墙肢所具有的厚度与长度进行确定。之后，则需要开展连梁以及边缘构件的设计，最终对地震荷载进行计算。

2.1墙肢长度与厚度的设计

之前我们已经提到过，在剪力墙设计的过程中其长度不应当过长。对此，我们就需要对墙肢长度设置进行一定的控制，避免长度过长。一般来说，墙肢长度不应当超过8m，且跨高比应当大于6，并以此帮助我们获得更为稳定的剪力墙设计。在厚度方面，我们在实际设计时则需要能够对剪力墙所具有的稳定性以及刚度作出保证。通常来说，一般居民建筑的填充墙厚度会保持在200mm左右，在剪力墙厚度设计时也将其设置为200mm。而对于部分不含地下室的高层住宅来说，则将其基础埋深选择在2.5m以上，强度高度在5m以上，之后再根据适当的比例对剪力墙进行确定。但是对于这种方式来说，其很可能使最终的剪力墙厚度大于填充墙厚度，这也是非常不利于我们高层建筑设计的。对此，就需要我们在对剪力墙厚度设计时能够在联系建筑实际情况、相关建筑设计规程的基础上对其进行科学的设计。

2.2连梁的设计

连梁就是对墙肢之间进行连接的梁，其不仅能够帮助我们对不同墙肢进行连接，同时也能够在水平荷载的作用下使墙肢因为出现变形情况对连梁产生一种内力，并以这种内力的产生对墙肢施加一种稳定的约束作用。在实际设计中，首先需要重点关注的就是截面尺寸以及连梁跨高比这两个指标。如果连梁刚度过大，就需要我们对其进行适当的折减，但是，在对剪力墙进行设计时，仅仅根据相关的设计标准很难帮助我们实现配置的折减，对此，就需要我们能够允许其适当的出现开裂的情况，并以这种开裂情况的存在将内力转移到墙体上来实现折减的效果。而在折减过程中，也需要我们能够对折减的系数引起充分的重视，通常来说，如果防裂度较低，那么我们就可以根据情况折减的少一些，而如果防裂度较高，就可以折减的多一些。但是，无论我们折减的多、少，都需要保证折减系数应当大于或者等于0.5，因为只有在这种折减系数下才能够使连梁所承受到的竖向荷载能够得到保障。而在连梁刚度方面，我们则可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式减小连梁刚度，因为当整体结构的刚度降低时，当发生地震时的地震作用也会因此降低，并可以保证连梁所具有的承载力不会出现超限的情况。另外，混凝土也是我们在设计时需要重点注意的问题，通过混凝土等级的提升，也能够对连梁抗剪承载力的不超限情况起到一个保障作用。

1工程概况

湖南株洲某住宅小区由多栋多层和9～15层小高层住宅组成,框剪结构,总建筑面积为120000m2。以地上9层小高层为例,标准1层结构单元见图1,层高3m;9层上有个跃层为第10层,局部突出屋面部分为电梯机房。建筑总面积为4337.18m2,建筑总高为27.600m。本工程建筑结构的安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,按6度设防,地面粗糙度为C类,场地土类别为Ⅱ类。

2结构方案布置分析与选择

原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。

短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构,和一般剪力墙相比,这种结构型式的优点在于:

1)墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。

2)减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻,从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。

3)墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。

1剪力墙结构

剪力墙是指在建筑工程中用于承受地震、风荷载等作用引起的水平荷载墙体，剪力墙也可以称为抗震墙、抗风墙，剪力墙的主要目的是为了避免建筑承受剪切作用造成的破坏。剪力墙结构是指采用钢筋混凝土墙板承受来自水平方向和垂直方向荷载的结构，在剪力墙结构设计中，施工单位经常会使用钢筋混凝土墙板代替建筑物框架结构的梁柱，从而有效地控制建筑结构产生的荷载，剪力墙结构具有良好的刚度、抗震性，在建筑结构设计中有十分广泛的应用。

2剪力墙结构的设计原则

剪力墙的特点是外平面承载力小，内平面承载力大，外平面刚度小，内平面刚度大，因此，当剪力墙和外平面方向的梁连接时，会产生墙肢平面外弯矩，因此，在设计过程中，要尽量避免剪力墙的外平面搭接。在进行剪力墙结构设计时，要尽量沿着主轴的方向进行多向布置，尽可能的将不同方向的剪力墙连接在一起，但要防止出现拉通对直的现象;在进行抗震设计时，要尽量保证两个方向的侧向刚度相同，并且剪力墙结构要尽量简单，防止出现单向有墙的情况，同时要尽量保证各个方向的剪力墙分布均匀，从而充分发挥剪力墙结构的工作性能。剪力墙的数量要科学、合理，如果剪力墙比较多，会增加抗侧力的刚度，从而引起震力和重力的增加;如果剪力墙数量比较少，结构的抗侧力则会减小。

3建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

3．1剪力墙平面布置

在进行剪力墙平面布置时，要尽量防止出现单向有墙的情况，剪力墙要沿着主轴及其他方向进行双向、多向布置;剪力墙的抗侧力刚度不能太大，一般情况下，为了充分发挥剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力，可以适当的增加剪力墙的间距，从而保证剪力墙结构的抗侧力刚度合适。设计人员可以根据经验公式T=(0．05－0．06)n(其中n为层数)，计算出T值，从而判断剪力墙的数量及侧向刚度。如果计算结果T比搭模计算周期T1大，则可以适当的增加剪力墙的数量;如果计算结果T比搭模计算周期T1小，则说明剪力墙比较多，可以适当的减少剪力墙的数量或者凿开一些合理的孔洞，降低剪力墙的刚度。

3．2约束边缘构件处理

1.剪力墙建筑结构设计中的基本概念及其分类

1.1剪力墙结构设计的概述

通常来说，一般剪力墙结构的建设规模较大，可实际厚度较小。因此，这种特点也决定了剪力墙结构的具体形状以及承受能力的大小。其中，剪力墙结构的组织形状相似于板状，自身具备了较高的承受能力，与柱子的受力程度非常相似。然而，在其他方面上，这两者有着十分明显的差异。并且，剪力墙结构是建筑结构中不可或缺的核心部分，设计人员在对其进行设计时，不仅要充分发挥剪力墙结构固有的承载力大和平面内刚度大的优点，还应该按照不同场所要求，设计出科学合理的剪力墙结构设计方案，使其发挥最大化的使用性能。

1.2剪力墙结构的分类

（1）虽然实体墙与截面剪力墙在某些方面，有着较大的差异。可是，这两者的开通面积与不开通面积是基本相同的。并且，这种剪力墙结构形式在发生变化时，也是呈现了曲线状态，是一种固定不变的形态。

（2）即使剪力墙开口不大，但因为剪力墙开通面积已经远远超出了规定范围。所以，此时的剪力墙结构呈现的是弯曲状态，并且无任何的阻挡点，从而导致其位置和形态均发生了不同程度的变化。

2.剪力墙建筑结构的厚度和长度的选取

剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度，这个长度一般不应超过8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性，为了避免脆性的剪切破坏，可将高宽比大于2的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长，为了确保墙体的高宽比值大于2，就要采取开设洞口的方法将长墙分成均匀的、长度较小的连肢墙，而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁。

摘要：随着经济的发展和人们生活水平的提高，对于居住质量的要求越来越高，安全和经济成为人们对建筑结构设计的两大主要要求。剪力墙以其刚度大、整体性好、抗侧力能力强等优点，在建筑结构的设计中被广泛的应用，在保证高层建筑的质量和安全性方面具有重要的作用。随着2002年新规范的颁布，对高层建筑的设计提出了更高的要求，对于剪力墙的设计也带来了一些新的问题。本文就从剪力墙的简介出发，在论述其原则的基础上，探讨在建筑结构剪力墙设计的过程中需要注意的问题，并论述高层建筑结构剪力墙优化设计的相关措施。

关键字：高层建筑剪力墙设计概念及原则注意事项优化措施

Abstract: With the development of economy and the improvement of people's living standard, more and more high requirements for the quality of living, safety and economy has become the people to the building structure design of the two main requirements. Shear wall with its high rigidity, good integrity, the lateral force resisting capacity and other advantages, is widely used in the design of building structure, which plays an important role in the quality and safety of high-rise buildings. With the new standard promulgated in 2002, has put forward higher requirements on the design of high-rise building, design for shear wall also brings some new problems. This paper starts from the introduction of shear wall, discusses its principle, needs to pay attention to in the process of building structural design of shear wall in question, and discusses the related measures for optimization design of high-rise shear wall structure.

Keywords: design concept and principle of shear wall high-rise building attention optimization measures

中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：

近年来，剪力墙结构设计在建筑结构设计中应用非常广泛，剪力墙具有刚度大整体性好的有点，且其在水平力的作用下位移小，其竖向承重构件主要是由钢筋混凝土墙体来承担的，能够承受较强的风力威胁和地震作用带来的建立的能力，因此说在高层建筑的设计中应用广泛。本文就简单的介绍剪力墙的相关知识，并对其设计原则进行相关的论述，在介绍设计注意问题的基础上对如何优化建筑结构剪力墙设计措施进行具体的论述，希望对于今后高层建筑剪力墙的设计具有一定的帮助作用，保证高层建筑的设计质量和建筑的稳定性能。下面本文就进行详细的论述。

一 剪力墙简介及设计原则

随着经济的发展，人们对于居住环境的要求越来越严格，住宅内部的露梁已经不能够满足人们的需求，在这种情况下剪力墙结构出现，满足了人们对于建筑的高要求设计。经过发展，剪力墙结构设计取得了较大的进步，下面本文就对剪力墙进行简单的介绍。

摘要：框架剪力墙结构被广泛的运用到高层建筑物中，高层建筑物的防震设计非常重要，所以，需要合理的设计框架剪力墙结构，正确的分布剪力墙的位置，增强框架，改善整体抗震能力都可以对建筑物防震起到巨大的作用。本文作者结合多年来的工作经验，对高层建筑框架剪力墙结构的设计进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：高层建筑 ；剪力墙 ；结构设计；

中图分类号：TU97 文献标识码：A

引言

随着建筑高层化的发展，对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。对于从事高层结构设计的工程师来说，只有对框架结构剪力墙结构的优缺点和技术要点全面把握，并能够吸收当代高层建筑结构设计的一些成功经验，并把结构的经济性、合理性与结构抗震的安全性等诸多因素加以统筹考虑，才能很好的与建筑师配合并设计出经济合理的高层建筑结构体系。

一、框架、剪力墙的受力特点

1 框架结构的受力特点

柱子是承重的关键，柱子上方架着横梁，横梁上面铺设楼板。框架结构的建筑物往往有粗大的柱子，这样才能够能够保证柱子有足够的强度支撑建筑物的重量。框架结构的这一受力特点导致采用框架结构的建筑物对横向受力的抵抗力不足，尤其是如果遇到地震，楼层间甚至可能出现移动。

摘 要：因纯框架体系无法满足弹性层间位移角的要求，需布置极少量的剪力墙，体系为比较特殊的框架结构。设计时需要从结构抗震概念出发，理解规范隐含的要义，加强计算手段，注重细节处理，从而能够达到安全、合理的设计目标。

关键词：框架结构；少量剪力墙；弹性层间位移角

引 言

对于少数体型相对特殊的框架结构，经试算不能满足构弹性层间位移角的要求，通过调整梁柱截面或构件布置也不易实现对体系位移的改善。在合适的部位设置极少量的剪力墙，则比较容易实现对结构位移的控制目标。但鉴于如此设计所形成的特殊的结构形式，现行规范没有明确的系统的论述，故需要谨慎、细心的进行。

1 工程实例

1.1 工程概况

扬州市体育运动学校位于扬州市西区（抗震设防类别为乙类，抗震设防烈度为7度，基0.15g，第一组，场地类别为Ⅱ类），其中D区中长跑基地建筑面积6400m2，六层框架结构，总高度23.50m。建筑平面呈两块矩形45°斜交，经设缝将结构划分为2个结构单元，其中右边单元为“入”字形平面的结构单元，即本文所论及的部分。

1.2 初步方案