高层工业与民用建筑剪力墙设计初探

张昭军

开源国际建筑设计院（广州）有限公司东莞分公司广东东莞523000

摘要：本文主要简述了剪力墙的基本概念及分类，并细致研究了高层工业及民用类建筑物剪力墙的设计要点。从而通过分析高层工业及民用类建筑物剪力墙的设计要点，能够更为全面把握这些设计要点，为后期高层工业及民用类建筑物剪力墙的设计工作奠定基础，保障高层工业及民用类建筑物整体结构的稳定性。

关键词：高层；工业；民用；建筑；剪力墙；设计；

前言：

剪力墙，它从外观看上去类似于形状较为简单的一种构件。而从设计角度来分析，它属于一种极具复杂性的结构件，可以说剪力墙的设计效果不仅影响着建筑物整体结构的稳定性与抗震性，还影响着建筑物实际的使用寿命。故对于高层工业及民用类建筑整体设计工作来说，剪力墙的设计属于重要的设计环节，它将维系着建筑物整体的稳定性，需广大设计者加以重视。

一、简析剪力墙

剪力墙，通常又被称之为结构墙、抗震墙或抗风墙。在高层工业及民用类建筑物当中，它主要是承受地震作用、风荷载等所引起竖向与水平荷载的一种墙体结构。剪力墙依据不同的排列方式、数量及大小等，通常可分为整体墙、连肢墙、壁式框架、框支的剪力墙等；依据不同受力性质，通常还可分为独立墙肢、整截面等类型的剪力墙。剪力墙结构平面形式，通常有矩形、十字型、Y型（如下图），以下重点从这几个结构形式来阐述结构的整体设计、墙肢长度设计、间距厚度设计、数量设置、结构分析计算。

2、设计要点

2.1.1整体设计

在对高层工业及民用类建筑物剪力墙作整体布置设计期间，需尤为注重它的对称性及均匀性，确保建筑物整体结构双向刚度满足整体设计要求，尽量使其整体结构质量与刚度中心处于重合状态，防止扭转情况出现；剪力墙竖向布置，应当遵循由下而上逐渐缩小该设计原则，防止刚度出现突变情况，各个楼层侧向的刚度不可低于临近上层70%，也不可低于上部临近三个楼层所在侧向刚度的平均值80%；层间的抗侧力部分结构所能承受的承载力应当大于上层受剪承载力80%以上，还需超过上层受剪承载力65%以上；简体与剪力墙第一振底部地震的倾覆力矩，不可低于其结构底部地震的倾覆力矩50%；对与矩形和十字形布置的平面形式，如果平面长度尺寸大于50m，通常设计时建议采取分缝处理，以利于结构计算时各参数的控制，剪力墙布置尽量均匀，长肢方向尽量沿竖向布置，短向墙肢取500~700为宜，为保持水平和竖直两个方向刚度的均匀性，通常需在电梯、楼梯位置布置数量不等的长肢沿水平向布置的墙。对于Y型剪力墙，外侧Y型的三个肢端需要布置剪力墙，如果实际受建筑立面开窗的影响，可采用长墙开洞的布置形式，中间电梯井、楼梯间处尽量布置剪力墙，住宅类的建筑各个房间处4~5m沿竖向布置剪力墙。

2.1.2间距及厚度设计

通常实际设计时，无论是矩形、十字行、还是Y行的平面布置形式，建筑商为了合理的利用资源，一般会把底下一到两层建成商业，因此实际取值时，通常我们会把地下室部分的墙取为250~300mm，底层商业部分取为250mm，标准层住宅部分由于考虑考虑用户实际使用的舒适性要求，通常都把剪力墙厚度取为200mm，如果局部通过计算需要用到250mm的墙体，设计时也会建议建筑把与剪力墙相连的建筑墙体也取250mm，保证用户使用的舒适性要求，另外，实际设计中，由于建筑户型、空间等特殊的要求，有些位置无法布置剪力墙，结构计算中却又需要布置，这种情况下我们会采用布置少量400x400柱子来满足结构要求，通常这些柱子都市布置在卫生间、厨房等位置，尽量不要布置在卧室位置，保证用户使用的舒适性。

2.1.3墙肢长度设计

高层工业及民用类建筑物剪力墙所在墙肢的长度需是其厚度8倍左右，以200mm墙体为例，墙肢长度可确定为1650；而针对于300的墙肢，则墙肢长度可取2450mm。但是，通常情况下高层工业及民用类建筑物剪力墙所在墙肢长度不可超出4m范围。倘若墙长度相等较长，则可借助开设洞口等方式，把长度墙合理划分为两段较小长度的墙段。另外墙肢长度的确定需要考虑对结构计算的各种参数的影响，通常在满足轴压比的情况下，把周边的墙肢尽量做长一点，而中间的墙体在满足轴压比、整体刚度情况下尽量做短或者少做，这样有利于结构计算时周期比、位移比等参数的控制。另外在带底层商业的剪力墙结构的布置中，由于要考虑底层商业用户的使用舒适性、上部结构的标准层剪力墙布置要尽量减少对下部商业空间的影响。必要时可做转换。

2.1.4数量设置

高层工业及民用类建筑物剪力墙实际数量的设置，通常与其结构高度及体型有着密切联系。广大设计者需充分考虑到墙体自身抗震性这一方面因素，适当将剪力墙实际数量增加。建筑物结构自身抗侧力虽然有所增加，但其结构承受地震力则相对较大一些，施工材料实际用量也会有所增加。故广大设计者需尽可能的减少剪力墙实际数量，并与剪力墙实际轴压比较为接近即可。通常情况下，高层工业及民用类建筑物剪力墙自身承受第一振底部地震的倾覆力矩需超过结构底部地震的倾覆力矩50%。倘若无法做出最为精准的判断，则设计者需从第一振型剪力墙自身底部地震的剪力方面入手，确保其超过总剪力50%以上。

2.2在布置梁板方面

针对高层工业及民用类建筑物剪力墙的设计，剪力墙梁板设计中的荷载相对较小一些，且楼板多数属于构造配筋，楼板钢量大小取决于板厚度。故楼板厚度通常需依据裂缝、挠度、板内设备的穿管最低取值等，通常取100~120厚，在现行的工程中，开发商包括用户通常希望在使用中能有大的空间，如客厅和餐厅之间不希望有梁通过，这样就需要把客厅和餐厅之间采用大板连接，这时板厚可以根据实际跨度取120~150厚（如下图），在设计楼层梁期间，设计者需确保梁有着自身传力的路径，防止多次传力与多重次梁等情况出现。在剪力墙整体结构当中梁的经济跨度通常需控制在4.0-6.0范围内；若非存在着连接的一字形墙与刚度等要求，则设计者无需设计高连梁；建筑洞口顶部需设计后浇过梁，砌梁上部需为填充墙；针对小跨度板如卫生间等位置，其上部存在着隔墙及洞口，考虑用户实际的使用的空间要求可不做梁，采用局部降板等方式处理（如下图），并在板内位置设计加强筋。在实际工程中梁截面设计期间，剪力墙结构通常为高层或者小高层，受层高、墙厚影响，故外墙梁高可设置为200x500mm，宽度标准层取200，带底层商业的底层才取到250x500~600mm；内墙小梁可设置为200mm*300-400mm；厚度为100mm小隔墙的下梁可设置为150mm*300mm-350mm；阳台的边梁及挑梁可设置为200mm*400mm。

3、结语

综上所述，为了能够更好的提升高层工业及民用类建筑物剪力墙的设计效果，还需广大设计者充分掌握剪力墙的设计要点，剪力墙结构的几种不同平面形式来开展整体设计、墙肢长度设计、间距厚度设计、数量设置、结构分析计算等各项设计工作，提升高层工业及民用类建筑物剪力墙整体设计的合理性，更好的保障高层工业及民用类建筑物的稳定性与使用寿命。

参考文献：

[1]王亚洲.高层工业与民用建筑剪力墙设计[J].工程技术：全文版.2017，12（09）：00015-00015.

[2]覃永瑶.高层工业与民用建筑剪力墙设计[J].企业科技与发展月刊，2015，09（06）：614-615.

[3]郭庆伟.高层工业与民用建筑剪力墙设计[J].工程建设与设计，2015，30（11）：446-447.