一、剪力墙结构

(一)剪力墙的概念和结构效率

当建筑物内的垂直承重构件主要由墙体承担时，该墙体不仅承受水平构件的垂直荷载，还承受风或地震的水平地震。剪力墙由此命名（抗震规范称为抗震墙）。

剪力墙是建筑物的隔墙和围墙，因此墙体布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。

剪力墙结构系统具有良好的承载能力，具有良好的完整性和空间效应，比框架结构具有更好的抗侧力。因此，可以建造更高的建筑。

剪力墙结构的优点是横向刚度大，在水平荷载侧移小。缺点是剪力墙间距有限，建筑平面布置不灵活，不适合需要大空间的公共建筑。此外，结构重量大，灵活性差。一般适用于住宅、公寓和酒店。

剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，无梁，空间利用较好，可节省楼层高度。

(二)普通剪力墙结构的结构布置

1．平面布置。剪力墙结构中的所有垂直荷载和水平力均由钢筋混凝土墙承受，因此剪力墙应沿平面主轴方向布置。

（1）矩形、L形、T形平面时，剪力墙沿两个正交主轴方向布置；

(2)三角形和Y形平面可以沿三个方向布置；

(3)正多边形、圆形置正多边形、圆形和弧形平面。

单片剪力墙的长度不宜过大：

(1)剪力墙长度大，刚度大，结构周期短，地震力大，不经济；

（2）只有当剪力墙处于弯曲工作状态时，才能有足够的延展性。因此，剪力墙应具有高度和细度。如果剪力墙过长，将形成低宽度剪力墙，由剪力损坏。剪力墙脆性，不利于抗震。因此，当同一轴上的连续剪力墙过长时，应将地板或小连梁分为多个墙段，每个墙段的高宽比不小于2。

2．每个墙段可以是单面墙、小开口墙或联合墙。每个墙的宽度不应大于8.0m，以确保墙体由弯曲承载力控制，并充分发挥垂直分布筋的作用。在内力计算中，不考虑墙段之间的地板或弱连梁，每个墙段作为独立的剪力墙计算。

二、剪力墙设计

剪力墙承受的垂直荷载一般是结构自重和地面荷载，通过地面传递到剪力墙。除了在连梁（门窗开口上的梁）中产生弯矩外，垂直荷载主要在墙体上产生轴力。可根据剪力墙的荷载面积简单计算。

在水平荷载的作用下，剪力墙的应力分析实际上是一个二维平面问题，应根据平面问题进行准确的计算。它可以在计算机的帮助下进行计算。计算精度高，但工作量大。在工程设计中，可根据不同类型剪力墙的应力特点进行简化计算。

整体墙和小开口整体墙：在水平力的作用下，整体墙类似于悬臂柱，整体墙的截面弯矩和剪力可根据悬臂构件计算。由于孔的影响，整体墙之间的应力分布不再是直线，但偏差不大。可以在整体墙计算方法的基础上进行修正。

联肢墙：联肢墙由一系列连梁约束的墙肢组成，可采用连续法近似计算。

壁框：壁框可简化为带刚域的框架，采用改进的反弯点法计算。

框架支剪力墙和开孔不规则的剪力墙:这两种剪力墙比较复杂，最好用有限元法借助计算机计算。

框架结构和剪力墙结构，两个结构系统在水平荷载下的变形规律完全不同。框架的侧移曲线为剪切型，曲线凹向原始位置；剪力墙的侧移曲线为弯曲型，曲线凸向原始位置。在框架-剪力墙（以下简称框架）中－在剪切结构中，由于楼盖在自身平面上刚度较大，框架和剪力墙在同一高度下的侧移基本相同。这使得框架剪切结构的侧移曲线既不是剪切型，也不是弯曲型，而是弯曲剪切混合型，简称弯曲剪切型。

在结构底部，框架将剪力墙向右拉；在结构顶部，框架将剪力墙向左推。因此，框架-剪切结构的底部侧移小于纯框架结构的侧移，大于纯剪切墙结构的侧移；顶部侧移恰恰相反。框架和剪切墙共同承受外部载荷，同时保持变形相互作用，以保持变形协调。框架与剪切墙之间的这种相互作用关系是协调工作的原理。

考虑到地震作用组合的剪力墙，应按规定计算正截面的抗震承载力，但在正截面承载力计算公式的右侧，除以相应的承载力抗震调节系数γRE。剪力墙各墙肢截面考虑地震效应组合的弯矩设计值：一级抗震等级剪力墙底部加固部分及以上一层，根据墙肢底部截面考虑地震效应组合弯矩设计值，地震效应组合弯矩设计值乘以增加系数。

三、小高层剪力墙设计实例

（一）布置

剪力墙的布置必须均匀合理，使整个建筑的质感和刚性趋于重叠，而X，Y 两向刚重比接近。结构布置应避免一字剪力墙，如有，应布置生长墙(h/w>8)；剪力墙上应避免地板主梁平面外搁置，剪力墙相应部位应设置暗柱，梁高大于墙厚2.5倍时，应计算暗柱加固，转角处的墙肢应尽可能长，因为转角处的应力容易集中，生长墙应布置在两个方向。

(二)配筋及结构

对于小型高层住宅，剪力墙面积大，因此合理控制剪力墙加固对结构安全和工程经济起着非常重要的作用。

(3)剪力墙配筋(以200厚墙为例)

一般要求水平钢筋放在外侧，垂直钢筋放在内侧。钢筋可满足计算和规范建议的最小钢筋率。加固区φ10@非加强区φ8200@双层双向即可，双排钢筋之间采用φ6@600×600拉筋。但是，地下墙体的钢筋是另当别论的。由于地下墙体的钢筋大多由水压和土压产生的侧压控制，而由于简化计算往往由垂直钢筋控制，为了增加计算墙体的有效高度，地下墙体的水平钢筋可以放在内侧，垂直钢筋可以放在外侧。

(四)设置边缘构件

一、二级抗震设计的剪力墙底部加固部分及其上一层墙肢端部应设置约束边缘构件。对于普通剪力墙，建议加固区0，暗柱加固满足规范要求.7%，一般部位0.5%。控制短肢剪力墙配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；小墙肢受力性能差，轴压比应严格按高规定控制，框架柱应设计横截面，纵向钢筋率加强区应控制1.2%，一般部位1.0%；对于一个方向长肢另一个方向短肢的墙壁，暗柱常根据长肢墙进行加固。

(五)合理配筋

剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大。在地震作用下，弯矩和剪力很大，有时很难设计。如果连梁高度增加，钢筋值有时会更大。从窗洞地板到窗台，可以用砖或其他轻质材料砌筑。当窗台上有凸窗时，可以增加一根梁，两根梁之间用砖填充。连梁钢筋应对称配置，腰钢筋与墙体水平钢筋相同。

四、结语

剪力墙在建筑设计中具有良好的抗震性能，结构布局灵活，成本低，经济性好，因此该设计形式广泛应用于小型高层住宅。在总结设计、施工和使用中发现的问题并进一步优化后，这种结构形式的小型高层住宅是一种值得发展的住宅模式。简而言之，小型高层建筑设计一般努力合理经济，建筑设计应合理把握关键部分和次要部分，这也是小型高层建筑设计需要改进的方向。