剪力墙结构分析与设计教程[详细]

剪力墙结构分析与设计教程在建筑结构领域，剪力墙结构是一种常见且重要的结构形式。

它具有良好的抗侧力性能，能够有效地抵抗水平荷载，如风力和地震力，为建筑物提供稳定和安全的保障。

接下来，让我们深入了解一下剪力墙结构的分析与设计。

一、剪力墙结构的基本概念剪力墙，顾名思义，是一种能够承受剪力的墙体结构。

它通常由钢筋混凝土制成，具有较大的刚度和强度。

剪力墙可以是单片墙体，也可以是由多个墙体通过连梁连接而成的组合墙体。

剪力墙结构的主要作用是承担水平荷载，将其传递到基础。

同时，它也能够承担部分竖向荷载。

与框架结构相比，剪力墙结构的抗侧刚度更大，在水平荷载作用下的位移较小，适用于高层建筑和对位移控制要求较高的建筑。

二、剪力墙结构的类型1、整体墙没有洞口或洞口面积小于墙体面积的 15%，且洞口之间的距离及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸的墙体。

整体墙的受力性能类似于悬臂梁，其水平位移曲线呈弯曲型。

2、小开口整体墙洞口面积大于墙体面积的 15%，但洞口仍较小，洞口之间的墙体能够形成明显的墙肢。

小开口整体墙的受力性能介于整体墙和联肢墙之间，水平位移曲线呈弯剪型。

3、联肢墙洞口较大，连梁对墙肢的约束作用较强，墙肢的弯矩图有反弯点。

联肢墙的水平位移曲线呈剪切型。

4、壁式框架洞口尺寸较大，连梁与墙肢的线刚度比较接近，墙肢的弯矩图无反弯点。

壁式框架的受力性能接近于框架，水平位移曲线呈剪切型。

三、剪力墙结构的受力分析1、水平荷载作用下的受力分析在水平荷载（如风荷载、地震作用）作用下，剪力墙如同一个竖向悬臂构件，其底部弯矩和剪力最大。

剪力墙的变形主要为弯曲变形和剪切变形，其中弯曲变形占主导地位。

2、竖向荷载作用下的受力分析竖向荷载包括结构自重、楼面荷载和屋面荷载等。

在竖向荷载作用下，剪力墙主要承受轴力和弯矩。

四、剪力墙结构的设计要点1、墙肢的布置墙肢应均匀布置在建筑物的周边和内部，以提高结构的抗扭性能。

墙肢的长度不宜过长或过短，过长容易导致墙肢的稳定性不足，过短则会增加结构的刚度和自重。

剪力墙结构设计与分析（老庄结构院：/list/2068_0_1.html；）一. 剪力墙的分类由于使用功能的要求，剪力墙有时需开设门窗洞口。

根据洞口的有无、大小、形状和位置等，剪力墙可划分为以下几类。

1. 整截面墙当剪力墙无洞口，或虽有洞口但墙面洞口的总面积不大于剪力墙墙面总面积的16%，且洞口间的净距及洞口至墙边的距离均大于洞口长边尺寸时，可忽略洞口的影响，这类墙体称为整截面墙，如图 1.1（a）,（b）所示。

2. 整体小开口墙当剪力墙的洞口稍大一些，且洞口沿竖向成列布置（图1.1c），洞口的面积超过剪力墙墙面总面积的 16%，但洞口对剪力墙的受力影响仍较小，这类墙体称为整体小开口墙。

在水平荷载作用下，由于洞口的存在，剪力墙的墙肢中已出现局部弯曲，其截面应力可认为由墙体的整体弯曲和局部弯曲二者叠加组成，截面变形仍接近于整截面墙。

3. 联肢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大为削弱，其截面变形已不再符合平截面假定。

这类剪力墙可看成是若干个单肢剪力墙或墙肢（左、右洞口之间的部分）由一系列连梁（上、下洞口之间的部分）联结起来组成，当开有一列洞口时称为双肢墙（图 1.1d）；当开有多列洞口时称为多肢墙。

4. 壁式框架当剪力墙成列布置的洞口很大，且洞口较宽，墙肢宽度相对较小，连梁的刚度接近或大于墙肢的刚度时，剪力墙的受力性能与框架结构相类似，这类剪力墙称为壁式框架（图 1.1e）。

5. 错洞墙和叠合错洞墙这类剪力墙受力较复杂，一般得不到解析解，通常借助于有限元法等数值计算方法进行仔细计算。

（图1.2）a b c d e图1.1 剪力墙分类示意图图1.2 错洞墙示意图二．各类墙的变形及受力特点由于各类剪力墙洞口大小、位置及数量的不同，在水平荷载作用下其受力特点也不同。

这主要表现为两点：一是各墙肢截面上的正应力分布；二是沿墙肢高度方向上弯矩的变化规律，如图2.1所示。

建筑结构设计中剪力墙结构设计技术分析摘要：本文着重介绍了剪力墙结构的特点及结构布置原则，对剪力墙结构的设计和计算分析中应注意的问题进行了分析和探讨，并结合工程实例阐明了对剪力墙结构进行优化的必要性和重要性。

关键词：建筑结构设计；剪力墙；设计分析1 剪力墙结构的基本原则1.1结构布置尽可能的对称。

使两个受力方向的抗侧刚度接近，剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密。

另外可通过调整电梯剪力墙筒体和剪力墙的布置，使结构的刚心和质心尽可能的接近，从而减少结构的扭转效应。

1.2同一主轴方向均匀布置剪力墙。

《高层建筑混凝土结构设计规程》（JGJ3-2010）中8.1.7条明确限制了剪力墙间距，要求“单片剪力墙底部承担的水平剪力不应超过结构底部总水平剪力的30%；”同一主轴方向如果剪力墙刚度不均匀，当地震发生时，较长的墙肢由于其刚度较大，会吸收较多的地震能量，应力集中现象特别突出，很容易首先发生破坏，进而引起与其相连的其他墙肢的破坏，直至结构发生倒塌。

1.3 尽量保证剪力墙平面内外有效拉结。

一字形剪力墙或局部楼板缺失时，由于没有翼墙（或板）的约束，平面外刚度很小，承受平面外的力时，很容易丧失稳定。

剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小，应控制剪力墙平面外的弯矩，保证剪力墙平面外的稳定性。

2 剪力墙结构的表现形式2.1 无洞单肢剪力墙无洞单肢剪力墙实际上是一竖向悬臂构件，立面上没有任何洞口，在受到水平压力时，其弯曲变形满足平截面假定，墙肢截面的正应力为直线分布，可以利用材料力学方法计算其内力和变形。

2.2小开口剪力墙这种类型的剪力墙与第一种剪力墙的实质一样，仍然是一个悬臂构件，其墙面上只有很小的洞口，几乎没有影响，这种墙的正应力呈直线分布。

当开洞稍大一些，墙体可能引起局部弯曲。

这种剪力墙的开口相对较小，但是在设计的过程中，其开口的面积已经大于15% ，依旧是以弯曲型为主。

剪力墙结构设计实例讲解在建筑结构设计领域，剪力墙结构因其良好的抗震性能和空间分隔能力，被广泛应用于高层住宅和商业建筑中。

接下来，我们将通过一个具体的实例来详细讲解剪力墙结构的设计过程。

首先，让我们来了解一下这个实例的基本情况。

这是一个位于地震设防烈度为 7 度的 20 层住宅楼项目，总高度约 60 米，建筑面积约15000 平方米。

根据建筑功能和使用要求，需要在保证结构安全的前提下，合理布置剪力墙，以满足建筑的空间布局和抗震性能要求。

在进行剪力墙结构设计之前，我们需要对建筑物所承受的荷载进行计算。

荷载主要包括恒载（如结构自重、建筑装修重量等）、活载（如人员活动、家具设备重量等）以及风荷载和地震作用。

通过精确的计算，确定结构在各种荷载组合下的内力和变形情况。

对于剪力墙的布置，需要遵循一定的原则。

一般来说，剪力墙应沿建筑物的主要轴线布置，形成较为规则的抗侧力体系。

在这个实例中，我们在建筑物的周边和电梯井、楼梯间等位置布置了剪力墙，以增强结构的抗扭性能和整体稳定性。

同时，剪力墙的间距也需要合理控制，既要保证结构的刚度均匀分布，又要避免间距过小导致施工困难和造价增加。

在确定了剪力墙的位置和数量后，我们需要对剪力墙的尺寸进行设计。

剪力墙的厚度通常根据其所在位置和受力情况确定。

在底部加强区，剪力墙的厚度一般较大，以提高其抗震能力。

而在非加强区，可以适当减小厚度，以节约材料和减轻结构自重。

此外，剪力墙的长度和高度也需要根据结构的受力特点和建筑空间要求进行合理调整。

接下来是对剪力墙的配筋设计。

配筋的目的是为了保证剪力墙在受力时能够具有足够的承载能力和延性。

一般来说，剪力墙的竖向钢筋主要承受压力，水平钢筋主要承受剪力。

在配筋计算中，需要考虑剪力墙的轴压比、剪压比等控制指标，以确保其满足规范要求。

同时，为了提高剪力墙的抗震性能，还需要在墙端和洞口周边设置加强钢筋。

在结构分析计算方面，我们采用了先进的结构分析软件，如SATWE、ETABS 等。

剪力墙结构设计剪力墙结构设计1. 引言剪力墙是一种主要承担水平力的结构体系，在建造工程中起到了重要的作用。

本文档旨在提供一个详细的剪力墙结构设计范本，以供参考和使用。

2. 结构设计要求2.1 设计载荷根据工程需求和设计标准确定剪力墙所需承受的最大荷载。

这些荷载包括水平地震力、风荷载、建造分量等。

2.2 结构参数根据设计要求和结构条件，确定剪力墙的尺寸、材料、墙体布局等参数。

考虑到剪力墙的刚度和强度，对墙体的厚度和布置要进行细化设计。

3. 剪力墙的结构设计步骤3.1 划定剪力墙位置根据结构计划和荷载分析结果，在建造平面图上确定剪力墙的位置。

考虑到结构的整体稳定性和力传递的需要，剪力墙应尽量均匀地分布在建造平面中。

3.2 计算水平荷载根据荷载分析结果，计算各个方向上剪力墙所承受的水平荷载。

考虑到不同方向上的地震和风荷载，需要分别计算和考虑各个方向上的荷载效应。

3.3 设计剪力墙尺寸根据剪力墙所需承担的荷载大小，计算剪力墙的尺寸和布置。

考虑到剪力墙的强度和稳定性要求，使用适当的结构计算方法，如刚度分析或者弹性分析。

3.4 选择合适的材料根据设计要求，选择合适的材料用于剪力墙的建造。

常见的材料包括混凝土、钢筋、预应力钢束等。

选择材料时需要考虑其强度、抗震能力和可行性等因素。

3.5 墙体施工和连接根据设计要求，进行剪力墙的施工和连接。

合理的施工方法和连接方式对于剪力墙的强度和稳定性至关重要。

必要时，也要考虑增加剪力墙的加强措施。

4. 引用法律名词及注释4.1 建造法规相关名词和注释- 结构设计规范：制定了结构设计的技术要求和规范标准，以保证建造结构的安全性和可靠性。

- 建造材料规范：规定了建造材料的技术指标和使用要求，确保所使用的材料符合相应的标准和规范。

4.2 土木工程法律名词和注释- 土木工程：涉及土木工程设计、施工、监理等一系列活动。

- 土壤力学：研究土体的力学性质和力学行为的科学，对土壤的受力和变形进行研究分析。