浅谈剪力墙结构在建筑结构设计中的合理应用

摘要:随着我国社会主义现代化进程的不断加快，我国建筑行业取得了突飞猛进的发展，建筑结构设计的安全性以及稳定性有了较大的提高。在高层或者超高层建筑结构设计中，由于剪力墙结构刚度大、抗震性能强、水平力作用下侧向位移小以及整体性能好，因此在建筑结构设计中得到了广泛应用。

关键词：剪力墙；结构设计；应用

中图分类号：TU8文献标识码： A

引言

在社会不断发展进步的同时，人们对于建筑的使用要求也越来越高，随着社会人口的增多和城市化进程的加快，建筑设计为了更好的适应社会发展需求，其使用功能也在向多元化发展，这也要求建筑结构设计有所改进和提高。建筑结构的设计不仅要满足人们的实用性，同时还有注重建筑的整体质量、耐久度、美观度和和谐性。因此，剪力墙结构技术的发展成了必然趋势，对于提高建筑的整体性和耐久性有着重要的作用。

一、剪力墙结构设计原则

在工程建设中设计剪力墙时，不可为实现目的而盲目进行设计，应实地考察项目现场具体情况，并规范根据剪力墙结构特点选用最恰当的设计方法促使剪力墙结构在建筑结构应用中实现最佳效果。在设计剪力墙时，可能受到技术因素影响，所以要严格遵循设计原则，才能确保剪力墙设计及应用更加合理化、规范化及科学化。

1、调整楼层间剪力系数原则

为了减少建筑物结构的自身重量，提高建筑物的抗震能力，在设计中，必须尽量减少剪力墙的设置，这就使得短肢剪力墙在第一阵型底层的地震倾覆力矩必须低于剪力墙所承受的总倾覆力的40%。在这种情况下，可对剪力墙的主体结构实施开间处理，可提高剪力墙侧向刚度。这就可有效确保建筑物各个楼层间的最小系数比规定中的数值要大，进而大幅减少工程建设的资金投入。

2、调整楼层间层高与最大位移比例原则

通常情况下，在设计建筑结构时，应特别重视各个楼层间出现的剪切变形及扭转变形问题。在处理剪切变形问题时，是借助竖向构件数量对其进行有效控制的，但是如果竖向构件数量过多的话，就可能造成剪力墙的比重过大，从而导致剪力墙设计具有不科学、不合理的特点，使各个楼层中的扭转变形也发生较大变化，但是该变化不能满足楼层间对位移大小的要求。

3、调整剪力墙的连梁超限原则

在设计剪力墙结构时，将2.5的连梁与剪力墙高度相比，剪力墙的跨高很可能在弯矩与剪力方面发生超过最高限度的状况。所以，在大多数很多个剪力墙设计标准中，均会要求剪力墙结构连梁的跨度应比2.5大。但是对于剪力墙连梁大于5的连梁跨度，必须用框架梁的形式实施剪力墙的连梁施工；当剪力墙的连梁跨高比例处于5--6之间时，加入要确保剪力墙的连梁刚度恒定的话，剪力墙的弯矩或者剪力可能会发生异常状况，超过剪力墙设计标准允许的范围。

二、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析

1、剪力墙结构应用在建筑结构设计中的计算方法

在剪力墙结构设计中，为了保障建筑结构主体的整体质量，首先要构建一套科学、合理的设计方案。在具体的方案设计中，为了能够更好地展现剪力墙的延性，提高抗震性能，因此在剪力墙结构处于受弯工作状态时，对于剪力墙的形式设计应该注意以高细为主。同时，由于科学技术的不断发展，在剪力墙结构设计中，基本上实现了智能化、自动化操作，但是为了促进结构设计工作效率的提升，因此要进行科学、合理的计算。在具体的工作中，为了提高计算的效率，相关设计人员要充分利用设计工具，同时对于结构试验要进行反复推敲。例如：对于剪力墙边缘构造设计，计算分析发现，提高构造设计延性的主要方法是增加墙肢截面两端的翼缘。但结构试验发现，剪力墙的矩形截面延性较差。因此，在剪力墙结构设计中，为了提高效果的可靠性，要不断优化设计方案。

2、合理布置剪力墙平面

在建筑结构设计时，对剪力墙平面的布置应做好以下几点：第一，在布置剪力墙平面时，应严格根据均匀、对称原则，尽可能让墙面结构的刚度中心与质量中心完全重合，进而降低扭矩，尽量对直、拉通内外的剪力墙。第二，在设计抗震剪力墙时，应尤其减少仅仅一侧有剪力墙的设计方案。第三，尽量使剪力墙能沿主轴或其他方向对称设计。第四，剪力墙在抗侧力上不应过于提高其刚度。为最大限度展示剪力墙的抗侧力强度及承载能力，拓展剪力墙的有效空间，其密度不可过大，应确保剪力墙结构拥有合适的刚度。可借助公式T=（0.05-0.06）n，其中T为经验公式，n为结构层数，用该公式可评判结构侧向刚度与剪力墙数是否匹配。以上公式的计算T1和搭模算出的T2对比，如果T2Tl，那么就需要增添一些剪力墙数。

3、剪力墙中对大墙肢的处理

在施工的过程中，剪力墙结构本身具有一定的要求即延伸性，所以，在进行结构施工和设计时，这种延展的特点必须考虑进去，有助于提升剪力墙结构的整体性以及工作的力度。在一般情况下，在设计的过程中，剪力墙比较容易设计成高状结构，容易出现弯曲受到破坏的形式，存在剪力墙的体系形式，剪力墙结构容易存在脆性破坏的问题。在设计的过程中，如果剪力墙墙体长度比较大，在符合承载力的需求以后，实行分层间隔设计，将其进行分割，比较小并且均匀，有利于增加墙体结构承载力。如果墙段的长度比较小，它在受弯以后出现比较小的裂缝宽度，墙体配筋能够更好的发挥支撑的效果。为防止出现这种情况，如果墙肢长度大于8m，处理方法如下：第一，设置施工洞，在施工的过程中，需要在墙上留洞，在完工以后，将墙填充，长墙肢就可以变成短墙肢。第二是设置计算洞，在计算结构时，设置洞，施工开始仍然是混凝土墙。应用以上的计算方法，小墙肢配筋可能会增加。

4、厚度设计

剪力墙抗震等级存在差异，底部是否应当加强，抗震墙厚度也不一样。一二级、三四级对应的要求分别为：不能低于16、14，不能低于层高或者是5%、4%的无支长度。在没有端柱或者是翼墙时，一二级、三四级对应的要求分别为：（不能比层高小；（不能低于1/16、1/20的无支长度。如果墙厚的底部部位增强，一二级对应的要求是不能小于20，不能比层高小，或者是不能小于1/16的无支长度，三四级对应的要求是不能小于16，不能比层高小，或者是不能小于5%的无支长度；当没有短柱或者是翼墙的情况下，一二级对应的要求是不能比层高小，或者是不能小于1/12的无支长度，三四级对应的要求是不能比层高小。

5、剪力墙结构的墙体配筋

控制剪力墙配筋有利于结构安全及工程的经济性，因为对于剪力墙结构而言，剪力墙面广量大。剪力墙墙体配筋通常是把竖向钢筋放在内侧，而把水平钢筋放在外侧，配筋必须满足计算及规范提议的最小配筋率。若采用了双向钢筋网片，迎水面保护层厚度至少可取值为30mm，大大节省了墙体配筋。

6、重视对边缘构件的合理处理

剪力墙的边缘构件有两种：约束型边缘构件及构造型边缘构件。在设置边缘构件时，应依据不同的剪力墙级别，恰当选取与之相匹配的边缘构件。针对一、二级剪力墙下部位于加强位置之上的一般部位，及三、四级非抗震性能的高层建筑及底层加强部位的轴压比小于下表中的多层类型房屋的剪力墙，在设计中都应选用构造边缘构件；针对一、二级剪力墙结构底层的加强位置与临部上层，高层建筑和重荷载下墙体的轴压比平均值等于或大于下表所规定的数值时，在设计时应选用约束边缘构件。

结束语

建筑结构设计中，剪力墙结构设计得到了很大的应用，在现在，建筑的形状在不断发生着改变，同时人们对建筑的需求也在不断发生着改变，为了更好是进行建筑的设计，设计人员要不断进行创新，在建筑结构设计方面不断使用新的技术，这样能更好的发展建筑行业。

参考文献

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