房屋建筑结构设计研究

摘要：房屋建筑结构设计是一项系统的工作，同时也有着重要的作用，它不仅会给房屋的安全性和耐久性带来影响，也直接影响到建筑施工单位的经济效益。因此，加强对房屋建筑结构设计的原则和方法的研究，具有重要的意义。本文对房屋建筑结构设计进行了探讨研究。

关键词：房屋建筑；结构；设计

中图分类号：TU318文献标识码： A

引言

一、剪力墙结构设计中的基本原则

1、剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其肢长与厚度的比值，当比值≤3时可按柱设计，当比值在3到5之间时可视为为异形柱，按双向受压构件设计。

2、剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小，而平面内承载力及刚度都相对很大。当平面外方向的梁与剪力墙连接时，会产生墙肢平面外弯矩,而通常情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。所以应尽量避免平面外搭接，如果避免不了则应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。

3、楼层层间最大位移与层高之比的调整原则

对于普通的建筑,设计重点是楼层之间的扭转变形和剪切变形。剪切变形的控制多以竖向构件的多少来衡量,但是如果竖向构件数量很多,就会造成剪重比偏大,导致设计不合理,造成扭转变形过大,同样不能有效满足楼层间位移的需要。所以,在建筑物中应尽量减少扭转变形,而不能单靠增加竖向构件的刚度来调整楼层之间的位移。

4、考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析的是墙的设计，求得内力后按偏拉或者偏压进行斜截面受剪承载力和正截面承载力验算，当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取小值：门窗洞口之间的翼缘宽度；剪力墙之间的间距；墙肢总高度的1/10；剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。

二、剪力墙结构的分类

1、无洞口的剪力墙或者剪力墙上开有一定数量的洞口，但开洞的面积小于15%,这种剪力墙的变形主要为曲型,其就像一个整体的悬壁墙,在整个墙肢的高度上,弯矩图既没有弯点,也不会发生突变。

2、整体小开口剪力墙。虽然这种剪力墙的开口比较小,但是其开洞面积已经大于15%。整个剪力墙的变形主要为弯曲型,但是整个墙肢的高度基本上没有存在反弯点,弯矩图的主要位置发生了突变。

3、双肢或多肢剪力墙。这种剪力墙一般开口较大,或者其洞口成列分布。虽然在开口上与整体小开口剪力墙不同,但是它们的受力特点却十分类似。

4、壁式框架。这种剪力墙洞口尺寸很大,连梁线刚度和墙肢线的刚度比较接近,其整个受力墙的变形则为剪切型,受力特点与框架结构相似。其在大多数高层建筑的楼层中会出现反弯点,弯矩图在楼层的地方也会产生突变。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

1、剪力墙合理平面布置

1.1 剪力墙的平面布置应尽可能按照对称、均匀原则，尽量使墙面结构的质量中心和刚度中心完全重合，从而减少扭矩，对于内外剪力墙则应尽量拉通、对直。

1.2 对于抗震设计中剪力墙结构应该特别避免仅单向有墙的结构布置形式。

1.3 剪力墙最好能够沿主轴方向或其他方向进行双向布置。

1.4 剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的承载能力和抗侧力刚度，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜过密，应保证结构具有适宜的侧向刚度。可以选用经验公式T=(0.05-0.06)n，其中n为结构层数，判断剪力墙数量与结构侧向刚度的适应程度。计算结果中的T1值与搭模计算的周期T2相比较，若T2T1则需要增加剪力墙数量。

2、连梁设计

2.1 连梁的作用

实际的剪力墙的结构中，连接墙肢与墙肢的梁称为连梁。在水平的符合作用下，使墙肢弯曲，这样连梁的端部就会产生转角，这样造成连梁内力的出现。这样会对墙肢有着一定的约束的限制，从而可以改善墙肢的受力情况，所以连梁对剪力墙结构是比较重要的。

2.2 对连梁的刚度进行折减

连梁由于跨高比较小，与之相连的墙肢刚度大等因素，在水平力作用下的内力一般非常大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减小内力重分布。因此，在开始进行结构整体计算时，就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。通常，设防裂度低时可少折减一些（6、7度时可取0.7），设防裂度高时可多折减一些（8、9度时可取0.5），但折减系数不宜小于0.5，以保证连梁承受竖向荷载的能力。

3、剪力墙中大墙肢相关处理

剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙（宽高比小于2）很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的宽高比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为均匀而小的独立墙段。另外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，能够充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，如果存在较少的长度大于8m的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分则将由这些大墙肢来承受。尤其在发生地震特别是超烈度等强烈震动时，最容易受到破坏的便是这些大墙肢。而小墙肢因为没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏。为了防止发生这种不利现象，根据不同情况，对于长度超过8m的墙肢，可以采取开计算洞和开施工洞处理方法，对于开计算洞，即在进行结构计算时设有洞，开始施工时仍为混凝土墙，从而加强其它小墙肢的配筋能力；而对于开施工洞，就是在施工过程中使墙上留洞，施工结束时砌填填充墙，从而把长墙肢分成短墙肢。

四、认真分析剪力墙结构体系特点，采取有效措施优化结构设计

1、剪力墙结构体系特点

作为建筑结构中不可或缺的构件，剪力墙有着自身独特的特点。在建筑的设计中，逐渐发现了剪力墙的优缺点，其具有承载力和平面内刚度大的优势，但是剪切变形相对来说较大，且平面外较薄弱，加上开动后剪力墙形式复杂多变，受力非常繁琐，这些都阻碍了建筑结构中剪力墙作用的有效发挥。剪力墙在承受水平荷载和竖向荷载的能力方面都比较强大。其优点是侧向刚度大，并且整体性较好，水平力作用下的侧移相对较小，加上剪力墙设计中没有梁和柱等的外露与突出，所以非常方便房间的内部设置。

2、剪力墙优化设计的有效措施

在优化剪力墙结构的设计中，为了使受力达到均衡，应当采取有效恰当的措施。剪力墙结构的安全可靠度非常好，每一个结构能够同时发挥最大作用，这样能够达到经济合理的目的。所以在剪力墙的优化设计中首先应该考虑到工程的造价和安全性，结合这两项因素合理调整剪力墙的布置能够促进建筑结构设计中剪力墙结构的优化。另外，为了节省工程造价，可以从技术手段和原材料的应用两方面着手。在工程的实施中，将含钢量控制在一定范围内，既不损害建筑的安全性也能充分发挥原材料的最大用途是优化设计的最佳方案。

结束语

房屋建筑的结构设计，是整个工程展开以及实施过程中的重点内容，为满足建筑的安全性、适用性和耐久性等可靠性要求，设计要做到平面布局和结构选型合理，因此要高度重视建筑结构设计方面常见问题，在工作实践中严格遵照设计规范、标准进行。设计要做到平面布局和结构选型合理，荷载取值准确且无遗漏，严格遵守有关设计规范、国家标准，以保证建筑质量。

参考文献

[1]雷春蕾，张书强．房屋建筑结构设计的常见问题[J]．技术与市场，2011，(08)．

[2]关度豪．浅谈住宅的结构设计方法[J]．黑龙江科技信息，2011，(24)．

[3]刘彦．房屋建筑结构设计中常见问题[J]．中国新技术新产品，2009，(12)．