建筑结构设计内剪力墙结构的运用分析

摘要：随着经济的快速发展和和谐社会的构建，我国城市化建设步伐越来越快，人们的生活水平也越来越高，为满足人们对建筑工程的要求，越来越多的建筑结构应用在建筑工程中，剪力墙结构具有刚度大、抗震性强、用钢量小等优点，在建筑工程中有十分广泛的应用，本文就建筑结构设计内剪力墙结构的应用进行分析。

关键词：建筑结构设计；剪力墙结构；运用

中图分类号：TU2 文献标识码： A

一、剪力墙运用的基本原则

当建筑物中的竖向承重构件需要由墙体承担时，剪力墙既承担水平构件传来的竖向荷载，还能承担风力或地震作用传来的水平地震作用，能够可以更好的满足建筑载荷；结构形成的墙面平整，可以很好的包裹梁柱结构，对于室内的空间利用较为有利；经过合理的设计，剪力墙结构可以在建筑中起到抗震的延性作用，因此剪力墙在小高层的建筑中应用较为广泛，也取得了较好的效果。在实际的设计中，一些设计不能按照剪力墙的结构进行分析与结合，仅仅依靠规范的要求进行设计和选择，对于刚度选择不能因地制宜。因为实际情况是结构刚度不是越大越好，剪力墙不是依靠数量取胜，结构刚度一味的增加其在地震中所起到的延性作用将降低，不能保证安全也给工程带来了更大的成本支出。所以在设计中必须考虑剪力墙设计的基本原则，这样才能保证其功能发挥。

（一）数量控制

剪力墙在结构中整体性较好，具有较大的刚度且水平位移小，可以最大限度的满足结构的性能需求。近些年高层建筑以及住宅都选择了剪力墙结构作为其主要的承载系统。但是在工程中设计人员会按照经验以及实际情况分析选择剪力墙的应用形式和数量等。其中数量选择就成为一个重要的基本原则。设计工程师如果安排过多的剪力墙则会导致其不能充分发挥其真正的作用，反而为成本支出背上不必要的负担。所以对剪力墙的数量选择是工程实践的重要原则之一，选择数量的时候应注意对建立起的自重以及短肢剪力墙的刚度进行分析，控制最小剪力系数，以此控制剪力墙的合理数量。

（二）楼层间剪力控制

剪力墙在设计中应考虑楼层之间的最小剪力系数。在施工中要求降低房屋的自重，且保证建筑的抗震性能。由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。在基础上对剪力墙进行大开间的处理，让剪力墙的侧向刚度增加。这样才能合理的控制工程的成本支出。

（三）剪力墙连梁超限调整

剪力墙在建筑应用中，其设计的要求是剪力墙跨高比例在一定范围内进行总体规划。如果跨高比例小于2.5则容易出现一种剪力墙和弯矩超过规定的情况，即超限。所以剪力墙在设计中基本应遵照剪力墙结构的连梁跨高比小于2.5的基本原则、但是应注意的是剪力墙获的连梁跨高比例不是越大越好。例如：某工程中保证了剪力墙刚度固定的原则，设计时选择剪力墙的连梁跨高比为5-6之间，但是在实际设计计算时发现其剪力或者弯矩都会出现超限的情况。而这样的选择直接导致剪力墙设计出现了不满足实际需求的情况。所采用的克服措施是剪力墙的连梁跨高比超过5的时候，剪力墙就应选择框架梁进行调整，以此满足建筑设计的基本需求。总体看，剪力墙结构的设计应当对剪力墙连梁的超限情况进行充分考虑与调整，一方面保证剪力墙建筑的施工可行性与质量保证；一方面对建筑所支出的投资成本加以控制，达到双赢的效果。

二、建筑结构设计内剪力墙结构设计的应用

（一）剪力墙平面布置

在进行剪力墙平面布置时，要尽量防止出现单向有墙的情况，剪力墙要沿着主轴及其他方向进行双向、多向布置；剪力墙的抗侧力刚度不能太大，一般情况下，为了充分发挥剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力，可以适当的增加剪力墙的间距，从而保证剪力墙结构的抗侧力刚度合适。设计人员可以根据经验公式T=（0.05-0.06）n（其中n为层数），计算出T值，从而判断剪力墙的数量及侧向刚度。如果计算结果T比搭模计算周期T1大，则可以适当的增加剪力墙的数量；如果计算结果T比搭模计算周期T1小，则说明剪力墙比较多，可以适当的减少剪力墙的数量或者凿开一些合理的孔洞，降低剪力墙的刚度。

（二）约束边缘构件处理

无约束边缘构件剪力墙和有约束边缘构件剪力墙相比较，其极限承载力降低40%，极限层间位移角就会减少一倍，对地震能量的消耗能力就会减少20%，因此，在设计剪力墙结构时，要根据不同级别的剪力墙轴压比，选用相对应的边缘构件。剪力墙边缘构件可以分为约束边缘构件和构造边缘构件两种情况，对于一级剪力墙和二级剪力墙结构，当剪力墙底部加强部位上面的普通部位和三级、四级非抗震设计建筑底部加强部位轴压比小于相关规定时，要设置构造边缘构件；当一级剪力墙和二级剪力墙结构，当剪力墙底部加强部位和高层建筑、重力荷载作用下墙体的轴压比大于相关规定，要设置约束边缘构件。

（三）剪力墙墙身钢筋

在进行剪力墙结构设计时，一般情况下，对于四级抗震设计和非抗震设计，剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%；对于一级、二级、三级抗震设计，剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。

（四）剪力墙连梁问题

在进行剪力墙结构设计时，要注意连梁问题的处理，连梁超筋是剪力墙连梁常见的问题，其本质是剪力剪压比无法满足相关要求，当墙段比较长时，连梁容易超筋的部位大多集中在中间段；当墙段中墙肢截面高度相差比较大，并且分布不均匀时，墙肢处连梁容易出现超筋现象。出现连梁超筋现象后，可以采用以下几种方法进行处理：（1）可以通过调整剪力墙中连梁弯矩剪力塑形进行处理；（2）根据实际情况，适当的减少连梁截面高度；（3）当连梁破坏对垂直方向的荷载影响不大时，可以从地震作用的角度进行思考，放弃使用该连梁，计算独立墙肢在多遇地震情况下的结构内力，墙肢配筋则应按照两次计算得出的内力进行。

四、建筑剪力墙结构设计的要求

（一）平面结构布置

平面结构要具有良好的整体性，同时要做到简单、均匀对称、规则，对于长度、宽度比较大，或者不规则的平面结构，要设置合理的温度伸缩缝，从而有效地提高结构的整体性，为增强抗扭效果，要尽量沿着周边布置剪力墙，对于质量中心和结构刚度中心偏差比较大的结构，在地震作用下，受扭转力的影响会产生巨大的破坏，因此，在设计过程中要注意尽量将质量中心和结构刚度中心重合在一起。

（二）垂直结构布置

由于垂直受力构件在转换过程中，会对建筑的垂直刚度造成影响，如果发生地震，这部分就会成为抗震的薄弱环节，因此，要对剪力墙转换层上下结构的刚度进行严格的控制。转换层的转换构建在传力过程中要尽量做到简单、直接，避免出现水平方向的多级转换和转换次梁的现象。由于剪力墙转换梁上一层墙体和中间支柱承载的垂直荷载比较大，因此，要尽量避免在这些部位设置门洞，同时要尽量加强转换层下部剪力墙的刚度。转换层会对上下传力构件的直接传力造成影响，因此，要将转换层上部的垂直抗侧力构件直接设置在转换层主结构上，防止出现多级转换的现象。

结语

随着我国国民经济整体水平的不断提升和建筑工程结构设计可持续发展速度的持续加快，在建筑工程结构设计中剪力墙设计的进行得到了越来越多的重视和应用。因此建筑工程设计人员应当对剪力墙设计的内容要有着清晰的了解，从而能够在此基础上通过设计实践的有效进行来促进我国建筑工程整体水平的有效提升。

参考文献

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