浅议剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

摘要：本文首先介绍了剪力墙在建筑结构设计中的布置，然后重点探讨了在建筑设计中如何应用剪力墙达到最佳效果。

关键词：剪力墙；建筑结构设计；应用

中图分类号： TU2 文献标识码： A 文章编号：

随着我国建筑行业的蓬勃发展，当前在建筑施工过程中涌现出了各种各样新式的建筑施工技术和方法，这些新技术的应用给我们的施工过程带来了极大的便利，其中剪力墙结构的应用便是典型的代表，但是在剪力墙结构的设计当中影响因素诸多，所带来的影响也是多方面的。在剪力墙体的设计中，应当注意各个环节要素，合理确定设计标准，经济性措施和原则，既满足设计需求，同时改善人类的居住环境。

1剪力墙布置

剪力墙在建筑结构设计中的应用是以剪力墙的布置设计为基础的，因此，在探讨剪力墙结构在建筑结构中的应用前我们必须首先了解有关剪力墙布置的相关内容，然后才能很好地把握它的应用。

1.1双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑的期待内部有足够的空间，越大越好，所以在剪力墙的分布和控制上采用双向分布，带来空间的最大化，并且这种布局有利于提升抗震等级，结构的平衡，在沉降方面和稳定性方面都有增强的效果。另一方面，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，使结构具有适宜的侧向刚度。

1.2竖向刚度均匀

剪力墙的方位布局和抗侧刚度会相互影响，如果高度的稳定性不够，就可能在某一点的刚度不达标，总体不平均，所以在剪力墙布局的时候应当注意均匀布置，上下能够连接，混凝土的硬度可以随着上下的高度而改变，或者对墙肢的数量做出调整，这样能够调节抗侧刚度。

1.3墙肢高宽比

长度较长而宽度较小的剪力墙在设计施工的时候形状往往采用弯曲的模式。这样一来受力后由更大的缓冲余地，减少剪力造成伤害的情况。高和宽的比例应当大于二，为了满足这个比例，可以通过开洞的方法来调节单位面积的墙壁能达到这个标准，这种单位面积的墙壁被称为独立墙段。其构成形式比较灵活，可以是一个整体，也可以是联肢墙。

1.4剪力墙洞口的布置

剪力墙的洞口有一定的物理力学原理，所以，应当充分利用好，使之质量坚固且耐受性能好。要从下面几方面说起：洞口的形状要均匀规整，洞口与洞口之间上下左右对齐，并按照目前较为广泛的布置模式作为参考，保证安全性，墙肢的刚度应当平均，不可相距过大，相差较大是不可取的；对于错洞剪力墙和叠合错洞墙，二者都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际内力，构造比较复杂，其主要特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法，仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充，将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构；一些洞口根据设计需要形状不是很规范，应当进行几何原理和力学之间的关系计算。现在利用的计算方法是平面有限元，这种方法也有缺陷，但是现在来说是最有效的方法。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断，必要时应进行补充计算和校核。

1.5剪力墙和加强部位

有塑性铰的地方应当注意强度的提升，但不能所有地方都提升，例如剪力墙顶部，运行设备附近的墙体不能如此，之所以这样处理是强调塑性铰处刚度的必要和特殊性。而加以区分于冷热变化处的加强。塑性铰需要有足够的分散力来承担，对于可能出现现象的部位着重加强养护，从材料和结构方面都要多做努力，主要目的是抗击压力和变形。

2剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

在熟知剪力墙结构的设置之后我们便可以来探讨下在具体的建筑结构中如何利用剪力墙的结构来为我们的建筑施工工程服务。

2.1剪力墙结构应用的设计理念与计算方法

在剪力墙结构设计中，必须选择合理的设计方案，这是保证建筑主体结构质量的重要环节。剪力墙结构处于受弯工作状态时才能有展现良好的延性，所以，剪力墙的形式应以高细为主，如果剪力墙过长，可能形成低宽剪力墙，由于剪力墙呈现为脆性，难以满足抗震要求。因此，在剪力墙结构设计中，必须经过精确的计算，虽然国内在设计工作中已经基本实现了计算机代替人工操作，但是，在部分环节的计算中仍需依靠设计人员丰富的工作经验予以解决。为了提高结构设计工作的效率与质量，设计人员应在合理应用现代设计与计算工具的同时，结合自己的观念与经验进行双重判定。在剪力墙结构的优化设计中，在相关构件的实际计算中，为了保证计算结果的可靠性，必要时可以采取结构试验。例如：在剪力墙的边缘构造设计中，计算分析表明，增加墙肢截面两端的翼缘可以明显提高其延性，但是结构试验则表明与工字形、槽形截面剪力墙相比，矩形截面剪力墙的延性相对较差，由此可见，在剪力墙结构设计中，不但要合理应用相关理念与计算结果，而且要注重结合试验结果进行设计方案的优化处理，从而提高其可行性。

2.2剪力墙结构的优化设计

在剪力墙结构基础方案设计中，设计人员应特别重视实地考察，尤其是对于各方面可能出现的质量隐患与安全问题，必须及时进行处理。剪力墙结构的基础设计方案应根据工程项目地质与水文条件，各项工艺、技术指标与相邻建筑的分布状态要进行科学、合理的规划，以最大限度发挥基础方案的实际作用，设计人员应尽量在原基础上进行相应的修订与整改。设计人员在进行实地考察后，应按照相关标准与规范进行承重构件的设计和选择，其根本目的是确保建筑主体结构的安全性、可靠性。例如：在剪力墙承重构件的设计中，必须考虑到墙体配筋率的问题，在国内现阶段执行的相关标准中明确指出：抗震等级为一、二、三级的剪力墙中，竖向与水平分布筋的最小配筋率应≥0.25%，而部分框支剪力墙的底部加强部位实际配筋率则要≥0.3%。与上世纪80年代相比，现在规定的配筋率已经明显提高，而且基本实现了与国外建筑行业要求的配筋率接轨，所以，在剪力墙结构设计工作中，设计人员在基础方案与承重构件的优化设计中，必须注重相关标准与工艺参数的合理选用，特别是要符合国家建筑主管部门出台的最新设计标准，以保证设计方案通过审核。

2.3有效提升建筑整体结构性能

剪力墙结构的根本作用是防震，在设计优化过程中则要坚持简单、规则的基本原则，以减少发生地震时对于剪力墙结构的抗压作用。在剪力墙结构设计中，应注意结构受力情况明确，避免在地震或者其他灾难时出现局部结构受力不匀称的情况，有效控制危害性。在剪力墙结构的设计中，应尽量减少结构的薄弱部位，避免结构的局部能力较弱。在剪力墙结构设计的同时，应结合设计人员以往的工作经验及相关技术参数，准确分析可能产生薄弱的部位，认真进行设计方案的修订，并且采取相应的技术措施，以提高结构的总体抗震能力。例如：在剪力墙结构设计中，相关规范中指出其温度伸缩缝的最大间距在室内或者土中为45m，而在露天为30m。但是在剪力墙结构的实际施工中，框架核心筒结构、现浇框架剪力墙则应适当扩大，在设计中可以定位45-55m，以满足施工作业的实际要求。另外，在国内现行的剪力墙结构相关设计规范中，对于建筑整体结构性能并未作出明确规定，设计人员应注重日常工作经验的总结和积累，以保证设计方案的不断优化处理。

结语

综上所述，在剪力墙结构的设计工作中，应综合考虑各方面的影响因素与制约条件，设计人员要在积极应用新理念、新工具、新标准、新技术的同时，注重经验的总结和积累，从而促进其设计工作的不断优化，满足施工作业的实际要求。

参考文献

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