关于建筑结构设计中剪力墙结构设计的探析

摘要：近年来，由于我国经济社会的快速发展，我国的建筑设计水平也不断有所提高。当前随着城市化进程的不断加快，城市资源的日益紧张，这都给建筑结构设计带来严峻挑战。在今后发展过程中设计人员只有不断加强剪力墙结构的应用，才能满足实际要求。下文就建筑结构设计中的剪力墙结构设计进行探析。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计

中图分类号：TU3文献标识码： A

前言

剪力墙在实践当中具有整体性较好、结构刚度较大、结构抗震性能强等优势，也正是因为如此，剪力墙结构在现代化的房屋建筑之中有着重要的应用，剪力墙在现代化建筑结构设计当中是一个重要的组成部分，并且得到了广大建筑开发商的普遍认可。

一、剪力墙结构

在实际工作过程中，我们认识到的剪力墙主要指的是那种在建筑物中竖向承载重构件主要由墙体承担，同时还承担着竖向荷载以及水平地震作用的一种墙体。通常情况下剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙。针对剪力墙的布置首先要能够满足建筑本身的平面布置和结构布置的要求。相较于框架结构，剪力墙结构本身具有更好的抗侧力能力。因而这样的结构适用于高层建筑物中。

剪力墙结构既有优点又有缺点，优点是它本身的侧向刚度较大，缺点是间距要受到限制。这样一种建筑结构是不适合布置在大空间的公共建筑中的。在剪力墙设计过程中有一个问题需要引起我们的注意，那就是对于单片剪力墙进行设计的时候要避免长度过大。剪力墙的长度如果过大的话就会造成一系列问题，剪力墙长度过大，周期就会变短，如果地震力太大的话就很不划算。此外剪力墙长度过大且高细的时候，剪力墙本身就会呈现出脆性，这对于抗震是非常不利的。一般情况下，在设计过程中，如果剪力墙本身的长度过长时就需要用楼板或者是小连梁把它分成若干墙段。墙度高宽比不得小于2，只有这样才能保证设计质量。

二、剪力墙结构的布置

正如上文所述剪力墙结构本身要承受竖向荷载。竖向荷载本身是由结构自重和楼面荷载通过楼面传递到剪力墙的。竖向荷载主要有两种表现形式: 一种表现形式是墙肢内的轴力，另一种就是连梁产生的弯矩。针对竖向荷载的计算主要是通过受荷面积来进行简单计算。针对水平荷载的计算主要是借助于计算机运用有限元的方式来进行科学计算。剪力墙结构设计的一个重要内容就是要科学估算受力情况，而后根据受力情况来进行合理布置。

在高层建筑中剪力墙结构本身应该是双向布置形成空间结构。剪力墙布置的关键在于要保证力的均衡。要通过把刚度中心与建筑物中心接近来避免出现扭转效应。在实际布置过程中我们会发现当剪力墙本身的抗侧刚度过大的时候就会造成自振周期的过大，此时工作人员可以通过加大墙体间距的方法来有效降低结构的抗侧移刚度。剪力墙的合理布置是关键。做好这项工作是提升高层建筑水平的重要措施。

三、剪力墙结构的设计

剪力墙结构的设计是一个系统的专业的过程，这一过程包含着多个步骤。因而在剪力墙结构设计之前必须要了解剪力墙结构设计的步骤。针对剪力墙结构的设计首先我们需要确定墙肢的长度和厚度； 其次是科学设计连梁； 再就是合理设置边缘构件； 最后就是地震荷载以及各种内力、位移的计算。接下来就来详细分析这一过程。

1.墙肢长度和厚度的选择。上文详细分析了在剪力墙设计过程中剪力墙的长度是不宜过大的。因而我们需要高度重视墙肢长度的选择。通常情况下针对墙肢长度的选择不能超过 8m。墙肢长度过长所造成的后果已如上文所述。这一点是我们在设计过程需要引起格外重视的。一般情况下跨高比是要大于6的。

针对墙体厚度的选取一个重要目标就是要能够保证剪力墙刚度和稳定性。一般的住宅建筑的填充墙厚度一般保持在200mm，此时剪力墙也应该设置为200mm。对于那些没有地下室高层住宅的设计一般基础埋深选择在2.5m以上，墙体高度是 5.0m以上，此时再按照1/16的比例来确定墙厚就很有可能大于填充墙的厚度，这显然是不利于高层建筑的设计的。因而我们必须要采用专业的方法结合建筑实际情况，严格按照高层建筑设计技术规程来进行科学合理的设计。

2.科学设计连梁。所谓连梁主要指的是连接墙肢与墙肢之间的梁。连梁本身不仅能够起到连接墙肢的作用，同时又由于在水平荷载作用下墙肢发生变形导致连梁产生内力，最终会使得连梁本身对墙肢产生约束作用。连梁对墙肢结构本身具有重要作用。我们必须要高度重视连梁的设计。

针对连梁的设计重点是要关注连梁的跨高比以及截面尺寸这两个指标。连梁刚度如果过大时就需要折减。针对剪力墙的设计我们根据有关标准是很难实现折减配置的，因而此时就需要通过允许其适当开裂从而把内力转移到墙体上从而来达到折减目的。在折减过程中有一个重要指标需要我们高度重视，这就是折减系数。一般情况下当防裂度较低时就需要少折减一些，防裂度高时就需要多折减一些。但是无论怎样折减，折减系数一般是不能小于0.5的。只有不小于0.5才能保证连梁承受竖向荷载能力。在今后设计过程中必须要高度重视这一问题。此外为了减小连梁刚度可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式来实现。结构整体刚度的减小，地震的作用也将会减小，因而连梁承载力也就有可能不超限。混凝土等级的提升，在实际设计过程中提高混凝土等级就会有可能使得连梁的抗剪承载力不超限。总的来说设计人员需要根据建筑实际情况来进行针对性的调整。

3.合理设置边缘构件。在剪力墙结构设计过程中边缘构件的设置是一个重要内容。从以往的经验我们可以看出有约束边缘构件的矩形截面剪力墙和无约束边缘构件剪力墙相比有着明显优势，极限承载力有了显著提升，比无约束的提升了 40%。边缘构架通常分为约束边缘构件和构造边缘构件两种类型，这两种类型的边缘构件的应用需要根据实际情况来进行设置。一般情况下当墙体平均轴压比不

小于规定值的多层房屋一般设置的是约束边缘构件。一、二级剪力墙底部加强部位以上的一般部位，三"四级和非抗震设计的高层建筑，底部加强部位，相邻上一层轴压比小于规定值的多层房屋剪力墙，均应设置构造边缘构件。总的来说就是要根据实际情况科学合理的进行设置。

4.地震荷载以及各种内力、位移计算。在建筑剪力墙结构设计过程中如果主体结构本身布置简单，那么就可以运用空间协同平面框架来进行计算分析。当主体结构平面布置复杂的情况下就是采用空间分析程序来进行内力、位移分析。在实际设计过程中应坚持简化计算原则。在计算底盘的长宽的时候需要结合主体结构本身的长度和宽度来进行分析。一般情况下这两者是要成比例地来进行设计的。

结语

建筑结构设计是一项很重要的工作，做好这一项工作对于提升人们的生活水平具有重要意义。在建筑结构设计过程中，剪力墙结构的应用是一个重要环节，由于剪力墙结构本身具有多种优点，在建筑结构中能够有效地提升建筑物的抗震性能。因而加强对剪力墙的研究有重要意义。本文详细分析了剪力墙结构的概念，剪力墙的布置，最后分析了剪力墙的设计原则。在今后发展过程中应该不断加强对这些方面的研究，不断提升剪力墙设计水平。只有这样才能适应时展的要求。

参考文献：

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