对结构设计中剪力墙结构设计的一些体会

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摘要：在很多的建筑结构设计中都应用了剪力墙结构设计，这是因为剪力墙结构在性能上有更好的抗震性，同时在刚度上也是非常好的。在进行高层结构设计的时候，剪力墙结构得到了更为广泛的应用。但是在建筑结构设计中，对剪力墙的位置和布置以及尺寸大小，是否符合施工在很多方面并没有明确的规定，这样就使得在进行设计的时候，设计人员只能根据自身的经验来进行设计，同时在对建筑结构进行设计的时候，不可避免的会遇到一些问题，只有对出现的问题进行了科学合理的解决，才能确保设计的合理性。本文主要对剪力墙结构设计的原则以及建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用进行分析，以供参考。

关键词：建筑设计剪力墙结构设计 应用

中图分类号：TU2文献标识码： A

为了满足人们对建筑功能和建筑质量的更高要求，优化建筑结构显得尤为必要，剪力墙结构在这种情况下应运而生。由于剪力墙结构具有抗侧刚度大、用钢量小以及抗震能力强等优点，因此在建筑结构设计中得到了广泛的应用，目前已经成为我国主要的建筑结构形式之一。剪力墙结构设计在我国建筑结构设计中占据着重要的地位。

一、关于剪力墙结构设计的原则分析

1.楼层之间最小剪力系数的调整原则。在剪力墙结构的设计过程中，建筑物楼层之间应该遵循调整最小剪力系数的原则。首先，在施工的过程当中，为了降低房屋及构筑物的自身重量，进一步增强建筑物的抗震能力，应该在短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩40%以内的前提之下，尽量控制剪力墙的数量。其次，在遵循上一前提的基础之上，对剪力墙进行大开间处理，使得剪力墙结构的侧向刚度变得更好。这样，建筑楼层之间的最小剪力系数将得到有效的控制，工程造价因此减少，有效地降低了建筑工程成本。

2.对楼层之间最大位移和楼层高之间的比例进行必要调整的原则。一般而言，对于普通建筑进行设计的时候，设计的重点主要集中在对楼层之间的扭转变形和剪切变形的处理上。我们知道，建筑物的剪切变形处理是用竖向构件的数量进行控制的。因此，一旦竖向构件的数量过多，剪力墙的剪重比例势必变得偏大。这种不合理的剪力墙结构设计将直接导致建筑楼层之间的扭转变形，且变形的程度较大。在这种情况之下，剪力墙结构同样难以满足建筑物楼层之间发生位移的需要。因此，在剪力墙结构的设计中，建筑物楼层之间的位移不能仅仅依靠竖向构件的刚度进行调整，还应该尽可能地减少楼层之间的扭转变形，这就需要我们注意调整楼层之间最大位移和楼层高之间的比例。

3.对剪力墙连梁超限进行调整的原则。在剪力墙结构的设计过程中，如果剪力墙的跨高比小于2.5，可能会出现剪力和弯矩超过相应的规定限度的现象。因此，剪力墙结构设计还应该遵循剪力墙结构的连梁跨高比大于2.5的原则。应该注意的是，剪力墙的连梁跨高比也不是越大越好，例如：在保证剪力墙连梁刚度不发生变化的前提下，当剪力墙的连梁跨高比在5-6之间的时候，剪力墙的剪力或者弯矩就会出现超出规定限值的现象，势必导致剪力墙结构出现异常。所以，在剪力墙的连梁跨度比超过5的时候，我们就应该采用框架梁的方式进行剪力墙结构设计了。总之，在剪力墙结构的设计过程中，必须对剪力墙连梁的超限情况进行调整，一方面保证剪力墙建筑的施工质量，一方面实现对建筑工程资金成本投入的有效控制。

二、关于建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

1.剪力墙的布置。剪力墙是高层建筑结构的核心主体框架，其在平面布置时应该尽可能地保持均匀与对称，同时墙面结构的刚度中心与质量重心保持吻合，减少因为两侧受力不均导致的扭矩问题。剪力墙布置不均，造成的建筑主体出现沉降不均的问题也时有发生。内外剪力墙要拉通、对直。在剪力墙的结构设计时要充分计算应力，同时也要考虑施工难的程度，在同样满足业主需求的同时，降低整个项目的成本也是结构设计要考虑的一项因素之一。最后剪力墙的肢截面要尽可能地简单、规则，适应性更强。

2.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。

3.剪力墙截面厚度和墙体配筋。相关规定要求剪力墙结构的厚度要根据抗震等级系数选取。为了保证剪力墙结构的抗震性、刚性和稳定性，一、二级剪力墙底部加强部位墙厚应大于200mm，大于层高的1/17，其他部位墙厚要大于160mm，墙端头无翼墙或暗柱的时候，墙厚要大于层高的1/12，但是这些规定不适用于低高层和八度地震区剪力墙结构的设计。控制剪力墙配筋有利于结构的安全性和工程的经济性，在1-3级抗震等级的剪力墙中，竖向、水平分布筋的最小配筋率应大于0.3%，部分框支剪力墙底部加强部位的配筋率要大于0.35%，上述配筋率比较适用于高层建筑的剪力墙结构设计；对于低层建筑、结构相对较矮小的建筑的剪力墙，其水平分布筋和配筋数量要适当增加。

4.连梁设计。剪力墙结构中的连梁是连接墙肢与墙肢之间的梁。当剪力墙受到水平荷载的时候，墙肢可能会出现扭曲情况，连梁装置则能够均衡墙肢的水平负荷力，改善墙肢受力状态，对墙肢起到了一定的约束和稳定作用。可见，墙肢之间的连梁对整个剪力墙结构都具有重要作用，在剪力墙结构设计中是不可或缺的环节，一旦设计失误或是不合理，必然会对剪力墙结构的设计带来不良影响。所以，在进行连梁结构设计的时候，设计师应按照相关规定适当折减连梁结构刚度和高度，适当增加其跨度，从而降低结构刚度，完善抗震结构的设计，缓解地震作用对剪力墙结构的影响。另外，为了进一步提高结构的承载力和抗震性能，设计师也可适当增加剪力墙结构厚度，增加连梁截面，使连梁装置的作用得到最大限度发挥。

三、关于剪力墙结构设计中需要注意的问题

剪力墙结构的应用主要是需要其提供对上层建筑的可靠支撑，从而加强建筑的坚固性。剪力墙结构在发生地震时，能够有效增强建筑结构的抗震性，尽量减少破坏。在进行剪力墙结构设计时需要注意几个问题。首先要控制好剪力墙的高度与宽度的比例，剪力墙的结构高度较高，也就是我们平时所称的层高较大，在一些通透型建筑中剪力墙的宽度也非常大，为了减轻重点，只得在厚度方面不断降低，也就在形式上向框架、柱子结构靠拢。与柱子结构不同的是，二者在厚度方面存在明显不同，如果剪力墙的高宽比例过低时，可以按照柱子结构进行设计。剪力墙是一个平面结构，不但需要承载水平应力与弯矩力，还要承担竖向压力，所以需要满足弹性要求。其次在进行剪力墙设计计算时，要把重力与横向延展力结构进行分析计算。在一些剪力墙中有门洞等情况时，更需要对其进行精确计算，避免在某处产生应力弱点，影响使用，产生施工后的裂缝问题。

综上所述，由于剪力墙结构具有较好的抗震性和抗侧刚度大等优点，目前在我国的建筑结构设计中得到了较为广泛的应用。为了优化建筑结构，促进建筑质量的提高，我们应该了解剪力墙结构的相关理论，严格遵循剪力墙结构设计原则，把握剪力墙结构的设计要点，充分发挥剪力墙结构在建筑设计中的作用。

参考文献：

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