剪力墙结构在结构设计中应用
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摘 要：随着现代社会的不断发展，我国的建筑行业也取得了相应的提高，越来越多的城市建筑项目投入建设，建筑剪力墙结构作为组成建筑整体的构成部分，在建筑项目的构建中发挥着重要的作用，因而也取得了越来越的的建筑企业关注重视。本案从建筑剪力墙结构的优劣势着手，系统全面就建筑剪力墙结构在建筑结构设计中的具体应用进行了阐述，并针对性的提出了相关的优化方法及策略。
关键词：剪力墙结构；建筑；结构设计；应用；方法策略
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
剪力墙结构由于其抗侧刚度大、侧移小和抗震性能好等特点，被广泛用于现代建筑结构设计中，尤其是高层建筑的结构设计。但在其结构设计的过程中可能会存在设计偏于保守等现象或设计不合理等情况，造成一定的浪费或结构安全性不够等。因此在当前情况下有效做好剪力墙结构的设计，对于建筑结构的整体稳定性而言，存在着其现实的研究意义。
1 剪力墙设计中的基本原则
（一）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。
（二）剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力；在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性。能量耗散和控制结构裂而不倒的要求，墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
（三）剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩，而一般情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。因此应尽量避免平面外搭接，实在避免不了时应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。
（四）墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。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：剪力墙之间的间距；门窗洞口之间的翼缘宽度；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。
2 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
（一）剪力墙合理定位
剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置；对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。从基本来讲其应当从以下三个方面进行优化。首先对于一般的矩形、L形、T形等平面，则沿着两条轴线的方向进行布置。其次对于部分j角形平面、Y形平面，可以沿其三个轴线方向布置。再者对于正多边形，圆形及弧形平面，可以沿径向及环向布置。总之剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，可以选用经验公式T=（0.05—0.06）n，其中n为结构层数。公式计算出来的T1值与搭模计算的周期T2相比较.TI>T2则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。
（二）剪力墙中大墙肢处理
剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙（高宽比大于2）很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的高宽比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，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由这些大墙肢来承受。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。小墙肢因没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏结构。为避免这种不利现象的发生，对于超过8m的墙肢长度，可以采取以下两种处理方法：一个是开施工洞：开施工洞即在施工时墙上留洞，完工时砌填填充墙，把长墙肢分成短墙肢。二开计算洞：是指在进行结构计算时设有洞，开始施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式，可以加强其它小墙肢的配筋能力。这种方式主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的项目。
（三）约束边缘构件箍筋的设置
约束边缘构件分为“阴影部分”和“非阴影部分”，在“阴影部分”规范中，对竖向钢筋和箍筋或拉筋的配置都有较明确的要求，设计中易于理解和执行。但对于“非阴影部分”仅规定其箍筋配箍特征值为“阴影部分”配箍特征值的一半，但箍筋或托筋沿竖向的间距及竖向钢筋应如何配置并未做出具体规定，因此，目前在工程设计中做法比较混乱。而竖向钢筋可在箍筋交叉点处按剪力墙竖向分布筋直径设置。同时还应注意，为了充分发挥约束边缘构件的作用，在剪力墙边缘构件范围内箍筋的长短边之比不宜大于3，相邻两个箍筋之间宜相互搭接l，3箍筋长边的长度。
（四）剪力墙墙身钢筋的分布及构造要求
在我国《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确规定了，在一、二、三级抗震等级的剪力墙中，竖向和水平分布筋的最小配筋率均不应
（五）剪力墙连梁超筋的处理
剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋，实质是剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位，一般剪力墙结构中，在总高度的1／3左右的楼层；平面中当墙段较长时，多在其中部的连梁；某墙段中墙肢截面高度大小悬殊不均匀时，在墙肢处连梁易超筋。剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时，《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.25条给出了如下处理方法：（1）减小连梁的截面高度。（2）抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。（3）当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋计算。
在第一、第二种措施不能解决问题时，可采用第三种措施来处理，即假定连梁在大震下破坏，不再约束墙肢。另外，可在易超筋的部位，连梁按铰接处理进行整体计算，但应注意结构层间位移比尚需满足规范要求。
3 结束语
通过研究可以发现，在剪力墙结构的设计中，如何有效地对其各个环节部位做到精细化，减少在工程施工中的误差，发挥其体系刚度与外观简洁等优点，克服其结构自身所存在的缺点，与设计具有着密不可分的关系，因此在当前完善涉及规范，促进剪力墙结构向着更为严谨的体系范围延伸，成为建筑企业必要的发展优化问题。
参考文献：
[1]王玉菲.小高层剪力墙设计中的几个问题[J].山西建筑，2006，32（7）：67-68.
[2]李丽霞.纯剪力墙住宅设计技术措施[J].中国高新技术企业，2009，（7）：184-185.