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剪力墙结构概念设计在建筑结构设计中的运用关晓

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：关晓

[导读] 摘要：在建筑工程项目建设不断加速的过程中，对于高层化、集成化的建筑设计安全显得尤为重要。

        上海联创设计集团股份有限公司西安分公司陕西省西安市 710000
        摘要：在建筑工程项目建设不断加速的过程中，对于高层化、集成化的建筑设计安全显得尤为重要。在建筑内进行剪力墙的建设可以较好地保证建筑体的稳定性，对于延长其使用寿命有很大帮助。剪力墙的结构形式较多，适用于不同的地质环境和设计需求，要求设计人员能够灵活运用、合理选材，保证设计的科学性。在一些地震台风等灾害多发地区，加强建筑内的剪力墙设计可减小不同方向上的摆动影响，整个建筑的强度能够得到较好的提升，较传统建设更具优势。因此，文章系统性地介绍了剪力墙结构的定义分类和设计原则，并详细讨论在建筑结构设计中的具体应用。
        关键词：剪力墙；结构设计；应用
        1、剪力墙结构的概念
        剪力墙结构指的是由钢筋混凝土剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。在现实生活中，剪力墙结构所呈现出的作用是把梁柱的受力进行有效代替。在设计建筑结构的过程中，能够看出，剪力墙结构体系有很好的承载能力，它可以抵抗来自多方的荷载，如风荷载、地震力造成的荷载、使用荷载以及自重等。设计合理的剪力墙，可以起到分割空间的作用，同时又可以形成一种结构体系来有效抵抗水平作用。
        2、剪力墙结构的基本设计原则
        在建筑工程中，剪力墙兼具分隔墙、结构墙体的作用，所以在设计剪力墙结构时，应同步达到分隔空间与合理布置结构这两项要求。要想在建筑结构中，充分利用剪力墙结构应有的受力性能、抗震性、刚度等，则设计环节应遵守以下基本原则：（1）建筑领域的结构设计师应按照有关的结构设计规范开展设计工作，及时引进先进的设计观念及标准。从我国的有关技术标准规范出发，来科学地制定更加合理的设计剪力墙的结构细节方案。（2）在设计剪力墙结构时，应全面考量墙体结构的具体受力情况，更加科学地配置剪力墙中的梁、柱等，以增强整个建筑结构的整体稳定与安全性。同时，在设计环节，还应尤其注意剪力墙结构在自身水平及纵向上的实际受力情况，以确保设计出的剪力墙结构兼具高超的承受力与优异的延展性。不仅要周全考量剪力墙在剪力与弯矩上的具体受力，而且应增强剪力墙的固有承载力。（3）在设计结构时，可利用结构数据信息与现代建筑模型，来测试建筑结构，以使得剪力墙结构能够拥有稳定的受力性质。（4）仔细计算剪力系数，控制结构切实科学，并且达到结构抗震性上的要求。（5）严禁剪力墙结构出现受力不均问题。设计出来的剪力墙结构，除了需要满足建筑结构方面的要求，还不能使用太多的剪力墙结构，以缩减工程量、保证合理性，严格控制工程实施成本。
        3、在建筑结构设计中剪力墙结构设计的有效应用
        3.1墙体受力分析
        剪力墙的受力分析可以为设计和施工建设提供重要的数据支撑。首先，根据建筑体可能受到的力的影响，可以分为水平、竖直和其他方向，在设计时必须充分考虑多种受力情况充分保障设计的合理性。一般由于地震和风力等因素对建筑体造成的力的作用主要是在横向。横向的建设强度可以保证建筑体不容易发生变形和弯折等情况。竖直方向的影响主要来源于建筑体本身的重力等因素的影响，要求强调墙体建设的强度，满足高层建筑的负重需求。根据力的分解原理，其他方向上的受力也可以较好地分解为上述两个方向进行处理。其次，墙体的受力与所选择的建筑建材之间也有一定的关联，高质量的钢材可以提升墙体的韧性。设计人员需要对市场上常见的建材品质进行了解，结合建设需求合理设计，在维护建设单位实际效益的同时，以保证建筑体的剪力墙施工质量。
        3.2剪力墙结构的设计定位
        为了从源头上增大剪力墙的设计安全性质与稳定性质，则应合理设计剪力墙的布置。一般沿两主轴等的方向进行双向布置设计，以适当增强建筑的侧向刚度。在设计剪力墙布置时，要始终本着一定的原则及规范，以尽可能使其刚心和质心重合，有效控制、约束扭矩。

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在设计时应控制内外剪力墙垂直，在剪力墙中避免太繁琐的肢截面，控制简单、明了即可，以达到建筑的实际设计需要，防止剪力墙布置中出现上、下层突变刚度的问题。针对剪力墙中的洞口，宜采取规则化处理，控制门窗洞口设计得上下对齐，并且成列布置，以组成墙肢及连梁。同时，宜合理设计洞口，以防墙肢刚度差距太大，且合理设计剪力墙中外挑与内收之间的距离。
        3.3墙体厚度设计
        剪力墙的墙体厚度不能随意设计，必须要结合受力分析和实际情况计算后得到结果。首先，剪力墙中需要开洞或添加构件，在设计厚度时要保证不小于边缘构件的宽度，否则构件在浇筑后有暴露可能会存在安全隐患。边缘构件是一个能够稳定剪力墙水平、减少位移的零件，需要提前加装在墙体模板中再进行混凝土的浇筑施工。过宽的构件无法放置在模板内，要求设计人员合理选择尺寸。其次，国家的建筑建设标准中对于不同形式的剪力墙有一定的厚度限制，如短肢墙体的厚度底部加强区不得小于200mm，其它部位不应小于180mm等。要求设计人员对相关的建设规定要求有一定的了解，并能够灵活运用个人设计经验。
        3.4墙体钢筋配置
        在设计剪力墙时，应合理控制配筋，以从源头上使建筑结构足够稳定，增大建筑企业的经济收益。鉴于剪力墙结构量大、涉及面广，在配筋设计中，需要将方向各异的配筋，安置在相应的位置，再根据最小配筋率来展开计算。倘若选用双向钢筋组成的网片，则宜设计保护层厚为20cm及以下，以免浪费不必要的墙体配筋资源。这样，剪力墙在各个方向均拥有较理想的抗弯性。目前，在超高层建筑中，剪力墙主要使用构造配筋，但在具体配筋中，针对边缘构件，宜以最小配筋率来设计配筋。从一定的规定、要求出发，一般在脆弱环节，设计一定的钢筋。此外，倘若竖向配筋量大，则宜适当增强抗弯设计强度，从源头上控制剪力墙的设计抗震能力。
        3.5超限调整分析
        对于剪力墙的设计可以从最小需求点出发展开需求分析，能够更好地兼顾建筑建设的经济性和实用性。首先，建筑体的高度对承重的抗力的需求之间存在着同一性的问题，在进行楼层之间的剪力墙建设时需要按照高度的提升适度增加。随着楼层的升高，剪力墙的抗震设计需要适当增加，并从最小需求出发逐渐提升，能够更好控制在不同方向的抗力。其次，建筑体也是一个整体，在设计时不能仅仅考虑相邻两层之间的建设结构，还需要通过对建筑体的全面分析将受力情况进行拆解，使建筑体整体能够呈现出较强的抗剪力效果。根据浅析受力分析的结果对墙体建设负重限额进行适当的上调，更有利于延长建筑体的使用寿命。
        结束语
        在现代建筑结构设计中尤其是在高层建筑设计中，剪力墙结构由于具备很大的优势，因此得到了广泛的应用，在设计过程中，设计人员要结合专业理论，根据剪力墙种类多、灵活性强的特点，结合实际情况对设计进行反复论证，在降低建设成本的前提下进行合理设计，以保证建筑质量的稳定性和安全性，使剪力墙结构能够最大限度地发挥其作用，提高建筑的使用寿命和使用效率，同时，使剪力墙结构在建筑结构设计中能够持续向好地发展。
        参考文献：
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