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建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究刘延杰

发表时间：2020/11/4 来源：《基层建设》2020年第21期作者：刘延杰1 赵延飞2 孙万义3 侯文春4

[导读] 摘要：当前装配式建筑在我国建筑领域中的应用越来越广泛，给经济社会的长效发展带来了积极的促进作用。

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        2身份证号码：13252419630928xxxx
        3身份证号码：13252419721103xxxx
        4身份证号码：37040219910204xxxx
        摘要：当前装配式建筑在我国建筑领域中的应用越来越广泛，给经济社会的长效发展带来了积极的促进作用。实践中为确保装配式建筑结构设计有效性，实现对性能可靠的剪力墙结构的高效利用，进而使剪力墙结构设计更加合理、高效，充分发挥这类结构在装配式建筑中的应用优势，满足其在建设事业中的可持续发展，优化这类建筑的结构性能。
        关键词：建筑结构；剪力墙结构；设计研究
        引言
        剪力墙结构是一个承重体系，由钢筋混凝土墙体构成。剪力墙既是建筑物的分隔墙，也是建筑物的围护墙，具备很好的承载能力。随着人们居住条件的不断改善，高层建筑物的不断增加，剪力墙结构可以适应建筑物的发展，缩短施工时间，延长建筑物的使用年限，因此，剪力墙结构在建筑结构的相关设计中，应用日益广泛，然而从整体情况来看，当前中国并没有统一的规范和规定，对于剪力墙的相关结构设计内容标准不一致，设计还没有统一规范，因此，在进行剪力墙结构设计时，必须对剪力墙的结构特点、种类等进行充分了解，结合具体的建筑设计要求，才能很好地完成剪力墙结构设计，最大限度地发挥剪力墙至关重要的作用和价值，以此使建筑结构的整体要求得到充分的满足，进一步适应整体工程的客观需要。
        1剪力墙结构设计简述
        剪力墙结构主要是由一些横向的剪力墙、纵向的剪力墙以及空间结构梁板所构成，剪力墙结构主要受到水平负荷与竖向负荷两种力的作用，其中竖向性的负荷力主要是由梁板所传来的恒载和活载等所产生的重力作用，另外还包括一些地震发生时的竖向作用力以及建筑墙身的自重等；而水平性的负荷力则主要是一些地震发生时的水平作用力以及风力的荷载等。在进行剪力墙结构设计时，还需要对其内力以及变形实施有效的分析，内容主要包括了对正常使用中极限状态承以及载力的极限状态的分析等，在极限承载状态下的分析中，要求其剪力墙要完美适用于各种工况状态，保证结构的稳定安全；而在正常的使用中，还要求剪力墙结构发生的变形要在规定的标准范围内，在满足设计的要求基础上，剪力墙结构还要满足长期稳定的耐用性。
        2剪力墙的设计原则分析
        2.1参数调理原则
        建筑体的剪力墙设计有一定的参数指标，主要是根据实际建设需求和国家标准等进行制定。设计人员在可以对剪力墙的参数进行适当的调理，以满足整个建筑体的设计平衡性。在进行受力分析计算时存在一定的理想化因素，将剪力墙的变形假设均匀分布在整面墙体上。但在实际施工时，受到工艺技术等因素的限制，会于设计方案中的建设参数之间存在一些偏差，要求设计人员合理调理，保证剪力墙的功能能够更好实现。
        2.2高宽比例调整
        剪力墙的类型确定好后还需要对其高宽比例进行适当的调整，使剪力墙能够与建筑内的其他墙体形成较好地连接，保证建筑设计的整体性。剪力墙的高宽比例一般不超过3，在设计剪力墙的形式时需要结合墙体本身在不同方向上的受力情况和负载合理调节，并保证分析的全面性。有一些剪力墙的斜截面受力情况较为复杂，需要加强建设保障，维护剪力墙的功能。
        2.3连梁调整原则
        连梁是建筑结构中重要的组成部分，在设计时要注意和剪力墙的连接问题。从外部来分析，二者不能保持相连，否则可能会增加剪力墙受到的扭曲作用，不利于保持建筑结构的稳定性。梁体的建设还涉及建筑的顶部和地板等连接的问题，在调节时需要有一定的全面性，合理考虑不同框架结构对剪力墙造成的力的影响，并保证在建设施工时的便利性。

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        3建筑结构设计中的剪力墙结构设计要点
        3.1把握剪力墙外形与尺寸
        多数剪力墙的受力都是由墙肢完成的，因此需要对剪力墙的外形与尺寸做出详细、合理的设计，旨在发挥出剪力墙结构设计的最大效益，实现最佳比例设计。这样的剪力墙结构外形设计方法强化了建筑工程投资方在施工项目上的成本控制。同时要注意的是，剪力墙外形突出主题的部分要在附属方向符合长度标准，通常两个方向的差额不宜超过1m，否则在实际建筑工程项目施工中可能在剪力墙结构主体上出现配筋现象。
        3.2优化剪力墙连梁设计
        连梁作为连接剪力墙墙肢与墙肢之间的梁，当墙肢处受到自重或外部的压力时，连梁就成为传递墙肢受压产生形变或超筋的主要构件，可以说连梁的设计效果对建筑工程质量和有效寿命有着直接影响。首先，优化剪力墙连梁设计要考虑连梁的设计高度，梁体尺寸会在很大程度上造成连梁的剪切变形。其次，要注重连梁与剪力墙墙体结构的塑形互动，这会对连梁的抗震设计造成一定意义上的影响。最后，要将连梁连接多边墙肢的荷载力影响控制在可调范围之内，可以通过设计人员的多次运算实现连梁设计受力数据的精准把握。
        3.3科学处理剪力墙内大墙肢
        剪力墙结构自身的整体性能、抗震能力、弹塑性形变能力优秀，能够承受一定程度的水平荷载，在设计中要充分发挥剪力墙自身墙内优势，科学利用剪力墙结构良好的延展特性。建筑工程施工中要以具体情况为剪力墙结构的设计依据，要从建筑结构的整体性出发，进行分层间隔设计，将其均匀分布，这样才能够发挥剪力墙内大墙肢的最大设计效果，对剪力墙结构乃至建筑工程整体结构的承载力进行有效提升。
        3.4有效控制剪力墙内墙体配筋
        剪力墙内墙体配筋原则是要基于国家规定的抗震指标，如果依照抗震等级前三个等级，就要相比四级抗震指标在水平方向及竖直方向配置不小于0.2%的钢筋的基础上增加0.05%的配置钢筋。在具体的剪力墙内墙体配筋设计中，可以依据配筋部位的不同分为剪力墙的内测配筋和外侧配筋，在满足剪力墙最小配筋要求，也就是0.25%和0.2%配筋率的基础上，为提升剪力墙的抗震能力、刚度等性能，可选用双向钢筋网片配筋工艺，节约剪力墙墙体设计数量，进而节约了建筑工程造价成本，实现建筑工程施工的经济效益。
        3.5规范处理剪力墙厚度
        规范处理剪力墙厚度是剪力墙结构设计的关键节点，剪力墙结构内刚度的分部可以区别于一般建筑工程墙体结构设计，要确实保障剪力墙墙肢界面高度与墙厚之间的比例。确定剪力墙厚度需要遵照国家制定的相关建筑工程结构设计规范。如果使用剪力墙结构的建筑工程抗震等级要求为一级和二级时，设计人员要严格按照建筑结构抗震等级设计规范，使剪力墙墙截面厚度符合规范的标准，剪力墙底部也应该按照规定加强厚度至少大于200mm，非底部的剪力墙结构墙截面厚度也不应小于160mm；使用剪力墙结构的建筑工程抗震等级要求为三级和四级时，剪力墙底部也应该按照规定加强厚度至少大于180mm，非底部的剪力墙结构墙截面厚度也不应小于160mm。
        结束语
        综上所述，剪力墙结构作为建筑结构中的重要的承重部件，在维护建筑整体稳定性方面发挥着非常重要的作用。因此需要做好建筑剪力墙结构的可行合理设计，使其能够更好地承受来自竖向与水平方向的荷载。在实际进行剪力墙结构设计过程中，应注意做好剪力墙结构设计要点的落实，并基于不同的设计需求，做好剪力墙设计在建筑结构设计中的应用，有效提升剪力墙结构设计的可行合理性，使其充分发挥应有的功能价值，提高建筑整体稳定性。
        参考文献：
        [1]苏松.论剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].绿色环保建材，2020（3）：73，75.
        [2]巴晓伟.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].建材与装饰，2020（8）：131–132.
        [3]朱飞强，刘诗丹.预制装配式建筑的结构体系与设计[J].河南建材，2020（2）：84–85.