高层建筑中剪力墙结构设计要点及其运用分析--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

高层建筑中剪力墙结构设计要点及其运用分析

发表时间：2021/5/10 来源：《建筑科技》2020年10月下作者：屠秀君

[导读] 在国家部门大力支持下，我国建筑行业得到了迅速发展。其中，剪力墙结构技术的发展，为建筑设计质量和建筑整体性能的提升提供了技术支持。剪力墙结构刚度大、承载力较强、并且抗震、抗风性能好，在高层建筑中应用越来越广泛。因此研究建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用具有积极的社会意义，希望本篇文章的研究能够推动该设计理念的广泛应用。

浙江绍兴身份证号：3306821991060****2 屠秀君 312300

摘要：在国家部门大力支持下，我国建筑行业得到了迅速发展。其中，剪力墙结构技术的发展，为建筑设计质量和建筑整体性能的提升提供了技术支持。剪力墙结构刚度大、承载力较强、并且抗震、抗风性能好，在高层建筑中应用越来越广泛。因此研究建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用具有积极的社会意义，希望本篇文章的研究能够推动该设计理念的广泛应用。
关键词：高层建筑；剪力墙结构设计；要点
        1剪力墙结构形式特点
        剪力墙又称抗震墙，该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小，承载力大，延展性较好，因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性，其间距较小，空间会显得稍微局促，因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑应用较少。另外，剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大，且横向刚度大，因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分，室内空间会显得更为简洁、宽敞，但剪力墙不能进行拆除或破坏，对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛，室内布局改造的灵活性得到增加，但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的，虽然降低幅度较小，但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。
        2高层建筑结构设计中剪力墙结构的应用
        2.1剪力墙结构的设计
        剪力墙需要采用双向设计，构成空间结构，特别是抗震防御区，在双向设计期间尽量确保两个方向的刚度一致。剪力墙平面分布需要保证其均匀性，刚度中心尽量与建筑中心靠近，从而降低扭转效应，根据实际情况利用改变墙肢长度与连梁高度的方式控制钢心位置。剪力墙的抗侧刚性较强，结构自振周期较短，承受的水平地震作用较大，这对于结构来说可能会带来影响。对此，可以通过剪力墙抗侧刚度与承载力较强的优势，在结构设计中降低纵横墙体厚度，或者通过主次结构的设计提高墙体间距，降低整体的墙体数量，从而达到控制抗侧移刚度、减少结构重量、降低墙体水平地震剪力的效果。剪力墙的主要特征便是平面刚度与承载力较大，但平面外刚度和承载力却相对不足，若剪力墙和平面外方向梁连接，则可能会提高墙肢平面外弯矩；若梁高高于墙厚的2倍，则梁端弯矩可能会对结构安全性带来影响，因此，需要通过合理的设计方法保证设计的安全性。若楼面截面不大，则可以将结构设计为半刚接来控制墙肢平面外变距。
        2.2大墙肢处理
        由于剪力墙结构具有一定的延伸性，因此，在设计与建设期间需要考虑这一特性，这可能会对剪力墙整体结构的耐久性与稳定性带来影响。为了进一步规避剪力墙结构的破坏，部分较长的剪力墙需要在设计过程中保证承载力要求能够满足，并利用分层间隔的形式进行设计，将剪力墙划分为既定数量的独立墙段。而一些长度较短的剪力墙，受弯形成的裂缝问题较小，则可以设计配筋，提高剪力墙整体的支撑力和强度。一方面可以开施工洞，在施工过程中对剪力墙进行开洞，在施工完成后再将洞口砌填，将长墙肢转变为短墙肢；另一方面，在剪力墙结构计算方面在墙体上留洞，可以提高小墙肢配筋效果。
        2.3边缘构件的设计
        剪力墙结构的变形问题与边缘构件的设计有较大的联系，为能使剪力墙结构在建筑结构中更好地发挥作用，结构设计过程中，需掌握边缘构件的设计要求及设计技巧。由于剪力墙结构的种类不同，在墙面开口的两侧和墙体的两端都需设计相应的边缘构件，以便使剪力墙结构的抗变形能力得到加强，这样结构抗震、抗风就有很好的效果。在开展设计工作时，对建筑结构抗震性的不同、墙肢轴压比的不同等进行细致研究，然后设计相应的边缘构件。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

通常使用较多的是构造型和约束型的边缘构件，高层建筑结构设计按照具体的工程要求，需设计符合实际情况的边缘构件，对其配筋和尺寸进行科学确定。
        2.4连梁设计
        在剪力墙结构中，连梁是重要的组成部分，连梁设计的效果会影响剪力墙结构的整体效果，因此，建筑结构设计中，对连梁要进行合理的设计。连梁的脆性较大，如果建筑结构受风力和地震的影响，连梁很容易被破坏，所以在进行结构设计时，需注意连梁的延性问题，设计延性弯曲破坏模式结构，使结构的整体延展性较好，保证连梁的各部分受力均匀。另外，配筋的设计需进行计算，连梁的配筋需找到适宜的钢筋，如果连梁的跨高比不超过2.5，设计时为使延性得到提升，可采用集中对角斜筋或交叉斜筋的方式。
        2.5水平和垂直方向的钢筋设计
        对剪力墙结构水平和垂直方向上的钢筋进行设计主要包括2方面：（1）对于有关数据的计算，剪力墙墙肢偏心受拉和受压正截面、斜截面的承载力等，结合计算的有关数据，对钢筋的性能和质量进行考量，选择适宜的钢筋，以使结构在不同方向上的受力均匀；（2）通常剪力墙结构的材料都是钢筋混凝土，受混凝土材料特点的影响，剪力墙结构可能会容易出现开裂问题，从而影响剪力墙结构的效果，因此，在结构设计时，对于混凝土的配合比及强度需进行合理的设置，同时对不同方向上的钢筋设计也要相应进行改善，可使用较细的钢筋，对其配筋率进行增加，且使其分布均匀，从而增强剪力墙的稳固性，这样结构在水平和垂直方向上的荷载承受力都能得到有效的提升。
        2.6结构的长度和厚度设计
        应用剪力墙结构进行高层建筑设计时，需符合相关的规定，结构的厚度设计需结合建筑结构的抗震等级要求。一般一、二级要求的建筑设计，对于底部加强的剪力墙结构厚度设计需在20cm及以上，同时大于层高的1/16，而其余部位的结构墙体厚度要在16cm及以上，同时大于层高的1/20。而针对没有翼墙或端柱的结构时，对于剪力墙厚度的设计要求应更加严格，抗震等级一、二级的建筑，在底部加强范围的剪力墙厚度设计要大于层高的1/12。对剪力墙的厚度和长度设计主要是确保结构传力的稳定，设计剪力墙的长度时，需充分的考量结构的承载力和经济性，结合建筑的功能需求，长度设计不宜过长，如果是单片的剪力墙，长度过大，会使结构的整体刚度增大，水平作用力的吸收就会增大，而承载力就会下降。通常长度的设计不能超过8m，但要高于3m，在有水平应力传递时，剪力墙具有较好的延性弯曲破坏，可避免墙体出现弯曲开裂，结构的稳定性较强。
        2.7结构参数设计
        高层建筑结构设计中，由于建筑物需承受较大的荷载力，因此，在应用剪力墙结构进行设计时，需对结构的有关参数进行充分的考量及合理的控制，以确保建筑结构设计的有效性。对于结构参数的设计，需考虑建筑物的位移、比例等问题，保证剪力墙结构的科学应用，这样建筑结构的整体就会更加规范协调。
        结束语：综上所述，建筑剪力墙的设计中存在多种剪力墙形式，不同剪力墙的应用工程存在一定的区别，因此需要结合具体工程情况选择合理的剪力墙。同时在剪力墙设计和施工中需要做好剪力墙位置、弯矩、延伸以及厚度等方面的处理，并做好人员的培训工作，保证剪力墙设计和施工的合理性。
参考文献：
[1]刘雪成.探究剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].城镇建设，2021（1）：272.
[2]许涛.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探究[J].建材发展导向（上），2021，19（1）：160-161.
[3]鲍小娟.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].建材发展导向（上），2020，18（2）：190.
[4]刘满红,王东波.对剪力墙结构中连梁设计问题的讨论[J].山西建筑,2012(6).
[5]王建宁.高层建筑结构设计中剪力墙结构关键点分析[J].居业,2018(4).