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建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析莫慧锋

发表时间：2021/5/21 来源：《基层建设》2021年第2期作者：莫慧锋

[导读] 摘要：近年来，我国的城市化进程在不断的加快，建筑相关技术也不断出现，人们也将一些新型的建筑结构设计应用到其中。

        湖南建设集团有限公司湖南省长沙市 410000
        摘要：近年来，我国的城市化进程在不断的加快，建筑相关技术也不断出现，人们也将一些新型的建筑结构设计应用到其中。而剪力墙结构的应用，不仅使得建筑结构的刚度和抗震性能得到进一步的提高，还使得建筑工程施工的效益得到增强，因此在当前建筑工程施工中剪力墙结构就得到人们广泛应用。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，探讨剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用具有重要的意义。
        关键词：建筑结构、剪力墙、结构设计、应用
        一.框架剪力墙结构特点
        剪力墙是一种能较好的抵抗水平荷载的墙。剪力墙由于能有效抵抗水平荷载，因此在总体的墙面结构上具有以下特点：抗侧刚度大，侧移小；室内墙面较为平整；结构自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大，在水平荷载的作用下，通常抗剪刚度起控制作用，故其耗能较差。所以它常常应用在层数较多（20层以上）的高层建筑中，当剪力墙洞口较小时，剪力墙整体性能比较好，剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算；另外，采用剪力墙结构，会使室内较框架结构简洁，没有露梁和露柱现象，外形美观，便于室内布置。但其也存在缺点，例如剪力墙结构的抗侧刚度大，会引起较大地震反应，使得上部结构和基础费用增加；由于混凝土墙体较多，使得建筑物重量增加，这也同样引起较大地震反应，进而造成浪费；剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥；剪力墙结构中墙体多为构造配筋，配筋率均较低，使得结构延性较差。
        二.剪力墙结构设计原则
        1.做好楼层之间最小剪力系数的调整工作
        在建筑施工过程中，为了达到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，应该在不超过规定系数范围内尽量地减少剪力墙的使用数量，以便于把楼层的最小剪力系数控制在设计要求所规范的限制内。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。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的成本。
        2.建筑物楼层层高与层间最大位移之间的比例调整原则
        在对剪力墙进行结构设计时，要以主轴方向作为中心，双向甚至多向的向四周延伸，尽可能的将各个方向的剪力墙相互连接在一起，在连接过程中还要避免这些剪力墙出现拉通对直现象；在对遭遇地震作用影响较多的建筑楼层进行最大弹性层间位移值规定和规范时，把以变形为主要形式的高层建筑排除在外，且计算其他建筑时可不扣除其整体的变形弯曲，而转换为扭转变形的计算；其中，竖向构件数量是控制剪切变形的决定性因素，但是，竖向构件不能过多使用，否则会引起结构的扭曲变形。因此，当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大地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，应该尽可能的缩小扭转变形。当然，剪力墙的分布不是随意的，应保证数量相当和均匀。如果配置的剪力墙过多，会导致墙体得不到充分合理的利用，增大其抗侧力刚度，进而增大震力及自身的重力，影响剪力墙的正常工作；如果配置的剪力墙过少，由于数量不足会导致墙体的抗侧力刚度过小，同样会
        增加剪力墙的正常性能。

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        3.剪力墙连梁超限的调整原则
        此原则主要是要求在进行剪力墙的设计过程中，根据剪力墙结构设计标准，其连梁的跨高比值一般情况下要大于2.5，若其比值在2.5以下的话，容易出现墙体的弯矩和剪力值超出有关技术所规定的限值的状况；另外，绝大部分剪力墙的连梁跨度会超出比值到5，此时就需用框架梁的方式来完成其连梁的建设，而对于超出比值在5--6范围内时，要想确保其墙体不发生刚度不发生变化，则剪力墙的剪力或弯矩就会出现异常，超出其结构设计规定的要求。因此，在进行剪力墙结构设计时，对剪力墙连梁的超限进行调整，实现有效的对建筑工程投入的资金成本进行控制。
        4.做好建筑结构截面的承载力工作
        目前我们在对其建筑剪力墙结构进行设计和计算的过程中，设计人员除了要对墙体结构的水平和垂直方向的作用力进行确定以后，还要对整体结构截面的承载能力进行分析，只有这样才能使得剪力墙结构在使用时，可以很好的满足建筑设计的相关要求，从而使得建筑结构的质量和稳定性，都得到了进一步的增强。
        三.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析
        1.剪力墙的平面布置
        在其平面布置中，应尽可能的依据对称、均匀的原则，尽力使墙面结构本身的刚度和质量中心完全重合进行布局，从而达到较少扭矩的效果；而对内外剪力墙来说，则应尽量拉通、对直；在抗震设计要求情况下，剪力墙应避免仅采用单向有墙的布置形式；另外，还应控制剪力墙的抗侧力刚度，来增加剪力墙的利用空间和承载能力，还应注意剪力墙的间距不应过密。
        2.剪力墙中的墙肢处理
        由于剪力墙结构的本身存在一定的延伸性，因此，在设计和施工的过程中应当注意其延伸性的应用，这直接影响到剪力墙的整体性能的发挥以及其使用的耐久性。对于剪力墙来说应当特别注意其结构中出现脆性破坏的现象，根据墙体长度的不同进行不同的设计；在对墙体长度较长的剪力墙进行设计时，应当采用适当的分层间隔的设计方法，将整体的剪力墙进行一个有效的分割，分割成几个小的独立片段；而对于长度较小的剪力墙来说应当选择设置配筋的方法进行，有利于墙体配筋的支撑作用的充分发挥。当墙肢的长度大于8米时应当适当采取一定的方法避免脆性破坏现象带来的危害，以下是经常使用的两种方法：第一种，开设施工洞，施工期间在墙上留洞，等到彻底完工时再进行一个填补，将长肢墙变成短肢墙；第二种就是在设计结构计算时就在墙上留洞，从而增强剪力墙的配筋能力，提高剪力墙的安全性和耐久性。
        3.剪力墙截面的厚度
        国家对于剪力墙的设计有着明确的相关数据说明，对于剪力墙的厚度设计也有一定的要求。具体的来说，对于短肢剪力墙其的墙体底部加强部位一般来说不能低于0.2m，而其他的部位也应当在0.18m以上，通过对墙体的各个部分进行一个严格的规定，才能保证剪力墙的坚固性以及整个墙体的质量。对于剪力墙截面厚度进行一个合理设计可以有效的保证剪力墙在使用的过程中始终保持一个良好的状态，不会出现安全问题。
        4.连梁钢筋的配置
        钢筋是剪力墙建筑中常见的建筑材料，尤其是在高层建筑中的应用极为广泛，钢筋的主要作用就是增强剪力墙的承载能力以及整个建筑物的抗震能力，提高建筑物的整体质量。因此，在剪力墙结构的设计中，应当十分重视连梁的承载能力，从而将墙体的稳固性大大增强；另外在选，择钢筋时也应进行严格筛选，按照国家有关的施工建筑方案进行，不能一味节约成本而存在有偷工减料的行为的存在，有效避免安全问题。
        结语
        综上所述，建筑结构设计是一项很重要的工作，做好这一项工作对于提升人们的生活水平具有重要意义。在建筑结构设计过程中，剪力墙结构的应用是一个重要环节，由于剪力墙结构本身具有多种优点，在建筑结构中能够有效地提升建筑物的抗震性能，因而加强对剪力墙的研究有重要意义。
        参考文献
        [1]胡金焱.谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技创新运用,2013（06）：14.
        [2]赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播, 2012（17）：45-46.