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建筑结构设计中剪力墙结构设计的实施探索姜久强

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

[导读] 摘要：剪力墙是建筑结构中用于抗震、抗负载等作用的主要结构，在设计施工的过程中应充分考虑与其他建筑结构之间的连接性，保证整体设计的合理性。

        中油辽河工程有限公司辽宁盘锦 124000
        摘要：剪力墙是建筑结构中用于抗震、抗负载等作用的主要结构，在设计施工的过程中应充分考虑与其他建筑结构之间的连接性，保证整体设计的合理性。基于此，本文首先概述什么是剪力墙结构，并分析其在建筑结构设计中的优势，然后提出剪力墙结构在建筑结构设计中的应用策略，旨在以此为相关人士提供参考。
        关键词：建筑；结构设计；剪力墙；应用策略
        随着现代工程技术的发展和对建筑模式的多样性需求，建筑物的种类、风格、高层和形式愈发多样和复杂，不同结构形式建筑物的受力情况、结构承重不同，特殊外力作用下，建筑物的构件易受到损害，乃至影响整个建筑的整体性安全，建筑剪力墙结构的应用，为建筑的发展提供了重要的技术支撑，多种结构形式的建筑物受力不均问题得到了有效解决，为有效发挥建筑剪力墙结构在工程建筑中的抗震、抗压作用，对剪力墙结构的优化设计具有一定的必要性和现实意义。
        一、剪力墙概述
        剪力墙的侧向墙刚度高，配合优秀的弹塑性形变能力后，有一个相对比较小的位移，即便在风荷载力高或是遇到地震时，依旧能够承受一定程度的水平荷载，吸收更多的负荷能量。依据剪力墙的洞口大小、洞口排列措施等要素可以将剪力墙结构划分为多种：如果总门窗洞口面积除以剪力墙整体面积结果的百分比小于15%且建筑物结构洞口边长尺寸小于洞口之间的净距交集孔洞和墙边长度的净距，通常称之为整体墙；倘若建筑物规划需要在低层有大空间需求，建筑工程中上层结构采用剪力墙结构，利用低层框架结构承载中上层剪力墙自重及其他力的，则为框支剪力墙；建筑物结构洞口边长尺寸大于洞口之间的净距交集孔洞和墙边长度的净距，连梁线刚度和墙肢线刚度互相贴近剪力墙墙体的即为壁式框架剪力墙。剪力墙按照不同方式分类还有更多的类型，无论如何，设计人员主要是结合实际工程情况和建筑施工要求，根据建筑要求灵活运用不同的框架结构，将剪力墙结构设计方案适宜地融入建筑工程整体结构设计中，这样才能从整体结构性能上提升建筑工程施工的质量。
        二、剪力墙结构设计的优势
        其一，经济性。相比较于传统模式下的框架式梁柱，剪力墙结构所需要的成本投资要高于框架式梁柱，但从安全角度来看，剪力墙结构更为突出，这主要在于剪力墙结构主要是由钢筋和混凝土两者相混合，不需要其他材料，以上对整个工程而言，有效节约时间和资金方面的成本支出，提升整个工程经济效益；其二，稳定性。这主要在于剪力墙结构是由钢筋和混凝土两者混合而成的，从外观来看，明显比传统模式下的框架式梁柱更占据应用优势，另外，剪力墙结构在支撑能力上也更为明显；其三，连续性。在进行剪力墙结构设计时，对各区域进行划分的目的在于对构件进行分隔，根据水平或竖直方向分布来维护各区域，以此来强大强化剪力墙连续性的作用，即使当前建筑格局性质为独立分化，也能促使整个建筑构成一个完整体；其四，规则性。因建筑内部空间的使用功能存在不同，所以相关设计工作人员会根据建筑的使用功能进行区域划分，促使整个建筑的剪力墙结构设计规则化，为之后建筑空间在维护上提供便利。
        三、建筑结构设计中的剪力墙结构设计要点
        1. 剪力墙截面厚度设计
        在进行建筑结构设计剪力墙结构设计过程中，还要将剪力墙截面厚度考虑其中，以此保证整个房屋在结构设计上的安全性和可靠性。当前我国建筑结构设计的相关规范标准中已经明确对剪力墙最小厚度提出规定。打个比方来讲，若当前未开始进行建筑抗震设计阶段，则剪力墙最小厚度应设置在整个建筑层高1/25以上，且高于建筑层高的160mm；若当前处于建筑抗震设计阶段，首先剪力墙底部加强去结合建筑抗震等级，最小厚度应在整个建筑层高的1/20以上，且低于建筑层高的160mm，基于以上，在进行剪力墙结构设计过程中，要想确保整个剪力墙平面外的刚度和稳定强，这就需要降低剪力墙在平面外和墙肢相交时的支撑力量，将剪力墙实际厚度考虑其中，以此来确保整个建筑的安全性和稳定性。

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        2. 具体分析建筑剪力墙结构尺寸数据及外形要求
        建筑剪力墙结构优化设计的基础在于对其尺寸数据和外形要求的合理把握。不同建筑、不同结构形式中剪力墙结构的形式、建设要求不同，故其设计也会存在诸多差异，剪力墙结构在横向和竖向所承受荷载压力、荷载分布及整体刚度因此也会有所不同。为了保障剪力墙所受荷载的均匀传递，其设计应满足剪力墙肢截面高度8倍于其厚度值的规范要求。剪力墙结构外形与其稳定性有着必然的联系。对剪力墙结构的优化设计，可以从外形的角度使其更具合理性。一般设计中常采用T型或L型，这2种结构很大程度上减轻了墙体自重、缩小了自身体积，侧向刚度也得到了较大幅度的提升，有效降低了施工成本。
        3.平面布置分析
        剪力墙整体是一个平面性的墙体，以此作为研究对象展开布置分析工作十分重要。一方面，通过双向布置设计的方式可以较好地提升剪力墙的实际抗力和承重效果，使其呈现出加倍的稳定效果。双向布置的理念可以节约一半的室内空间，对于提升空间利用率和增加施工企业的经济效益有较大帮助。墙面布置要尽量保持对称的原则，不仅可以满足实际的承重要求，也更加符合国人的建筑审美需求。另一方面，剪力墙的平面中心要和房间整体的轴线保持一致，并在建设时要保证施工的均匀性，使墙体能够更好地分散受到的剪力作用。对于一些面积较大或高度较高的建筑体，剪力墙墙肢的长度过长也可能会引发安全隐患，可以在其上选择合理位置剪开，使其形成一连串的联肢墙，更有利于保证稳定性。
        4.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。
        5.墙体钢筋配置剪力墙
        内是钢筋混凝土结构，钢筋配置可以较好地提升墙体的韧性，需要提前进行钢筋配置后再进行浇筑施工。钢筋作为剪力墙的建设骨架，可以增加与混凝土的凝合力，在出现振动影响时也可以顺着钢结构进行传到，使整个墙体的受力更加均匀。根据建筑体抗震性能需求，0.2%的钢筋用量可以较好对抗四级地震对建筑体造成的影响。而不同的剪力墙结构的配筋量也有一定的差异，如孔洞开挖较多的墙体应当适当增加钢筋结构的引入以维持墙体的韧性。
        结束语
        剪力墙结构设计的合理性和科学性通常都会直接影响使用该结构设计修筑物的整体安全性，在地震中坍塌的剪力墙结构建筑设施相对较少，因此该建筑工程结构性设计使用范围和影响力经受时间考验后广泛运用在各类建筑物中。所以，将人们对建筑结构设计提出的要求考虑其中，科学进行剪力墙结构设计，一方面保障整个建筑结构在实际使用中的安全性，另一方面在于满足人们对建筑结构设计的美观要求。
        参考文献
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