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建筑结构设计中剪力墙结构设计分析游礼国

发表时间：2021/6/17 来源：《基层建设》2021年第6期作者：游礼国

[导读] 摘要：改善剪力墙设计方案质量，有助于建筑结构整体力学性能水平的提升。

        广东省建筑设计研究院有限公司广东省广州市 510000
        摘要：改善剪力墙设计方案质量，有助于建筑结构整体力学性能水平的提升。基于此，本文从布置设计、钢筋设计、抗震设计、洞口设计、短肢墙设计、软件设计这几个方面，对剪力墙结构设计开展了分析探讨，研究了建筑剪力墙设计方案编制规则，希望能够为剪力墙结构在工程中的运用提供参考。
        关键词：钢筋结构；抗震设计；建筑结构
        引言
        剪力墙结构是建筑结构中重要的承重结构，其承重能力直接影响着主体结构整体的力学性能。通过做好结构设计工作，能够优化建筑剪力墙的承重能力，提高建筑工程完工效果，因此，应对剪力墙结构设计展开深入分析，并积极探讨出合理的剪力墙设计方案，以增强建筑主体的力学性能，保证设计工作质量。
        1剪力墙结构布置设计
        在布置设计方面，一般来说，人们会将民用住宅、商业建筑的地下室或一层设计为商店、车库等平面空间较大的结构，此时，即可将剪力墙布置作为这部分空间周围的围护墙体，并在下部与基础相连，而其他部分的剪力墙则可被布置为普通框架托上部剪力墙结构。在此过程中，还要根据建筑物的实际使用需求，将剪力墙结构布置为相应的形状，保证结构刚度、承载受力的合理性。此外，在剪力墙结构布置设计中，还要注意，由于剪力墙负责承载竖向荷载、风荷载、地震荷载，因此，要按照主要轴线进行剪力墙的布置，以保证其受力均匀。若剪力墙的截面形状为L、T形或矩形，且需要沿着非主轴的其他方向布置时，则必须进行双向布置，以确保剪力墙结构具有足够的承重能力。如果剪力墙呈Y、三角形，就可以按照三个方向予以布置设计。但应注意，布置设计时要尽量使剪力墙的截面规则、简单，以优化其的承载力以及侧面刚度。
        2剪力墙钢筋结构设计
        在剪力墙结构设计中，设计者需要设计一套钢筋结构，作为剪力墙的内部支撑框架，以强化剪力墙的抗剪、抗压性能。一般来说，设计者应严格遵循现行钢筋图集中给出的要求以及图例进行剪力墙内部钢筋结构的设计。但在此过程中，应当注意，由于剪力墙内部的竖向分布筋、端部筋主要负责抵御弯矩力，因此，在设计时，要通过抗弯承载力计算得出受力筋的各项参数，并做好验算，以确认各项参数是否满足要求，同时，考虑到构造筋的力学性能对受力筋的承载能力存在一定影响，设计者还要在验算时，将构造筋也纳入验算计算范围内，确保验算结构的准确性。对于水平分布钢筋，其作为抗剪的重要钢筋结构，设计者需借助抗剪承载力计算得出各项钢筋结构参数，保证其的力学性能能够达到剪力墙结构承载需求。此外，还要注意，在钢筋设计中，根据现行的抗震要求，剪力墙结构中不能以单排的方式，设置钢筋，且在厚度较大的情况下，还要设置三排以上的钢筋。
        3剪力墙结构抗震设计
        剪力墙部分起到了承载竖向荷载、水平剪力的重要作用，是结构抗震中的第一道防线，因此，在剪力墙设计中，必须确保其能够承载100%的水平地震作用力，以提高建筑物的结构稳定性。当地震发生时，建筑物主体结构通常会因严重的侧移，而受到损坏和倒塌，因此，为了控制地震时建筑结构的侧移，在剪力墙设计中，科学地控制剪力墙间距离，以增强其抗水平作用力的能力。就目前来看，根据设计规定，抗震设防6度时，剪力墙结构最大横墙间间距最大值为21m、抗震设防7度时，最大间距值18m、抗震设防8度时，最大间距15m。此外，设计者还要注意，在底层框架较薄弱的情况下，建筑物的抗震性能不会因为此处剪力墙数量的增加而优化，反而会导致受力不均匀，影响建筑结构的可靠性，因此，在抗震设计时，无论在建筑物的哪一层结构设计中，均要严格遵循现行的抗震设计原则，保证剪力墙体积按照楼层协调、均匀的变化，严禁出现层间突变情况，以免对整体结构的稳定性造成影响。
        4剪力墙结构洞口设计
        在建筑结构中，设计者通常需要在剪力墙上设计门、窗、楼梯间等洞口，以满足人们在建筑物内部空间中的活动需求，而洞口的布势必会对剪力墙的力学性能造成印象，因此，设计者必须做好洞口设计，以保证剪力墙结构可以满足建筑物承重要求。一般来说，剪力墙结构洞口类型可以被分为两种，即不对齐洞口、对齐洞口。其中，不对齐洞口的布设方式有三种，即一般错洞，如图1、底部局部错洞、叠合错洞，设计者需要按照室内空间设计的实际需求，选用相应的不对齐洞口设计方式，以保证洞口设计的合理性。在对齐洞口的设计中，设计者必须设计好配套的连梁、墙肢参数，以免出现墙肢刚度相差过大的情况。但在此过程中，应当注意，若建筑抗震等级为一~三，则底部加强部位尽量不要用错洞布设的方式，若必须使用该设计方式，则应将洞口之间的水平距离，保持在2m以上。

        图1一般错洞设计图例
        5短肢剪力墙结构设计
        短肢剪力墙的截面高/厚度，大约在5~8，此类剪力墙的厚度与高度之间的差距相较于普通剪力墙更小，因此，其一般具备更优越的竖直承载性能，且有助于减少结构自重，但其抗水平剪力的能力较弱，抗震性能薄弱。基于此，设计者需要根据建筑物所在区域，以及实际用途，开展设计工作。在设计中，如果建筑物所在区域为地震区，则应减少短肢剪力墙的用量，若建筑物所在区域为非地震区，且建筑物为住宅，那么就可以适当增加短肢墙的数量，以节省施工成本。此外，应当注意，为了保证结构安全，进行高层建筑物设计时，严禁将所有剪力墙结构设计为短肢剪力墙，同时，在短肢剪力墙数量较多时，需为其搭配设计筒体，以优化剪力墙结构的水平剪力抵抗能力，提升剪力墙设计效果[1]。
        6剪力墙结构软件设计
        就目前来看，BIM技术的普及应用，为建筑设计领域带来了极大的信息化发展驱动力。而在剪力墙设计方面，设计者也可以采用BIM软件进行剪力墙设计，以及时发现设计方案中潜在的不合理问题，改善设计方案质量。在BIM软件设计中，设计者需要先按照CAD绘图操作的方式，进行轴线的布设，然后再使用剪力墙编辑功能，通过绘制、输入参数，进行剪力墙结构设计，待绘图完毕后，设计者即可通过操作软件的三维显示功能，查看剪力墙结构设计方案的三维图像，同时，还可以操作软件，使三维图像上显示出各个剪力墙构件的参数，借此，设计者可以更加直观地对设计方案进行核查，并及时识别、纠正设计中存在的问题，提升设计工作水平[2]。
        结论
        综上所述，增强剪力墙结构设计效果，能够提升建筑整体结构稳定性水平。在设计中，借助有效的剪力墙设计措施，可以减少设计方案中的不合理问题、改善建筑结构整体的侧刚度以及竖向承载力，保障建筑物整体的质量，从而深入优化建筑设计工作水平。
        参考文献：
        [1]单志伟.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用策略[J].中国建筑金属结构,2021,(03):72-73.
        [2]李海巍,张晨.建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究[J].砖瓦,2021,(02):74-75.