剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

周实

黑龙江省建工集团设计总院

剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

周实

黑龙江省建工集团设计总院

本篇文章主要针对剪力墙结构在现代建筑结构设计过程中的应用措施进行了全面详细的探讨，着重针对这其中所涉及到的各项原则以及相关问题进行了全面详细的探讨，这对于我国剪力墙结构的设计发展来说，起到了极其重要的作用，以期为我国剪力墙结构在建筑结构中的应用提供参考。

剪力墙结构；建筑结构设计；应用

1、引言

剪力墙结构自身所具有的抗侧刚度要远比普通性能强，并且抗震性能好侧移幅度小等都是其所拥有的有点，所以，该技术已经被广泛的使用到了各种不同建设的结构设计之中，尤其是在大量的高层建筑结构设计之中，绝大部分墙体结构都是应用的剪力墙结构。但必须要加以重视的是，就目前来说，剪力墙位置、尺寸等方面的设计都还没有形成相应的规范，这方面的因素直接使得剪力墙结构极易存在一定的安全隐患，仅仅只是靠设计师的经验，并没有办法来避免这类情况。下文主要针对剪力墙及诶够在建筑结构设计中的应用进行了全面详细的探讨。

2、剪力墙结构设计中的基本原则

(1)剪力墙自身所拥有的一个主要特点就在于平面之外的承载力以及刚度都较小，但是在平面结构之内所呈现出来的刚度、承载力都完全符合需求。但是在平面外方向的梁结构与剪力墙部分进行实际衔接的过程中，会直接使得墙肢的平面在这一过程中出现外弯矩的现象，一般情况下，在进行施工的过程中，都没有针对墙体平面之外所存在的刚度属性、承载力等进行验算处理。所以，务必要最大限度的针对平面外搭接现象的出现，如果说在实际施工操作的过程中无法加以避免，那么就必须要采取适合的措施来确保是剪力墙平面之外的部分处在一个相对安全的状态之下。

(2)剪力墙自身在进行建设的过程中，其连梁的跨度高低比必须要大于或者等于2.5，而对于跨度小于2.5的连梁来说，在投入到建筑工程之中后，便极有可能会导致剪力超出承受以及弯矩的现象出现。在《高规》之中，明确的规定了，当跨高之比在大于或者等于5的情况下，其连梁自身就应当严格的按照框架梁的形式来对结构进行设计。也就是说，要避免跨高比折减的现象出现，并且保持跨高比在这一期间大于等于5，确保连梁刚度完全符合要求。此外，如果说跨高比达到了5-6之间，那么在这期间如果说不采取相应的连梁折减措施，便既有可能会导致剪力超出限度或者是极易出现弯矩现象。如果说在工程自身进行施工的过程中，其工程本身的设计能够最大限度的利用这其中几个注意事项，那么建筑工程本身的工程造价能够保持较高的利用率，所产生的影响极为明显。

(3)在针对剪力墙结构进行设计期间，通常都是直接从主轴的方向，来进行多向布置以及双向布置，最佳的设计方案通常都是直接让剪力墙结构在这一过程中进行互相衔接，并且在这一过程中要最大限度的保证不会出现拉通对直的现象出现；此外，在进行抗震结构设计的过程中，务必要针对其中两个侧向的刚度进行计算，保证数值基本相近，同时，剪力墙的墙肢设计应当要尽可能的简易化。在现代高层建筑的剪力墙结构体系之中，其剪力墙本身都是沿着主轴的双向以及对象来进行布置，使用这一方式的主要原因就是为了能够避免存在一定质量隐患的单方面设计方式，只有通过这一设计方式才能够最大限度的提升工作性能的提升。但是，还必须要加以重视的一个环节就在于剪力墙在进行建设分布的过程中，要尽可能的确保这几个方面的数量能够均匀的布置。如果说剪力墙配置数量不充足，那么结构在这一过程中所呈现出来的抗侧力便无法满足工程的需求，但配置过多，也同样会导致墙体过多而无法最大化的利用，尤其是在地震情况下，自身重力过大反应安全无法得到保障。

3、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1 剪力墙合理平面布置

剪力墙的平面布置应尽可能按照对称、均匀原则，尽量使墙面结构的质量中心和刚度中心完全重合，从而减少扭矩，对于内外剪力墙则应尽量拉通、对直；1对于抗震设计中剪力墙结构应该特别避免仅单向有墙的结构布置形式；2剪力墙最好能够沿主轴方向或其他方向进行双向布置；3剪力墙的抗侧力刚度不宜过大；4为充分发挥剪力墙的承载能力和抗侧力刚度，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜过密，应保证结构具有适宜的侧向刚度。可以选用经验公式T=(0.05一0.06)n，其中n为结构层数，判断剪力墙数量与结构侧向刚度的适应程度。计算结果中的TI值与搭模计算的周期T2相比较，若T2Tl则需要增加剪力墙数量。

3.2 剪力墙中大墙肢相关处理

剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙(宽高比小于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的宽高比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为均匀而小的独立墙段。另外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，能够充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，如果存在较少的长度大于8m的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分则将由这些大墙肢来承受。尤其在发生地震特别是超烈度等强烈震动时，最容易受到破坏的便是这些大墙肢。而小墙肢因为没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏。

3.3 约束边缘构件处理

试验表明：无约束边缘构件的矩形截面剪力墙与有约束边缘构件的矩形截面剪力墙相比，极限承载力约降低40%左右，极限层间位移角约减少一倍，对地震能量的消耗能力降低20%左右，且对培板的稳定不利。剪力墙设置的边缘构件分为构造边缘构件和约束边缘构件。根据不同级别的剪力墙相关轴压比，应选取不同边缘构件。对于一、二级剪力墙底部加强部位以上的普通部位和三、四级非抗震设计的高层建筑及相邻上层或底部加强部位轴压比小于多层房屋剪力墙，因此处理方法中均应设置构造边缘构件；而对于一、二级剪力墙结构的墙底部加强部位和相邻的上层，高层建筑及在重力荷载作用下墙体平均轴压比大于等于多层房屋，所以应设置约束边缘构件。

3.4 剪力墙墙身钢筋分析

国家相关规定《高规》中明确指出，一般剪力墙水平和竖向分布筋的配筋率，对于非抗震设计和四级抗震设计时则不应低于0.20%，而对于一、二、三级抗震情况下设计时保证小于0.25%。同时应指出这个配筋率是指“水平配筋率与垂直配筋率”的总称，在国家有关规范《混凝土结构设计规范》中也有具体条款规定。

4、结束语

综上所述，剪力墙结构无论是在多层建筑结构之中还是其他不同类型的建筑结构中，都有着极其广泛的应用前景。同时，在剪力墙结构进行设计和计算的过程中，务必要和相关的工程情况进行结合，以此来制定出能够满足剪力墙结构施工的建筑施工设计，最大限度的提升建筑结构无论是在水平方向，还是在竖向之中所呈现出来的作用力，最大限度的提升建筑自身所拥有的安全性。

[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计田.黑龙江科技信息，201年17期.

[2]吕瑞孝，姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点田.科技信息，201年19期.

[3]袁小玲.浅谈高层建筑结构设计的要点团.科技信息，加1年巧期.