建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

张成旺

摘 要：随着我国科技发展和经济迅速发展，建筑已经越来越接近人们的生活，人们对建筑物的安全要求也越来越高，在建筑结构的设计中使用剪力墙结构，不仅能够提高建筑物结构的承载能力，而且还能够提高整个建筑物的稳固程度，

关键词：剪力墙结构设计；建筑结构；原则；应用

1.剪力墙结构的概念

剪力墙结构是指在建筑中墙肢的截面高度和厚度之比在5～8范围内的剪力墙体。如果在一个建筑结构内，剪力墙设置较多的话，就需要采用筒体的支撑形式，以便于和剪力墙产生的水平作用力相平衡，在高层建筑中多采用部分剪力墙的结构设计形式。在剪力墙结构中进行抗震结构的设计，墙体所承受的地震倾覆力矩不能够低于建筑整体结构的倾覆力矩。如果整体结构中的墙体较少，倾覆力矩可以适当减少30%左右。

2.剪力墙结构的特点和种类

我国在建筑结构设计中使用的剪力墙类型可以分为以下几种：

2.1实体墙

当剪力墙为实体墙时，有的墙体出现开洞，有的没有开洞。即使有开洞的墙体，开洞的面积也不会超过整个墙体面积的15%。因此，实体墙在使用的过程中不会出现反弯点和结构的突变。

2.2壁式框架结构的剪力墙

壁式框架结构的剪力墙，在墙体中洞口的尺寸较大，在进行墙肢线刚度和连梁线刚度的设计时，其大小接近。壁式框架结构的剪力墙的主要受力特点在于墙体的弯矩图会产生突变，在建筑中的多数楼层中会出现反弯点。

2.3 开口较小的剪力墙

开口较小的剪力墙其特点和实体墙相同。墙体中的开口面积较小是指墙体中的开洞面积在15%以内，在受力过程中墙体中的弯矩图点不会产生反弯点，但容易在连梁出产生结构性的突变。

3.剪力墙结构的设计原则

3.1调整建筑物楼层之间的最小剪力系数的原则

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。

3.2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。

3.3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，在对高层建筑惊喜结构设计是，应该尽可能的缩小扭转变形。

4.剪力墙结构设计在建筑设计中的应用

在剪力墙结构设计的过程中，要充分考虑其在建筑整体中的应用，做到对剪力墙进行合理的定位、充分考虑剪力墙中的钢筋构造、确定剪力墙设置的厚度，有效处理剪力墙中存在的连梁超筋现象。

4.1对剪力墙进行合理定位

在剪力墙设计的过程中，要顺应建筑物的主轴方向进行双向布置，在建筑结构的抗震设计中，要尽量减少出现单项墙的形式。在进行建筑结构设计的过程中要做好以下几点：

4.1.1如果在建筑的设计中牵涉到弧形、圆形或多边的平面结构，可以将剪力墙设计为环形或者沿着径向的位置设置剪力墙。

4.1.2在设计中如果呈Y型的结构，就需要根据建筑自身的三个轴线的分布方向进行剪力墙的设置。

4.1.3在结构的设计中如果呈现出T型或矩形等平面结构，就需要沿着自身结构的两个轴线的方向进行设计。

因此，在进行剪力墙结构的设计过程中要保证结构的对称和均匀，将整体结构中的质量核心和刚度中心进行重合设置，以保证建立的墙体不会产生扭矩。在建筑结构的设计过程中，要保证剪力墙的墙肢的设置能够满足规则，并且遵循建筑结构设计简单的原则。

4.2确定剪力墙设置的厚度

根据国家的建筑设计规范的要求，在进行剪力墙的设计时，它的截面尺寸要满足建筑物抗震等级的要求。墙面的厚度要根据整体的抗震等级要求进行设计，墙体的底部要加强厚度，保证在200mm以上，其他部位的厚度要保持在160mm以上，在独立剪力墙的设置中，墙体底部的厚度要设置在180mm以上。

4.3剪力墙中的钢筋构造

在剪力墙的结构设计中有明确规定，在剪力墙的结构设计过程中，既要保证剪力墙结构水平方向和竖直方向中的配筋率，又要保证剪力墙的结构能够满足抗震设计的要求。在进行剪力墙结构的抗震设计时，配筋率要保持在0.2%以上。

4.4处理剪力墙中存在的连梁超筋现象

在剪力墙结构中，比较容易出现连梁超筋的现象，主要表现是墙体整体的剪力与设计过程中对剪压比规定的数值要求不相符。在墙体中出现连梁超筋的现象，主要是由于剪力墙整体结构的高度，位于建筑整体结构高度的三分之一处。如果在平面结构中，墙体较长的话，就会比较容易出现连梁超筋的现象。在出现连梁超筋时，墙体会发生严重的剪切变形。如果是墙体中较容易出现连梁超筋现象的部位时，可以采用铰链的形式进行处理。

4.5剪力墙结构设计的其他要点

在建筑施工过程中，为了保证建筑结构的稳定性，保证建筑质量，应该综合考虑多种因素，实现剪力墙結构的优化设计。

4.5.1必须保证剪力墙结构的顺利建设，这是剪力墙结构设计的基础工作。

4.5.2要充分考虑剪力墙结构的安全性问题。我们知道，剪力墙结构本身的建设就是为了增强建筑的抗震性能，保证房屋及构筑物的安全施工。反过来，在剪力墙结构的设计中，保证剪力墙结构的安全可靠度，也能够使剪力墙结构的功能得到最大化程度的发挥，同样能够达到经济合理的设计目的。

4.5.3还应该考虑剪力墙结构的工程造价问题。为了节省工程造价，我们可以从技术手段以及原材料的使用等方面着手。例如，在剪力墙结构的设计过程中，将原材料的含钢量控制在一定的范围之内，力求达到在不损害建筑的安全性的前提之下充分发挥原材料的最大用途，就能实现剪力墙结构的优化设计。

结束语：在对剪力墙进行设计时，应该考虑到对剪力墙结构的设置，剪力墙的长度和厚度要达到配筋的要求等。同时应该严格的遵循设计的要求和原则，是剪力墙的优势最大限度的发挥，从而是建筑物更加的坚固、舒适。并且使建筑物的质量达到最好。

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