建筑结构设计中应用剪力墙结构设计的作用分析

梁妙箱

【摘要】改革开放以来，随着我国经济的快速发展，建筑业也取得了很大的成就，特别是在近年来，人们的物质生活得到了极大的丰富，对于建筑物的使用需求也在不断增加，因此建筑工程中的技术应用也成了至关重要的环节，对于提高建筑的整体应用质量也有着非常重要的作用。本文通过对剪力墙结构设计的分析来详细说明剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用。

【关键词】剪力墙结构设计；建筑结构；应用

1、引言

通过对一栋楼进行结构设计分析，找到其中可优化改进的地方，就可使结构设计得到部分的优化、从而提高建筑产品的性价比、降低单体造价和整个小区的工程造价。

进行结构设计分析的住宅楼为地下二层，地上十七层的纯剪力墙结构。总建筑面积约1.6万m2，地下二层为自行车库和物业办公用房，层高均为3.6m；首层商业，层高3.4m；二层及以上层为住宅，层高为2.8m。建筑类别为丙类。3类场地，土质不太均匀，在地勘报告中建议地基作CFG桩处理。

2、结构设计分析

2.1高层剪力墙住宅的结构设计的经济分析。

2.1.I剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省。在高层住宅中，开间均较小，分隔墙较多，采用现浇剪力墙，可将承重墙减少，比较经济。另外，剪力墙外观整齐，没有露梁、露柱现象，便于室内布置。因此，在高层住宅中常采用现浇剪力墙结构。

2.1.2剪力墙结构设计中应注意的问题

剪力墙结构的抗侧刚度大，结构周期小，地震响应大；剪力墙结构墙体越多，建筑物的重量越大，地震反应也大，会造成浪费；另外，剪力墙结構墙体多为构造配筋，如果配筋率太低，则结构延性差。

刚度较大的结构一般震害较轻，但是，一般情况下，建筑物的刚度越大，工程费用越高。因此，剪力墙结构应满足规范中的关于结构水平位移和地震力的要求，但如果要做到安全适用，经济合理，就必须在实际工作中有所判断，将结构水平位移和地震力控制在合理的范围内，然后检查结构的内力和配筋。

2. 2优化结构设计，降低工程造价

2.2.1优化结构设计，使结构受力均衡，技术应用得当，整体安全可靠度一致，任一结构都能同时发挥其最大作用，这样设计出的结构才能达到既经济，又合理的目的。

从结构设计整体布局来看，在水平荷载作用下，剪力墙的暗柱配筋往往是构造配筋，暗柱断面的确定与剪力墙的布置有密切的关系，而构造配筋与暗柱断面又有着一一对应关系。由于剪力墙布置的差异性，一片剪力墙两端暗柱的断面可能差6-10倍，配筋也相应差6-10倍。而剪力墙在不同方向的水平荷载作用下是具有对称性的，这样设计出的结构就会造成极大的浪费。因此，首先调整剪力墙的布置，尽可能使之对称。这样即节省了造价，又增加了结构安全性。

2.2.2造成结构浪费往往是由于设计人对某种结构概念理解不透而导致的。例如某42层综合楼，由内筒外框组成结构，外框柱距715m，外框与内筒距离9m。设计人员将外框边梁做成1000mmx700mm，目的是增加边梁的抗剪能力，引入剪力滞后的概念，加大外框结构的刚度。实际上，该工程由于外框柱距715m，很难产生剪力滞后效应，边梁采用1000mmx700mm与采用350mmx700mm对外框的变形是相同的，不会增加结构的刚度，反而会因为增加重量，加大结构自身的负担，对结构不利。设计人员如果不能准确把握结构概念，就会造成浪费。

3、剪力墙结构构件的合适含钢量

在以结构设计规范为依据的实际情况中对某高层剪力墙住宅楼的结构计算作整体分析，同时从结构含钢量的角度作具体分析。

3.1现行规范对钢筋混凝土构件给出了最小含钢量，分别为：

（1）剪力墙端部加强区和非加强区关于暗柱、端柱、翼柱的构造配筋要求；

（2）剪力墙分布钢筋的配筋要求；

（3）连梁的配筋要求。

3.2因混凝土为泵送商品混凝土，水灰比大，收缩率较大，为满足要求实际情况，高层建筑合适的含钢量见下表：

种类 受力纵筋/% 非受力纵盘/% 箍筋 膛筋

梁 0.35～1.5 0.2 0.25～0.4 ≮2Φ12≯@300

柱（包括暗柱） 0.5～1.5 - 0.812 -

墙 0.35～0.5 0.35～0.5 - -

板 0.35～0.6 0.35 - -

4、实例分析

4.1结构整体计算

4.1.1整体计算结果

结构自振周期（取前三个振型）

4.1.2结构整体合理性判断

（1）楼层最小剪重比大于规范容许的“楼层最小地震剪力系数值”较多，结构整体布置还有可优化的空间。

（2）结构平均重量：242821/1061*18）=12.7KN /m2，合理。

主要控制参数

（3）自振周期：参照（T1=（ 0.05～0.08 ） n=0.8～1.28s），周期在合理范围内。

（4） x方向楼层最大层间（水平）位移与该楼层平均值的最大比值为1.48 ，偏大，但在规范许可范围内。

4.2地基处理

因主楼与周围纯地下乡库基底附加应力相差较大：考虑减少两者的沉降差，设计说明中要求采用CFG桩作地基处理。地勘报告亦建议地基作CFG处理（因基底土质不均）。

但是，如果甲方因担心CFG桩影响工期，要求尽量采用天然地基。经各方协商一致，在采用其它可靠措施和保证结构安全的情况下，也可不进行地基处理。

4.3基础设计

基坑底标高-7.900m，基础底板厚度为0.75m，采用塑性计算，以减低钢筋用量。实配：Φ20@200（三级）双层双向分布筋，配筋率0.21 %。个别大房间附加钢筋。

4、4剪力墙结构在建筑结构设计中的具体应用

我国的建筑设计中采用剪力墙结构的设计相对较为广泛，大多数的建筑中都应用了这种设计形式，而通过上面对剪力墙结构的分析也可以看出，剪力墙结构在建筑结构中能够表现出更好的经济性和稳定性，因此对于剪力墙结构的具体应用分析也有着非常重要的意义，下面通过几点内容来对建立起结构设计的具体应用来进行详细的说明论述。

结束语

从上述内容可以看出，剪力墙结构在建筑工程中中有着非常好的作用效果，因此在剪力墙结构的设计中，要根据剪力墙设计的标准进行，促进剪力墙的施工达到剪力墙设计的每一项规范需求，确保剪力墙结构设计的可行性、经济性，进而减少施工项目施工成本。

参考文献

[1]JGJ-2002，高层建筑混疑土结构技术规程.2002.

[2]GB50011-2001，建筑抗震设计规范.2002

[3] GB50010-2001，混凝土结构设计规范..2002.