建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用分析

2017-03-09黎云剑

绿色环保建材 2017年8期

关键词：墙肢侧向剪力墙

黎云剑

广西大学设计研究院钦州分院

建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用分析

黎云剑

广西大学设计研究院钦州分院

说起剪力墙结构在建筑结构设计中的重要性，可以说其是建筑结构设计中不可缺少的一部分。但从当前的剪力墙结构设计应用来看，还是存在很多不足之处。具体体现在，设计人员的剪力墙结构设计没有依据实际情况，而是根据自己的设计经验来进行，导致了各类问题的出现，但总体来说，剪力墙结构在建筑结构设计中的应用还是非常广泛的。本文结合建筑结构设计中剪力墙结构设计的相关原则及特征，对其具体的结构布置及应用优化进行了套路，以供参考。

建筑结构设计；剪力墙结构设计；运用分析

1 引言

剪力墙结构之所以能够在建筑结构设计中得到非常广泛的应用，还是应该从起设计上的很多优势说起，首先，剪力墙结构设计的应用有效的提升了建筑结构设计效率，降低了工程施工总体时间。同时因其良好的结构性能还使得建筑物的使用寿命大大提升。为此，在建筑结构设计中，必须大力加强对剪力墙结构的设计和应用。当然，并不是所有的建筑结构都要用到剪力墙结构，设计者需要严格按照建筑设计要求和特点，进行剪力墙结构的应用分析和规划，才能确保其良好的应用效果。

2 剪力墙结构在建筑结构设计应用中应该坚持的几个原则

2.1 通常情况下，剪力墙的高宽要远大于其厚度，是一种结合特征的向板，所以其受力形态类似于柱子，但具体的差距还是要根据肢长和厚度比值范围，当肢长与厚度比值不超过3，可以参照柱子来进行剪力墙设计。当两者比值超过3但小于5，可以将剪力墙看成异形柱进行处理。

2.2 剪力墙结构的平面结构，既要承担水平剪力及弯矩，还需要承担竖向的压力。所以在考虑到剪力墙结构的抗震要求时，要同时考虑其刚度和延展性。

2.3 剪力墙的刚度及承载力考虑。当剪力墙处于同一平面时，具有较大的刚度和承载力，平面外则较小。所以如果剪力墙与平面外的梁连接，则延伸在平面外的墙肢就容易发生弯曲。在设计中应该尽量避免剪力墙与平面外梁连接的情况发生。必须连接的时候，应该设置对应的保护措施，避免因墙肢弯曲发生意外事件。

2.4 综合考虑剪力墙横向及竖向结构。剪力墙的设计计算中，在得出内里结果之后，就要进行偏拉或者偏压情况下的验算。剪力墙承载力的计算还要考虑翼墙，宽度以最小值为准。

3 常见的几种剪力墙结构及特点

按照剪力墙是否开洞，可以分为：实体墙、框架壁式墙、小开口剪力墙等多种。这些剪力墙每种都有其自身的受力特征，设计人员应该结合建筑结构要求来进行具体的剪力墙类型选择。所有的剪力墙从总体特征来看，主要有以下几个方面：具有较强的抗震性能，使得室内的墙面呈现比较平坦的外观，但是剪力墙因为其结构的建设需求，在实际的剪力墙施工中需要涉及到很多环节，所以其中的总体成本也是比较高的。

4 剪力墙的具体布置实施

4.1 设计人员在进行剪力墙具体设计规划中，最好以双方或者多项布置为主，布置方向以顺着主轴为主。当剪力墙的方向不一致时，可以尽量的将其进行连接，避免出现对直或者拉通现象。在进行抗震设计中要确保侧向刚度差距最小，关键还要保障墙肢间接且符合操作规则。特别是抗震设计中，要杜绝单向有墙而反向无墙的问题出现，确保剪力墙的最大性能发挥。

4.2 剪力墙的竖向布置要自下而上，确保刚度稳定。在高层建筑实施中，剪力墙的墙肢截面应该以简化为主的原则，竖向剪力墙刚度也要均匀，洞口或者门窗要进行明确的墙肢与梁连接。

4.3 剪力墙的布置要避免过于密集。使整体结构具有一个相互适应的侧向刚度，如果侧向刚度过大，还会增加墙体的自身重量，这样在面对地震灾害时，比较容易导致建筑物倒塌。

4.4 剪力墙的布置中，墙体洞口及门窗必须要保持通体上下整齐一致，并呈现列队布置。在布置中要避免错墙洞的相互叠合，一旦出现这类问题，可能会对整体剪力墙的承重力产生严重的影响，从而提升结构变形的发生概率。

5 剪力墙的结构设计优化分析

5.1 剪力墙结构设计方面的优化。剪力墙一般是沿着主轴或者是其他方向双向布置，从而成为具有一定空间的结构体。对于具有抗震性能的剪力墙结构，不要进行单独的剪力墙布置，应该确保两个受力方向的抗侧刚度基本接近，才便于空间的工作性能。考虑到剪力墙较强的刚度和承载力，剪力墙布置间距应该合理控制，以合理降低其结构重量，来提升其侧向刚度。剪力墙长度较长时，应该设定洞口，将整体剪力墙分成长度相等的墙面，并用弱连梁进行墙段连接。墙段高度与截面高度比例控制在2以内。并避免洞口与墙边，洞口之间高度和厚度比例小于4的墙肢出现，当其比例超过4时，应该以框架柱设计要求进行全高加密处理。

5.2 剪力墙结构的计算优化。为规范地震作用力下的楼层最大曾建位移，在剪力墙结构计算中，应该以楼间的弯曲变形为主，并将其计入扭转变形，但对结构整体弯曲变形不做扣除。所以，在高层的扭转变形最小控制方面，还要考虑不能通过盲目的增加竖向构件刚度来提升其抗变形能力。在实际的剪力墙结构优化方面，很多设计人员往往在发现某层的层间位移不够时，就以为的进行本层的侧向刚度增加，当架构的剪重复合规范时还是比较理想的，一旦减重过大，另一侧的结构刚度得不到减小。同时，考虑到工程的造价控制，对于剪力墙结构的优化，可以从技术和材料两个方面来着手，在不影响建筑工程施工质量要求的基础上，将含钢量进行适当的控制，从而实现不影响建筑安全性的基础上，以原材料的性能最大发挥类提升优化效果。