建筑结构设计中剪力墙结构设计分析

2018-02-14郭美灵

建材与装饰 2018年25期

郭美灵

在建筑结构设计中，剪力墙结构是常见的结构形式，其对于建筑的整体质量效果有着重要的影响。当前社会经济发展，建筑质量水平要求高，由于剪力墙结构的刚性强、抗震能力好、侧移性强，因此在建筑结构设计中有广泛的应用。但是目前剪力墙结构设计缺少完善、全面的规定，其设计存在一定的误差，所以在剪力墙结构设计中需要从整体出发，实现理想的设计效果。

1 剪力墙结构概述分析

1.1 剪力墙结构

在建筑结构设计中，剪力墙结构设计是比较常见的，这是一种钢筋混凝土墙板建设的承重结构，需要承担顶部水平方向上钢筋混凝土楼板的重量，也就是钢筋混凝土土柱子功能。其面积大，在两层楼板约束的情况下，其水平方向的抵抗力比较强[1]。降低外力影响下建筑的水平摇摆情况，这种在垂直方向受力，并且在水平方向上维护建筑稳定的结构就是剪力墙结构。

1.2 剪力墙结构特点

剪力墙结构是将框架结构的梁柱通过墙板进行替代，不仅能够保证建筑稳定，还能够承担竖向上的重量，这主要是依靠剪力墙结构的以下特点。

（1）钢筋混凝土剪力墙侧向刚度是比较大的，其抗压抗侧能力比较强。在建筑结构中，剪力墙的位置是比较独特的，结合地域最大风向对建筑结构中剪力墙的结构位置进行设计，保证结构能够承担来自水平以及竖向上的荷载，对建筑水平外力影响下的侧移情况得到有效的控制和管理。

（2）建筑剪力墙还能够有效的对室内空间进行分割。剪力墙的高度与建筑的高度一般是一样的，从底部到顶部厚度不高，结合建筑平面对宽度进行设置，空间结构使用便利，能够使室内空间被高效利用。

（3）剪力墙结构中包含混凝土、钢筋等，其结构重量是比较大的，地震时将建筑结构性能会提高，相比于梁柱，剪力墙结构的施工难度和造价是比较高的。

2 建筑结构设计中剪力墙结构设计应用

2.1 科学进行平面布置

剪力墙在平面布置时需要做到对称，将墙面结构重心与刚度相结合，减少误差，使作用力能够达到均衡。设计剪力墙时，需要依据主轴方向进行双重或多重方向设计。抗震能力设计中不能进行单向墙设计。为使建筑的质量以及安全性得到提升，减少施工成本，就需要减少墙体侧抗力的刚度。主要是由于墙体侧抗力刚度大，墙体自身重力就会增加，建筑中，剪力墙的支撑以及框架作用无法充分发挥。

2.2 剪力墙结构长度、厚度、配筋

建筑剪力墙的厚度、配筋等需要依据明确的标准进行，结合建筑抗震需要，依据抗震等级系数对剪力墙结构的长度、厚度进行调整。结合相关规定，为提高剪力墙结构的抗震性、稳定性以及刚性，例如：建筑结构抗震等级为一、二级时，剪力墙在底部加强区内，厚度不小于200mm，抗震等级是三、四级时，剪力墙在底部加强区中，厚度不小于160mm[2]。对于高层建筑，剪力墙结构的长度、厚度若比值不均，在不满足条件的情况下，一字形剪力墙需要通过L、T形截面剪力墙代替，并延长边缘长度，使得剪力墙结构设计满足其建设要求与原则。一般剪力墙结构的垂直、水平上的配筋，其比值需要超过1/400，一些剪力墙底部加强部位的配筋比值也需要大于3/1000，遇到特殊情况，要结合实际情况调整剪力墙结构配筋。

2.3 有效处理连梁超筋问题

连梁的截面大，跨度小，与连梁连接的墙体刚度是比较大的，在地震以及风荷载的情况下，连梁内力大，所以在内力计算时需要折减连梁刚度，位移计算时不能折减。连梁刚度折减之后，还会出现正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力不足。这就要使洞口宽度增加，减少连梁的刚度，为减少其刚度，能够减少地震影响。对连梁的截面宽度进行增加，一方面，结构整体刚度大，在地震影响下，其内部会增加。另一方面，宽度增加，连梁受剪承载力也会增加。该片墙厚增加之后，地震产生的内力不会依据墙厚增加比例对剪力墙进行分配[3]，需要小于这个比例，可能出现连梁受剪承载力不超限的情况。对于跨度小的高连梁，可以设计水平缝，进而形成双连梁、多连梁等构造。通过上面的这些方法，在满足刚度时需要先折减刚度，如果超限还需要使用其他方法。

2.4 剪力墙墙肢处理

剪力墙结构是有延伸性的，所以在施工设计中也要注意应用其延伸性，这对于剪力墙使用耐久性以及整体性能发挥起到重要的作用。对于剪力墙而言，需要对其结构中的脆性破坏提高注意，结合墙体长度科学化设计。若墙体长度比较长，在进行设计剪力墙时，需要使用分层间隔的方法，分割剪力墙，使其形成独立的片段。若长度小，剪力墙在设计时需要选择合适的配筋，使墙体配筋的支撑效果充分体现。墙肢长度超过8米时，要采取有效的方法使脆性破坏的危害得以减少，一般是通过两种方法进行，首先在墙上留洞，全部完工后在填补，使长肢墙变成短肢墙。其次在计算设计结构使需要在墙上留洞，提高剪力墙的配筋，使剪力墙更加耐久、安全。