剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究

2018-02-17王哲刘杰

建筑与装饰 2018年8期

王哲刘杰

郑州市建筑设计院河南郑州 450000

引言

随着经济及科技的发展，建筑结构设计在追求安全、经济、美观的同时，极大地满足了人们对居住品质的要求。而剪力墙结构由于其具有一定的抗震性能以及刚度，使其能够很好地满足建筑的抗震需求。但是钢筋混凝土剪力墙，其建材成本高昂，如何在追求安全的同时满足经济性的要求，是值得我们探讨的课题。因此我们需要对这种结构进行科学分析，了解它在建筑设计中的具体应用。

1 概述

剪力墙结构是采用混凝土墙板来代替结构体系中的梁柱，使其能够承担地震作用以及各类荷载引起的内力。这种竖向和水平力由钢筋混凝土墙板来承受的结构体系被称为剪力墙结构。

1.1 优势特点

目前，剪力墙结构是一种在设计中使用非常广泛的设计方式，因为它有着自身的优势，能够提供良好的稳定性和安全性，同时满足了现代化工程施工的基本要求。

（1）稳定性。在进行剪力墙施工建设时，由于剪力墙使用了含有钢筋的混凝土，因此与传统的框架式梁柱相比较，这种结构设计方式的整体稳定性要优于框架式结构，具备更好的承载应力。

（2）经济性。剪力墙结构中，由于剪力墙分散布置，地震作用被众多剪力墙分担。并且可以通过设置耗能构件（连梁）。相较框架结构由梁、柱承担地震作用，而肥大的构件尺寸。可以大幅降低混凝土和钢筋用量。使得有效地降低了企业生产的成本投入。

（3）美观性。这种设计类型具有很好的稳定能力和刚性，同时可以随着设计内容而进行变化。因此可应用的范畴非常广，能够有效地满足人们对建筑美观方面的追求。

（4）规则性。任何一个设计的内容必须遵循建筑自身的功能需求。因此一个建筑物会被分成多个不同的区，同时每个区域所能发挥的作用也各有不同。因此在进行结构设计时，设计师会选择这种结构设计方式来进行空间划分[1]。将剪力墙隐藏于建筑墙体中，使其拥有划分建筑功能的作用。并且因为其厚度可控，不会影响建筑有效使用面积，从而改善居住体验。

（5）连续性。剪力墙结构主要是用于对建筑进行区域性划分，它能够帮助设计师来对横向和纵向的空间进行有效的分割。同时，由于该设计方式还有一定的连续性能，因此可以保证整个建筑物的稳定。

1.2 结构特征和种类

（1）结构特征

钢筋混凝土剪力墙在拥有较好的刚度的同时拥有一定延性。合理的布置剪力墙和连梁，可以使其在地震作用下不会发生脆性破坏。且其因为多片墙体共同受力，即使局部失稳也可以保障建筑不会发生连续性倒塌。

（2）种类

①一般剪力墙。一般剪力墙主要是指墙肢截面高宽比大于8，且有效翼缘长度大于3倍墙厚剪力墙，这种墙平面内刚度极大，具有较高的承载力，因此不会出现突变的情况，具有较高的稳定性[2]。

②小开口墙体。在有些设计中，需要在墙面设计一些小开口的洞，相对于整个墙体来说开口面积较小，同时不会超出整个墙面整体面积的15%，一旦墙体出现形状变化常表现为弯曲型，甚至在弯矩处有可能存在突变的情况。

③多肢剪力墙。它主要是用于开洞面积较大的墙体，同时洞口对队列状分布，这种墙体并不会出现弯矩突变的情况，而且受力情况与小开口墙体相近。

2 应用优化措施

2.1 连梁设计

在进行设计过程中，应将连梁作为抗震耗能构件，保证其能在地震时成为第一道防线，即使发生破坏也不会危及整个结构的安全。所以应将连梁设计的内容着重的应用于剪力墙的结构设计内容中，比如我们可以进行内力分析，对连梁设计所具有的刚度来进行相应的折减计算，以避免连梁设计所带来的剪切性的破坏，进而提升整个建筑物的安全性。

2.2 弯矩优化

由于设计的多样性需求，因此在进行设计时经常会遇到一些非对称结构的设计要求。这种需求与剪力墙设计所讲究的对称性的结构相悖。如果出现这种情况，我们可以通过设置一切暗柱或者是将墙体与连梁之间进行采用铰链或者是半刚接的方式来进行墙体的支撑，进而增加整个剪力墙平面外所具有的承载能力，以减少墙面出现弯矩的幅度。

2.3 结构优化

近些年来，内陆地区地质构造运动频繁，经常会引发地壳震动，给人们的正常生活和工作带来影响。因此人们对于建筑的整体结构对于地震的抵抗能力的要求也随之增加。所以在进行设计时，必须要依据实际情况做出对应的调整[3]。在水平面上所设计的剪力墙不能出现中断的情况，同时还需注重建筑物内部空间与侧面墙面产生的力量之间的影响。