关于建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

关于建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

周文献

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惠阳城市建筑设计研究院516211

摘要：我国建筑结构设计中离不开经济可行、科学合理的剪力墙结构设计工作。本文主要结合设计经验，就建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用进行了分析和研究，旨在为今后剪力墙结构设计的应用与发展提供经验和指导。

关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计；应用分析

一、引言

伴随着社会主义建设的大踏步前进，面对新形势下建筑结构设计的应用工作正在大刀阔斧的进行，并且逐渐显露出其优势和效用。尤其是国内经济发展状况良好，为我国发展提供了有利的环境和基础，因此，在这一阶段亟待促进建筑结构设计的应用，进而大大增加建筑工程项目价值效用，快速促进我国经济发展，加快城市化建设的脚步。可是，就目前来说，关于这方面的设计人员还有待加强，只有对他们具备专业的技术水平，才能促进新时代建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用工作，全面推进建筑结构设计的发展。

二、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

1、合理的结构布置

建筑必须按照简洁、规则的原则进行布置，尽可能使结构的质心和刚心相同，就剪力墙结构而言，应该合理科学的布置剪力墙的方案，保证合适的墙肢长度。由于底部框架—剪力墙结构的剪力墙是低矮墙，并且具有较大的抗剪刚度，因此，若平面形式过于繁复，且布置过长的墙肢，则常常会有部分过大的刚度集中受力在墙肢上，并且常常只需要少数的剪力墙便和上下层的抗侧刚度比限值抗衡。因此，要严格按照对称、均匀、周边以及分散的要求合理布置剪力墙，墙片长度应适度，墙片平面形式使用“一”字平面形式，而不应使用增强抗侧刚度的“T”、“L”等平面形式。与此同时，剪力墙的最大间距必须按照规范的要求，严格控制在一定范围内。纵向剪力墙必须在外纵轴布置好开窗洞的剪力墙，以使其横向抗倾覆的能力得到增强，防止边柱的拉力和压力过大。

2、建筑高度和层数要求

由相关数据和研究资料可知，增加楼层数的同时也会不断加大剪力墙结构的震害，因此，在高度和层数上，会严格要求结构形式为剪力墙结构的建筑物的限值。其中，从室外地面到檐口或者屋面板板面的高度就是建筑高度，对于全地下室或者嵌固条件较好的半地下室也是按照这种方式计算，而从室内地面起进行计算的则为半地下室结构的建筑高度。而带阁楼的坡屋的高度一直到计算到山墙的半高处。

3、抗震要求

按照历史地震的相关记载可知，正是由于底层框架—剪力墙结构上部刚度和底层刚度之间的差距较大，则导致其受到破坏较为严重。所以，造成了底层受到地震集中作用时，由于底层刚度要大大小于上部结构，因此形成底层弹塑性显著出现集中变形的情况。因此，必须要严格对上部刚度和底层刚度进行控制，这一点至关重要。就抗震设防烈度的差异来看，也存在不用的抗震要求。

4、底层框架柱布置

若设置的是全框架式的剪力墙结构的底层，则就要对应的将构造柱或者框架柱设置在内柱X、Y向轴线的砌体墙中，此外，底部全框架结构的柱距通常在八米之内最佳，而不应设置过大，并且每根框架梁上非落地剪力墙最多设置一道即可。就其作用来说，一般而言底部全框架结构的民用建筑基本上适用于商住楼，而该跨相应的上部结构则能够划分为两个开间，并且其相应的上部结构开间的尺寸都可以达到填充砌体结构需要的要求，上部结构既可以作为办公用，也可以作为住宅用，可以设置一道非落地墙对每根框架梁上部进行控制。不仅如此，由于大框架梁的梁高通常在梁跨的五分之一到八分之一的范围内，要是设置过大的逐句，那么梁截面和配筋率就会超过限制，并且上部结构非落地强的数量也会增多，并加重这种现象。

5、过渡层的设计

就具有过渡层或者转换层的剪力墙结构来说，例如底层框架剪力墙结构的过渡层和转换层的剪力墙墙体在地震时，其抗倾覆力矩和抗剪切力的要求较高，并且受到较大的受力。不仅如此，因为受到的载荷垂直均匀，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的应力状态是拉剪或者压剪，如果出现横向载荷，则同时会降低过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力和抗裂性能。在经过试验的研究后可知，由于受到垂直和反复横向载荷的受力，过渡层货真转换层的剪力墙墙体的横向承载力会减少20%-30%左右。若托梁的高跨比或者垂直荷载比较小，根据一般墙体横向承载力的方式进行计算，那么过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力就会被大大高估，进而结构抗震的安全性能也会相应降低。所以，必须要设置圈梁和构造柱在过渡层或者转换层的每开间内，进而使类框架体系得到完善的构建，使过渡层或者转换层有足够的能力传递地震剪切力，使其展延性和耗能性得到有效增强。

6、连梁设计

由于剪力墙的连梁这项构件存在耗能，所以一旦破坏其剪切则会影响其抗震，降低结构的展延性。在进行设计时，要重视验算连梁的强剪弱弯，确保连梁剪切破坏在弯曲破坏之后。因此，连梁的纵筋的加大千万不可人为进行，避免达不到强剪弱弯的要求，同时仅仅依靠箍筋的加大也使不能达到强剪弱弯的要求的。这主要是由于如果连梁和界面控制条件不符时，仅仅单纯的依靠箍筋的增加，则会造成连梁还没有发挥箍筋的效用时就产生剪力破坏。就跨高超过2.5的连梁来说，必须采用剪力设计值乘以增大系数的方式进行计算其连梁界面的抗剪力。

7、长墙肢的处理

良好的展延性也是层建筑剪力墙结构应具备的特性，尤其是呈高细形状的剪力墙来说，其高宽比大于二，因此展延性和弯曲破坏属性都较强，进而抵御脆性剪切破坏的能力也更强。可是，墙肢长度如果较长，而又要使各个墙段高宽比大于二，则能够利用将长墙切割成各个相互独立且均匀分布的小墙段。另外，如果墙段长度较短，则不容易受到弯曲的影响，不会产生过大的裂缝，则剪力墙墙体配筋的效用能够得到有效发挥。此外，如果剪力墙结构中部分剪力墙墙肢的长度在八米之内，那么这部分的剪力墙的长墙肢就可以承担理论计算中楼层的大部分剪力。所以，出现地震特别是地震强度较大时，最先受到影响的常常就是这部分长墙肢。然而，对于短墙肢来说，配筋数量不足，会严重破坏整个墙面的结构。所以，就长墙肢超过八米的情况而言，要想防止墙面被破坏，则其处理方式包括以下两种：第一种方式是开施工洞，这种方法利用的是在墙上留置墙洞，在结束混凝土结构施工之后再继续砌筑填充墙体，进而把长墙肢切割平均分为短墙肢。第二种方式是开计算洞，这种办法就是利用在设计结构的过程中，进行PK计算，假设墙上有洞，而实际上并不留洞在施工图上，进而利用这种特别的计算方法配筋给其它短墙肢。在地下室外墙等不允许开施工洞的长墙肢上更适用这种方式。

三、结束语

在目前快速发展的条件下，我国建筑结构设计中离不开科学的剪力墙结构设计工作，旨在保证经济可行、科学合理的建筑结构。因此，我国需要采取相应的措施，从多方面入手，促进形成合理完善的建筑结构设计管理体系，进而为建筑工程的结构设计工作提供坚强的后盾，积极推进新时期剪力墙结构设计的应用与发展。尤其是要加强对建筑结构设计人员的职责要求，提高他们的技术水平，为进一步促进新时期建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用及发展做出应有的努力和贡献。

参考文献：

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