建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用张海涛

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用张海涛

张海涛

哈尔滨工业大学建筑设计研究院黑龙江省哈尔滨市150090

摘要：剪力墙借助自身的刚度强、成本低等优势在建筑工程中发展范围越来越广，特别是在房屋建筑中，剪力墙的应用作用更为明显，不仅实现承重墙与隔离墙的合成，节省空间，促进施工简单，具有外观美的特点，还可以有效的提高建筑企业经济效益。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计

1剪力墙结构的分类

1.1剪力墙结构

剪力墙结构是指纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。当墙体处于建筑物中合适的位置时，它们能形成一种有效抵抗水平作用的结构体系，同时又能起到对空间的分割作用。剪力墙在其墙身平面内的抗侧移刚度很大，而其墙身平面外的刚度却很小，一般可忽略不计。

1.2框架-剪力墙结构

框架剪力墙结构又名框剪结构，这是一种在框架结构中增加放置一定数目的剪力墙的结构，从而形成了自由活动的使用空间，满足不同的建筑功能的要求，而且还拥有足够的剪力墙，有十分强大的侧向刚度。

1.3筒体结构

由密柱高梁空间或者空间剪力墙这两者之一所组成的抗侧力构件，并且能在在水平荷载作用下起整体空间作用的称为筒体———由密柱框架组成的筒体称为框筒；由剪力墙组成的筒体称为薄壁筒。

2建筑结构设计中的剪力墙结构设计原则

2.1注重剪力墙规则性

2.2注重剪力墙的良好延性

为了保证剪力墙的稳定结构，需要注重剪力墙的良好延性特征。在整个建筑结构的设计过程中，很多细高剪力墙，由于其连梁应力的影响，往往会造成墙体的严重拉伸及弯曲现象，这会进一步造成墙体的脆性，引起严重的剪切破坏。故针对这一问题，在建筑结构设计的过程中，需要对墙体结构进行分析，若墙体的长度在9米以内（包括9米），则高度比需要高于2。当建筑结构需要用较长的墙体时，还需要做好翼缘的设置，同时剪力墙的设计要避免出现一字型，另外还要在部分截面处进行洞口设置工作，从而确保较长墙体能够被有效分割为若干个不超过9米的段墙，从而形成弱连梁连接联肢墙结构。需要注意的是，若短肢剪力墙较多的时候，可能会与高层建筑剪力墙的设计原则存在一定的出入。因此在布置短肢剪力墙时，一般可布置为筒体，这样就能使其变为共同抵抗水平应力的墙体结构。

2.3注重剪力墙的连续性原则

建筑结构维护及分隔构建是剪力墙结构运用的主要作用，剪力墙在建筑中的运用，能有效发挥竖向承重以及水平抗侧的作用，在此过程中就能通过降低刚度影响，从而避免剪力墙的突变和建筑物的侧移状况的发生。在整个建筑结构设计的过程中，应该自上而下进行剪力墙的设计工作，从而有效预防建筑的高度突变情况。同时，设计人员还要注意将墙体厚度设计得更厚，或者在墙体高度或部分墙肢方向上，运用更高等级的混凝土完成设计施工，从而确保剪力墙能有效分担抗侧刚度。对于特殊环境下的建筑物，如房间面积小、开间较小、有有较高的抗震性能要求，或者有较多墙体等相关的建筑结构时，若存在难以保障剪力墙连续性的问题，则需要针对性的强化延生剪力墙，并在此过程中，确保上下洞口的对齐，同时在洞口设置好连梁和重叠墙肢，从而确保抗震性不至于出现问题。

3建筑结构设计中剪力墙结构的应用

(1)结构的合理定位。在运用剪力墙结构时，其平面布置要严格遵循均匀与对称的原则，尽可能的使墙体结构刚度，与建筑物质量要求相符合，进而大大减少扭矩。针对内外剪力墙，要尽量对直并拉通，让墙肢截面更加的简约、规范;(2)平面的合理布置。在进行剪力墙的平面布置过程中，要严格依据均匀、对称原则进行，让墙面结构质量，与刚度中心完全重合。此外，剪力墙还要尽可能沿着主轴走向，予以双向或是多项布置。尤其在抗震设计中，更是要尽量避免出现单向墙结构，以确保剪力墙结构的抗震功能得到充分的发挥。而为了提升建筑物的施工质量、结构稳定，节约施工成本，在进行剪力墙结构设计时，更是要注意对其抗侧力刚度进行分析。避免刚度过大而造成震力增大，使得墙体自身重力增加。对于剪力墙的侧向刚度数值，可以通过相关的经验公式进行计算，以确保结构刚度合理性;(3)墙肢的截面厚度控制。建筑行业在结构设计中，针对剪力墙厚度进行了相关的规定，要求其厚度最小值要符合规范。尤其是短肢剪力墙，其底部加强的部位，还要大于0．2m，而其他的部位则不可小于0.18m，进而确保剪力墙结构的稳定性与结构刚度，确保整体建筑物质量。因此，在进行建筑结构设计时，要对墙肢截面厚度予以控制;(4)连梁钢筋的科学配置。在高层建筑结构中，连梁属于最为重要的承重结构，能够在增强建筑结构刚度、延展性的同时，增强整体结构的抗震性能。所以，剪力墙结构设计中，要对连梁的承压系数进行精确的计算，以保证连梁弯曲破坏优于剪切破坏，以维持整体结构的稳固性。同时，在配筋计算中，还需要按照设计规范进行，不可随意增加连梁纵筋，以免增加建筑结构的安全隐患;(5)墙身钢筋的设计分析。通常来讲，剪力墙的水平、竖直配筋率不可低于0.2%。因此，在建筑结构设计中，要严格按照这一四级抗震指标进行。而对于前三级抗震状况，可以适度增加剪力墙配筋率，确保配筋率不低于0.25%，进而提高剪力墙结构的稳固性、抗震性;(6)边缘构件的设计分析。在剪力墙结构的设计中，还要注重边缘构件的设计。由于边缘构件不仅可以增加建筑物的延伸性，而且能够预防水平位移，提高剪力墙的整体抗剪能力。所以，在设计过程中，要结合实际需求与工程状况，对端柱、暗柱进行分析，保证边缘构件设计合理性。

4结语

剪力墙结构工程在建筑结构中的应用已经取得很大成效，因此在剪力墙结构的设计中，要遵循设计的基本原则，根据实际情况设计相应的结构，达到每项设计的规范要求，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，使剪力墙结构在建筑工程中的应用发挥出最大效果，为使用者增添便利性与舒适性。

参考文献

[1]付艳强.论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技风,2014,01:142-143.

[2]程元虎,王蕾.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].住宅与房地产,2016,33:26.

[3]景毅.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究[J].门窗,2014,09:196.