新型剪力墙结构设计在现代建筑结构设计中的应用研究

新型剪力墙结构设计在现代建筑结构设计中的应用研究

王文欣

黑龙江鼎晟建筑设计有限责任公司

摘要：当前我国的建筑设计水平有所提升，在建筑设计工作中各种新型的结构也得到了比较广泛的应用，剪力墙结构在运行的过程中具有非常好的抗震和抗剪的性能，在建筑设计工作中受到了人们的重视，当然，剪力墙自身也存在着一定的不足，剪力墙抗震的性能会直接影响到结构的质量和性能，所以在建筑结构设计中，一定要对剪力墙自身的特点予以充分的了解，同时还应该采取有效的措施将其优势发挥出来，避免其劣势对整个建筑结构产生不利的影响。本文主要分析了新型剪力墙结构设计在现代建筑结构设计中的应用，以供参考和借鉴。

关键词：剪力墙；结构设计；建筑结构；应用

我国建筑的数量在不断的增多，规模也体现出了扩大的趋势，城市发展的过程中，建筑已经成为展示城市特征的一个重要的元素，在当今的建筑结构中更加重视其综合性能，人们对建筑设计的要求也越来越严格，此外还朝着更加个性化的方向发展。一般的框架结构已经不能很好的满足人们对建筑美观性的需要，剪力墙在两个方向上的作用都是承担载重。在建筑设计的过程中，该结构得到了十分广泛的应用。

1、剪力墙的优势与劣势

剪力墙结构自身有着非常强的刚度，所以其在用钢量上比较有优势，此外其还能体现出非常好的整体性，因为室内分布并不是十分的均匀，分隔墙在住宅建筑中得到了较为广泛的应用，如果在这一过程中将承重墙当做现浇剪力墙来进行设计，会体现出较强的经济性，此外，这种设计方式在美观性上也能满足人们的要求，室内设计更加的简单快捷。

但是剪力墙结构自身也存在着一定的不足，我们必须要正确的看待这些不足，才能在结构设计当中对其加以合理的应用。首先，剪力墙结构当中存在着较多的混凝土墙体结构，这样一来也就使得建筑物的自重大幅增加，同时抗侧刚度也会在这一过程中大幅提升，这样一来就会出现较大的地震反应，建筑在建设的过程中其上部结构的基础费用会有十分明显的增加。因为家里强结构当中每个墙肢的压轴比相对较小，所以不能承载很多的重量。最后是构造在配筋的过程中主要是剪力墙当中加以设置面，这样就无法保证配筋率，结构的连续性也会受到很大的影响。

2、剪力墙结构设计的计算

在对剪力墙结构开展设计工作的时候一定要充分考虑到多种因素的影响，保证其合理性和科学性，在对剪力墙结构的整体性进行了适当的调整之后，还要采取有效的措施对构件的截面进行适当的改进，内力和配筋也要通过准确的计算来确定。

在剪力墙结构设计工作中，通常都是采用不同的剪力墙结构受力特征对其计算进行适当的处理和简化，之后再对其进行计算，在这一过程中可以按照悬臂构件在水瓶座用力影响下计算出整个墙体的截面弯矩和剪力，在这一过程中会受到洞口的影响，虽然这些洞口面积不是很大，同时其应力分布的偏离也不是十分明显，但是它们已经不能构成一条直线，在这样的情况下可以根据应力直线分布的计算公式对其进行适当的调整。而在这一过程中由一系列连梁约束的墙肢结构就叫做连肢墙，它可以用带钢与框架的方式进行计算，结构的自重和楼面的荷载一般是剪力墙在运行中所承受的纵向荷载，它一般情况下会传递到剪力墙结构中，竖向荷载一方面会在连续梁的内部产生一定的弯矩，另一方面也可以在墙肢的内部产生一定的轴力，这些都是可以借助剪力墙的受负荷面积来确定的。如果结构相对较为复杂，可以借助计算机对其开展计算。

3、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1合理定位剪力墙结构

从尽可能均匀、对称的原则出发，剪力墙的平面布置最好使墙面结构的刚度中心重合于质量中心以减少扭矩。同时内外剪力墙应尽可能拉通、对直。剪力墙肢截面不应过于复杂，宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度必须适中，不宜过大或者过小。若剪力墙有适宜的侧向刚度，剪力墙的抗侧力刚度和承载能力就能得到充分发挥，扩大了剪力墙的可用空间。

为避免墙体有过大的内收和外挑，竖向布置应保持墙体造型匀称，规则，这样可以防止抗侧力结构的侧向刚度和承载力有突变的可能。其次，增加一些落地剪力墙、筒体或者柱的截面尺寸，以免底部大空间的剪力墙结构不落地造成刚度突变，并且，为减少刚度变化，应对相应楼层混凝土等级进行适当提高。

3.2剪力墙结构设计中大墙肢处理

呈细高状的剪力墙经常被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，剪力墙的结构所具备的延展性避免了剪力墙受到脆性的剪切破坏。墙体配筋的支撑作用在因为墙段长度过小而受弯产生的裂缝宽度较小时得到充分发挥。而在剪力墙结构中，理论上楼层的剪力多数由存在较少并长度超过八米的大墙肢来承受。而这些大墙肢在发生强烈震动时，极容易受到破坏。因此，要采取措施避免这一现象的发生：（1）在施工时开施工洞，完工时再砌填填充墙，由此可以把长墙肢分成短墙肢；（2）在进行结构计算时设洞，但在施工时仍为混凝土墙，不过通过这样的方式计算，增加了其它小墙肢的配筋量。只是这种方式主要适用于一些不易实施开洞的项目。3.3剪力墙结构的墙体配筋控制剪力墙配筋有利于结构安全及工程的经济性，因为对于剪力墙结构而言，剪力墙面广量大。剪力墙墙体配筋通常是把竖向钢筋放在内侧，而把水平钢筋放在外侧，配筋必须满足计算及规范提议的最小配筋率。若采用了双向钢筋网片，迎水面保护层厚度至少可取值为30mm，大大节省了墙体配筋。

剪力墙竖向钢筋的主要作用是抗弯。现在有些高层剪力墙的电算结果多为构造配筋，但在配筋时，边缘构件中的钢筋应该包括在最小配筋率里，遵循墙肢的竖向配筋原则，应该尽可能在墙端部边缘区布置钢筋，并留意墙的抗弩强度在竖筋过多的情况下会大于抗剪强度，不利于抗震。

3.4剪力墙连梁超筋的处理

连梁超筋在剪力墙结构设计中经常见到，剪力不满足剪压比要求会造成连梁超筋。通常在剪力墙结构中，连梁出现超筋的部位约在总高度三分之一的楼层，若平面中墙段过长，主要会在其中部出现，而当某一墙段中墙肢截面高度大小存在一定悬殊，会在墙肢处连梁超筋。剪切变形对剪力墙连梁来说相当敏感，若剪力墙连梁的尺寸不一致，可采取一定措施处理：（1）降低连梁的截面高度；（2）抗震设计的剪力墙中可对连梁弯矩及剪力采取适当调整；（3）若连梁破坏对承受竖向荷载的影响不够明显，假定连梁在大震下受到破坏，无法约束墙肢的结构，则按独立墙肢进行内力分析，选择两次计算所得的较大内力对墙肢进行配筋计算。

4、结语

总而言之，剪力墙结构设计已被高层建筑结构设计广泛应用。从设计层面来看，做到高层建筑的结构布置灵活、造价低且经济性好，追求样式创新、功能需求以及结构安全的良性结合，是未来建筑结构设计的发展方向。设计人员应该联系理论与实际，更新设计理念，提高设计质量，让建筑结构安全合理化，保证高层建筑的安全性。

参考文献：

[1]王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息.2011（23）.

[2]张彦彬.试析高层建筑工程的转换层结构设计[J].黑龙江科技信息.2011（16）.

[3]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息.2011（17）.