建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探求

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探求

何成勇

四川世佳建筑设计有限责任公司

【摘要】建筑结构设计中剪力墙结构是关键部位，以此来体现建筑设计中剪力墙结构的意义和作用，但是目前国内没有明确规定剪力墙结构相关法律法规，一般来说，设计人员对剪力墙结构进行设计的时候,都是依据建筑需求和自身经验来确定的，虽然存在问题，但是不会对建筑结构造成严重的影响。本文分析了剪力墙结构的基本概念和分类，集中阐述了剪力墙结构在建筑设计中的应用。

【关键词】建筑结构剪力墙结构设计应用

一、剪力墙结构设计的分类和概念

（一）剪力墙概念

剪力墙结构虽然存在比较大尺寸的宽和高,但是拥有相对较小的厚度,以至于确定了剪力墙结构受力形态和几何特征。几何特征和板相似,受力形态类似于柱子,但是相比较柱子来说比值上存在区别。剪力墙结构的墙属于平面结构,需要承担平面作用和竖向压力下的双重力量。风载和地震影响中的剪力墙只是符合设计的刚度，不能全面符合强度需求，此外也需要保证切实符合非弹性变形中能量消耗、延性、结构断裂但是不会倒的需求。因此，设计剪力墙结构的时候需要利用延性弯曲型方式进行[1]。

（二）剪力墙结构分类

剪力墙结构一般依据开洞大小和是否开洞分为四种，第一，截面剪力墙或者实体墙开洞面积低于15%或不开洞，此时曲型是剪力墙结构主要变形形式，好似整体悬壁墙,墙肢整个高度中的弯矩图不会突然形变也不存在弯点。第二，整体小开口剪力墙。这种结构具备比较小开口,但是存在高于15%的开洞面积，弯曲型是剪力墙的整体变形形式，但墙肢整个高度中不会出现反弯点,突变弯矩图关键位置。第三，壁式框架。这种结构存在很大洞口尺寸,接近于墙肢线刚度和连梁线刚度,剪切型是受力墙整体变形形式，具备类似于框架结构的受力特点，大部分高层建筑设计中都存在反弯点,楼层弯矩图会发生突变的现象，弯曲会损害墙体结构。第四，双肢或多肢剪力墙。这种结构拥有比较大开口，或者分布排列洞口，开口上不同于整体小开口剪力墙结构，但是具备类似的受力特点[2]。

二、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

（一）定位剪力墙

平面布置剪力墙的时候需要满足对称、均匀的基本原则，尽可能完全重合墙面质量中心和刚度中心，最大限度降低扭矩。内外剪力墙布置的时候符合对直、拉通、截面规则和简单的原则。

（二）平面布置

平面布置剪力墙结构的时候，最大限度满足对称均匀的基本原则，完全重合墙面刚度中心以及质量中心，尽可能降低墙面扭矩，对直、拉通内外剪力墙结构，降低不均衡作用力的影响。此外，顺着主轴走向设置剪力墙，实施双向或多项结构布置；设计墙面抗震功能的时候，防止设计单向墙结构，以便于确保能够完全展现剪力墙的功能；为了提升墙面结构安全性和质量，降低成本，设计剪力墙结构的时候，不能够出现过大的抗侧力刚度，如果存在过大的抗侧力刚度，会形成比较大震力，此时会提高墙体自身重力。利用T=（0.05—0.06）n公式来对于剪力墙侧向刚度数值进行计算，建筑结构层数为n。对比建筑标准和计算结果，能够对刚度进行充分了解。

（三）墙肢截面厚度

建筑设计中剪力墙结构厚度应该进行规范，对厚度最小值进行规定，短肢剪力墙设计中应该规定存在不低于墙体总高度1/8的底部加强部，其他位置不低于墙体总高度1/10的底部加强部，以便于能够保障结构的刚度以及稳定性，全面提升建筑设计的安全性和质量。

（四）配置剪力墙连梁钢筋

高层建筑设计过程中的关键抗剪部件就是连梁，可以适当提升结构自身延性和刚度，全面增加剪力墙结构的抗震作用。所以，设计剪力墙结构的时候，应该合理计算连梁的承压、抗剪能力，确保存在优于剪切破坏的连梁弯曲破坏，以便于能够提高系统稳定性。配筋的过程中依据设计规范标准进行严格选用规格，不可以随意增减连梁纵筋，防止形成安全隐患[3]。

（五）分析剪力墙墙身钢筋

剪力墙一般情况下，存在不低于0.2%的竖直和水平方向配筋率，依据四级抗震指标来对剪力墙标准进行制定，如果剪力墙处于三级及以上抗震等级的前提下，应该合理提高剪力墙配筋率，促使形成不低于0.25%的配筋率，有效提升结构的稳定性和抗震性[4]。

（六）设计边缘构件

设计剪力墙结构的时候边缘构件设计十分重要，设计边缘构件的时候需要适当提升构件延伸性，避免出现水平位移的现象，以便于有效提升剪力墙结构整体抗剪能力。设计剪力墙边缘构件的时候一般包括暗柱和端柱，依据施工实际情况来合理科学的设计边缘构件[5]。

（七）工程案例

某市一高层建筑标准层层高是3m、层数为18层，建筑总面积是6480平方米、总高度是63.4m。剪力墙二级的抗震等级，8度的抗震设防烈度，应用C30-C45强度等级的混凝土。原结构标准层剪力墙结构布置的时候，大部分都是纯剪力墙结构，底部加强部位的墙肢厚度是250mm，其它位置墙肢厚度是200mm，利用SATWE方式对剪力墙结构进行计算，此时利用剪力墙结构的效率不是很高。在0.35~0.4范围内的底层墙肢轴压比。具备比较好的结构位置，同时也存在比较小周期、位移角、整体处于刚性状态，依据此进行施工分析的时候，需要对整体长度进行调整，优化剪力墙结构，对比分析优化前后的剪力墙结构，可以发现，从技术方案角度进行分析两种结构都合格，但是经过研究以后，右侧比左侧的方案具备更优的变形能力、更好的抗侧力能力、更低的建筑成本，因此更加合理[6]。

结束语

剪力墙结构因为具备抗侧刚度大、抗震性能好的优势，现阶段已经广泛应用在建筑结构设计中，为了能够对建筑结构设计进行优化，提升建筑设计质量，需要对剪力墙结构理论进行充分了解，切实满足设计剪力墙结构的基本原则，掌握设计的基本要点，完全展现结构设计的重要作用，此外，相关结构设计人员应不断创新设计理念和意识，利用新技术、新手段来设计剪力墙结构，进一步优化建筑结构。

参考文献：

[1]蓝培余.解析建筑结构设计中剪力墙结构的应用[J].中华民居,2014(9):25-25.

[2]许晓冬.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].黑龙江科技信息,2014(23):251-251.

[3]李向垒.探究建筑结构设计中剪力墙结构的应用[J].建筑工程技术与设计,2016(11):749.

[4]郭向阳.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版）,2015(22):3180-3181.

[5]于浩.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析[J].商品与质量,2015(25):158-158.

[6]王玉芳.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].建筑工程技术与设计,2015(20):399.