建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究

建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究

柳海霞

身份证号码： 15212219830801****

摘要：剪力墙作为高层建筑结构设计的重要组成部分，其主要承受建筑的竖向力和水平力，具有抗震能力强、用钢量少、抗侧刚度大等特点。通常在建筑结构内部布置的剪力墙越多，其抗震性能就越好，但是如果布置过多，也会给工程造价带来不小压力。因此，应根据项目实际情况和剪力墙结构设计原则，以剪力墙结构特点为基础，注重设计过程的科学性与合理性，并对设计中存在的问题及时分析，适时解决，才能保证剪力墙结构的稳固性，达到建筑结构设计的经济性和合理性的最终目标。

关键词：建筑结构；剪力墙结构设计；措施

1剪力墙结构形式特点

剪力墙又称抗震墙，该结构形式由于在承受外力的情况下所受侧向变形小，承载力大，延展性较好，因此其抗震性能比较好。但是剪力墙结构形式在进行平面布置时会有一定局限性，其间距较小，空间会显得稍微局促，因而广泛应用在住宅、酒店、公寓等建筑中，而公共建筑应用较少。另外，剪力墙结构由于承受竖向力和水平力的能力较大，且横向刚度大，因而建筑物建造的层数、高度要比框架结构更多、更高。由于剪力墙结构形式没有梁、柱等外露与凸出部分，室内空间会显得更为简洁、宽敞，但剪力墙不能进行拆除或破坏，对室内布局无法自行改造。随着短肢剪力墙结构的应用越来越广泛，室内布局改造的灵活性得到增加，但有试验研究表明该布置是以降低整个结构受力性能为代价的，虽然降低幅度较小，但在设计中还需根据建筑物整体情况慎重选择。

2高层住宅结构剪力墙优化设计可能遇到的困难和挑战

2.1后期优化难度高

许多高层住宅初始设计不合理，例如剪力墙横向分布不对称、纵向分布错位等，导致建筑稳定性差、施工困难等问题，导致后期优化难度较高。

2.2设计周期短

快节奏的社会环境影响了生活的方方面面，在建筑设计行业中，越来越短的设计周期需要设计师具备一定的工作经验，更加考验设计师的创造力、耐心和体力，是当前高层住宅剪力墙设计优化改进所面临的挑战。

3高层住宅建筑结构设计中剪力墙结构的应用

3.1墙肢的平面设计

在建筑结构设计中应用剪力墙结构包括多方面的内容，其中最基本的就是墙肢的平面设计。为保证剪力墙结构的建设质量，在对墙肢平面进行设计时，设计人员应结合建筑结构平面的功能需求，对其进行科学的设计，使结构的稳定性得到保证，这样才能更好地抗震、抗风力。（1）墙肢平面的设计需保证结构的质量中心和刚度中心都在标准的范围内，尽可能使楼层之间的位移比减小，使结构的坚固性得到有效的提高。（2）墙肢的平面设计需保证是双向的，如果是单向，结构的抗震性就会受到限制，而且结构的稳固性也较差，双向设计墙肢平面，结构才会进一步稳固。（3）由于是高层住宅建筑结构设计，在剪力墙的墙肢平面设计中，需使剪力墙之间保持对齐排列的状态，结构之间形成整体的抗风抗震水平体系，使结构的效果得到更充分的发挥。

3.2墙肢的竖向设计

对墙肢的设计除了平面方向，还包括竖向的设计，在设计竖向墙肢结构时，需注意以下要点：（1）设计人员需遵循上下对齐原则，墙肢的竖向对齐符合力学的要求，能使剪力墙结构的稳定性更高，可承受水平方向的荷载力增大，为后期的施工建设也带来便捷；（2）设计人员在设计剪力墙的开洞口时，楼层之间的剪力墙开洞口在位置上需保持一致，使结构的传力可更加标准，这样对于有关数据的计算也较为便利；（3）墙肢竖向设计时如果遇到结构较为复杂的情况，设计人员需结合建筑结构的整体特点和施工建设的具体内容进行科学的规划设计，防止剪力墙结构应用的效果得不到体现。

3.3边缘构件的设计

剪力墙结构的变形问题与边缘构件的设计有较大的联系，为能使剪力墙结构在建筑结构中更好地发挥作用，结构设计过程中，需掌握边缘构件的设计要求及设计技巧。由于剪力墙结构的种类不同，在墙面开口的两侧和墙体的两端都需设计相应的边缘构件，以便使剪力墙结构的抗变形能力得到加强，这样结构抗震、抗风就有很好的效果。在开展设计工作时，对建筑结构抗震性的不同、墙肢轴压比的不同等进行细致研究，然后设计相应的边缘构件。通常使用较多的是构造型和约束型的边缘构件，高层建筑结构设计按照具体的工程要求，需设计符合实际情况的边缘构件，对其配筋和尺寸进行科学确定。

3.4连梁设计

在剪力墙结构中，连梁是重要的组成部分，连梁设计的效果会影响剪力墙结构的整体效果，因此，建筑结构设计中，对连梁要进行合理的设计。连梁的脆性较大，如果建筑结构受风力和地震的影响，连梁很容易被破坏，所以在进行结构设计时，需注意连梁的延性问题，设计延性弯曲破坏模式结构，使结构的整体延展性较好，保证连梁的各部分受力均匀。另外，配筋的设计需进行计算，连梁的配筋需找到适宜的钢筋，如果连梁的跨高比不超过2.5，设计时为使延性得到提升，可采用集中对角斜筋或交叉斜筋的方式。

3.5水平和垂直方向的钢筋设计

对剪力墙结构水平和垂直方向上的钢筋进行设计主要包括2方面：（1）对于有关数据的计算，剪力墙墙肢偏心受拉和受压正截面、斜截面的承载力等，结合计算的有关数据，对钢筋的性能和质量进行考量，选择适宜的钢筋，以使结构在不同方向上的受力均匀；（2）通常剪力墙结构的材料都是钢筋混凝土，受混凝土材料特点的影响，剪力墙结构可能会容易出现开裂问题，从而影响剪力墙结构的效果，因此，在结构设计时，对于混凝土的配合比及强度需进行合理的设置，同时对不同方向上的钢筋设计也要相应进行改善，可使用较细的钢筋，对其配筋率进行增加，且使其分布均匀，从而增强剪力墙的稳固性，这样结构在水平和垂直方向上的荷载承受力都能得到有效的提升。

3.6结构的长度和厚度设计

应用剪力墙结构进行高层建筑设计时，需符合相关的规定，结构的厚度设计需结合建筑结构的抗震等级要求。一般一、二级要求的建筑设计，对于底部加强的剪力墙结构厚度设计需在20cm及以上，同时大于层高的1/16，而其余部位的结构墙体厚度要在16cm及以上，同时大于层高的1/20。而针对没有翼墙或端柱的结构时，对于剪力墙厚度的设计要求应更加严格，抗震等级一、二级的建筑，在底部加强范围的剪力墙厚度设计要大于层高的1/12。对剪力墙的厚度和长度设计主要是确保结构传力的稳定，设计剪力墙的长度时，需充分的考量结构的承载力和经济性，结合建筑的功能需求，长度设计不宜过长，如果是单片的剪力墙，长度过大，会使结构的整体刚度增大，水平作用力的吸收就会增大，而承载力就会下降。通常长度的设计不能超过8m，但要高于3m，在有水平应力传递时，剪力墙具有较好的延性弯曲破坏，可避免墙体出现弯曲开裂，结构的稳定性较强。

结束语：随着建筑高层化的发展，剪力墙结构的应用将会越来越广泛，而在建筑结构设计中应用剪力墙结构时，如何进一步加强剪力墙结构的质量，改善剪力墙结构体系则成为当下需要解决的问题。设计人员需要在设计中进行创新和优化，积极借鉴国内外剪力墙结构设计的先进理念、技术、经验，根据项目的实际情况灵活调整，以确保剪力墙结构设计的可行性。

参考文献:

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