剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用.doc

剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用 摘要：随着科学技术的快速发展，我国的经济水平也在飞速前进，人们对物质生活水平的要求越来越高，建筑行业随之崛起并得以快速发展。为了增强建筑物的抗侧刚度和抗震性，目前很多建筑企业都采用剪力墙结构，为人们的生命财产安全和国家经济的持续健康发展提供了基本的保障。本文详细分析了剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用。 关键词：剪力墙；结构设计；抗震性；弯矩图 随着人们物质生活水平的不断提高，对居住环境及工作环境提出了更高的要求，这样，建筑企业能否保证建筑物的安全性和可靠性就成为竞争的重点所在。在建筑结构设计中，剪力墙结构具有良好的抗震性，而且抗侧刚度很大，因此剪力墙结构被广泛的应用在建筑结构的设计环节，特别是在一些高层建筑物中，剪力墙结构应用的更为广泛。 一、剪力墙结构设计所遵循的基本原则 （1）调整连梁超限相关原则。在剪力墙结构设计中，一般来说，连梁的跨高比应该高于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的连梁，在设计过程中就容易造成剪力墙的弯矩现象，严重超出限值。在高规中对剪力墙的跨高比就有明确规定，对于跨高比高于或等于5的连梁，在结构设计环节，要以框架梁为依据，不能随意折减其连梁的刚度。当跨高比处于56之间时，必须对连梁刚度进行折减，从而避免出现剪力超出限制或者连梁出现弯矩等现象。因此，在实际的建筑结构设计中，建筑企业必须合理利用该明文规定，不仅能够有效增强建筑物的安全性和可靠性，还能节约建筑成本，为建筑企业带来更多的经济效益和社会效益。 （2）剪力墙结构有一个突出的特点就是其平面内刚度和承载力比较大，而平面外刚度和承载力相对较小。这样，如果剪力墙和平面外的梁相互连接，墙肢平面外就容易出现弯矩现象，而且，在平常的设计中，并不会对平面外承载力和刚度进行验算，因此，为了避免弯矩现象的发生，在结构设计时要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接，在无法避免的情况下也要严格按照相关规定采取相应的防范措施，保证剪力墙与平面外能够搭接安全。 （3）在对剪力墙进行结构设计时，要以主轴方向作为中心，双向甚至多向的向四周延伸，尽可能的将各个方向的剪力墙相互连接在一起，在连接过程中还要避免这些剪力墙出现拉通对直现象；在对剪力墙的抗震性进行结构设计时，应该使两个方向的侧向刚度尽可能接近，而对墙肢进行结构设计时，在符合规定的基础上，操作要尽可能简单易行。对于高层建筑来说，在进行剪力墙的结构设计时，要以主轴方向作为中心，双向甚至多向的向四周延伸，尤其是在对墙肢的抗震性进行设计时，要尽量避免设计单方向有墙的模式，从而保证设计出的剪力墙能够具有安全、可靠的工作性能。当然，剪力墙的分布不是随意的，应保证数量相当、均匀。如果配置的剪力墙过多，会导致墙体得不到充分合理的利用，增大其抗侧力刚度，进而增大震力及自身的重力，影响剪力墙的正常工作；如果配置的剪力墙过少，由于数量不足会导致墙体的抗侧力刚度过小，同样会增加剪力墙的正常性能。 二、剪力墙结构的种类及分类依据 目前，剪力墙结构被广泛应用于建筑结构的设计中，种类主要有四类： （1）有壁式框架的剪力墙。这种剪力墙的特点是洞口的尺寸比较大，墙肢线刚度与连梁线刚度非常接近，受力墙在受力后呈现剪切型，这种受力特点和框架结构非常相似。在高层建筑中采用这种剪力墙容易出现反弯点，在楼层处反弯图也有可能发生突变。 （2）截面剪力墙或者实体墙。这里所说的截面剪力墙是指墙体不开洞或者所开洞的面积不超过15%。这种类型的剪力墙在受力后变形主要呈现为曲型，整体上看这种剪力墙像是一个悬壁墙，弯矩图上不存在弯点，在楼层处的反弯图中也不可能发生突变。 （3）双肢或者多肢剪力墙。这一类型的剪力墙的特点是开口比较大，而且洞口一般成列分布。 （4）整体小开口剪力墙。这一类型的剪力墙开口普遍较小，但是开洞的面积比较大，一般不低于15%。整个剪力墙在受力后主要的变形方式是弯曲型，在整个墙肢上几乎没有反弯点，但在弯矩图的中心位置容易发生突变。 三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用 1、对大墙肢的处理 在建筑结构设计中，剪力墙的结构首先要具有延展性，一些宽高比小于2的剪力墙在设计过程中就会变成具有延性、易于弯曲破坏的剪力墙，从而避免剪力墙受到脆性剪切毁坏。当剪力墙的长度较长时，为了保证每个墙段的宽高比都能不小于2，可以对长墙进行开洞分割，使长墙被均匀的分为符合条件的独立墙段，这样形成的墙段比较小，受弯所能产生的裂缝的宽度也会比较小，这样就能保证墙体配筋发挥其良好的支撑作用。在剪力墙结构设计中，当出现一些长度超过8米的大墙肢时，在计算整个楼层的剪力时一般都是由这些大墙肢来承载这些力量，这样当发生强烈震动例如地震时，这些大墙肢最先受到破坏，那些较小的墙肢由于没有充足的配筋来支撑墙面，从而导致墙面受到全面的破坏。针对这种问题，在对剪力墙进行结构设计时，对哪些长度大于8米的墙肢，根据实际情况开施工洞（即在具体的施工过程中，在剪力墙上留下洞，当施工结束后再将这些洞填充好，这样就能将大墙肢分成比较小的墙肢）和开计算洞（即在对剪力墙进行结构计算时设置计算洞，施工时仍然设置为混凝土墙，这样就能强化那些较小墙肢的配筋性能）。 2、合理的平面布置 在对剪力墙进行结构设计时，应尽量使沿着主轴方向或者其他方向展开双向或多向布置；在对剪力墙的平面进行布置时，应该严格按照均匀、对称的原则，尽可能的将墙面结构中的刚度中心和质量中心重合在一起，不管是内剪力墙还是外剪力墙都应该尽量的对直拉通，从而有效减少剪力墙的扭矩现象；在设计过程中抗侧力刚度不应该设计的太大。在对剪力墙进行结构设计时，为了使剪力墙的抗侧力刚度和承载能力得到充分发挥，增强剪力墙的空间利用率，剪力墙之间的距离不应太密，要保证设计结构的侧向刚度合适，在设计时可以以经验公式（T=（0.05-0.06）n）来进行计算。 结语 综上所述，随着我国经济的持续快速发展，对建筑行业的建筑安全性和可靠性提出了更高的要求，剪力墙结构因其自身的优越性被广泛的应用于建筑的结构设计中。但在实际的应用过程中，由于缺少相应的明文规定，对剪力墙的应用还不是很规范，为了更好的在建筑结构中发挥剪力墙结构的工作性能，在应用过程中，必须掌握剪力墙结构在设计中所要遵循的原则，并在实际的设计过程中，合理的布置剪力墙的平面，坚持均匀、对称的原则，对内外剪力墙之间不同的抗震性和抗侧力刚度考虑全面，同时，还要正确处理大墙肢，尽量增强较小墙肢的配筋，使剪力墙的受力均匀，减小大墙肢的承载压力，全面提高剪力墙的承载能力和抗震性能，通过采取这些合理的措施，有效的将剪力墙合理的应用于建筑结构的设计环节中，增强建筑物的安全性和可靠性，不仅能够为人民的生命财产安全提供基本保障，还能为建筑企业带来更多的经济效益和社会效益，促进我国经济的持续健康发展。 参考文献： 1 钟玉云.建筑结构设计中概念设计的应用探讨