建筑结构设计中剪力墙结构设计

建筑结构设计中剪力墙结构设计

发表时间：2017-12-11T11:28:49.803Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：沈冲

[导读] 摘要：随着建筑技术的发展，建筑结构设计水平也在不断进步，剪力墙结构设计广泛应用于建筑结构设计当中。

山东省人民防空建筑设计院山东济南 250000

摘要：随着建筑技术的发展，建筑结构设计水平也在不断进步，剪力墙结构设计广泛应用于建筑结构设计当中。剪力墙结构具有抗震性能好、抗侧刚度大等优势，能有效地提高建筑结构设计的质量。剪力墙结构设计具有整体性能优秀、结构刚度大、施工方便的特点，能够有效加快施工进度，提高建筑施工的整体质量，保证建筑的安全使用。

关键词：建筑结构；剪力墙；结构设计；设计应用

前言：在建筑结构设计中，剪力墙结构设计的应用效果更为明显、更突出。剪力墙是一种主要承受风荷载以及地震作用引起的水平荷载的墙体，具有结构刚度大，整体性能好以及用钢量省等优点，因此，在建筑结构设计中剪力墙结构设计时要充分考虑剪力墙应用的优缺点，根据建筑结构设计的实际情况，做好剪力墙结构设计工作，提高剪力墙结构的应用率，促进建筑业的长期稳定发展。

一、剪力墙结构概述

在建筑工程中，建筑剪力墙结构具有良好的稳定性与刚性强度，能够有效的抵抗外界的压力，为建筑的建设打下了一定的基础。剪力墙结构能够承受建筑物产生的负载量，可以很大程度的制约建筑结构中产生的水平力，由于剪力墙结构可以节省成本，获取很好的经济效益，所以被广泛的应用于建筑工程中。剪力墙结构使用钢筋混凝土为原料，价格相对低廉，而且能够满足建筑强度的需要，剪力墙结构的用钢量较少而刚度较大，整体性能非常优秀，在一定程度上提高了施工单位的经济效益。剪力墙设计有着其自身的特点，剪力墙结构承受建筑重力荷载的能力较强，在建筑工程中剪力墙的主要作用在于更好地承受风荷载或者是地震作用引起的水平荷载及建筑物的竖向荷载。由于剪力墙结构代替了传统的建筑承重系统，因此，在建筑物室内中不会出现过多的承重，节省了建筑室内的空间，使室内设计更加美观，降低了楼房建筑的空间局限性。在剪力墙的设计过程中设计人员要确保其墙体水平、垂直方向上的作用力以及墙体整体结构作用力，并且在这一过程中精确的计算出其正截面承载力，并按照斜截面受剪承载力进行分析和验算，从而促进剪力墙整体载荷水平的有效提升。剪力墙结构在设计的过程中要对地震、风力等发生的等级和发生率提前进行预测，根据实际情况设计一个科学、合理的剪力墙结构体系，使得墙体结构能够承受一定的荷载和地震，避免出现地震就造成倾斜和破坏影响。剪力墙的分类以不开通面积和开通面积是墙体的两个常规指标，对比实体墙和剪力墙可以得知，这两个基本指标具有高度相似，剪力墙结构形式发生变化的时候，会表现出一定的曲线状态。在剪力墙开口较小的情况下，由于其开通面积往往已经大于规定值，此时其表现出了弯曲状态最终引起剪力墙的形态和位置产生一定程度的变化。在高层建筑使用过多的剪力墙结构时，会使建筑在遭遇强度大的地震时出现巨大的反震力，使建筑楼体的安全性降低。

二、剪力墙结构设计的基本原则

剪力墙自身有着明确的设计原则，即剪力墙的结构主要是由墙肢和连梁结构来组成，并且这两种结构分别有着不同的抗震性能和不同的建筑刚度，因此在进行建筑工程结构设计时设计人员应当根据工程的实际需要来对其进行选择。在剪力墙结构体系中，剪力墙作为平面构件，承担着水平方向的水平剪力、弯矩和竖直方向的压力、重力。承担着建筑物抗震、抗风等作用，除具有能够承受地震作用和风压影响的刚度强度外，还具有良好的延伸性能，以抵抗因地震和风吹产生的反复性非弹性形变所带来的延伸、能量消耗等负面影响。为保障墙肢能有效防止墙体发生脆性剪切破坏，剪力墙应尽量设计成延性弯曲型。如果有和墙体不在同一平面的梁体与剪力墙相接，就会在墙肢平面外产生弯矩，导致剪力墙平面外变形过大，影响建筑使用安全，因此，设计人员在进行设计时，要尽量避免剪力墙和平面外梁体相交。剪力墙体的设计要从整个剪力墙体系进行分析，同时考虑竖直和水平方向的结构性能，要结合剪力墙结构的优势与劣势，使剪力墙结构的各个性能都能够达到建筑要求。剪力墙结构设计最基本的原则就是安全、经济，在兼顾设计质量的同时，还要考虑到经济成本，进行设计优化，实现最佳的目标，使剪力墙结构真正的发挥出价值。为了能够使剪力墙结构在建筑工程的结构中能够充分的发挥出自身的优势，设计人员应当对其进行合理设计和安排。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1剪力墙结构的平面设置

建筑结构中的剪力墙结构应有合理的平面设置，要本着整体化的理念来设计剪力墙平面结构，确保结构规则、对称，使建筑墙的每一面的质量中心与刚度中心重合，结构设计过程中要以主轴为中心，向主轴方向和四周展开布置。当剪力墙缺少规则、平整的平面结构，且其长、宽都超出了规定范围时，则需设计伸缩缝，从整体上维护剪力墙结构安全，提升其抗扭转能力。对每一面墙都应尽力做対直拉通处理，减小剪力墙的扭曲程度。剪力墙结构的抗侧力刚度要控制好不宜过大，要充分发挥剪力墙的承载能力以及抗侧力。设计时要有效平衡剪力墙的重量重心与结构刚度重心的关系，减少二者的偏差。以主轴为标准，进行双向或多向的平衡设计，维持剪力墙承载力的整体平衡，合理地加大剪力墙之间的距离，以此来保证其侧向刚度得到有效发挥。

3.2 剪力墙建筑结构的截面厚度设计

在建筑结构设计中之所以会规定剪力墙的最小厚度，是为了保障剪力墙平面之外的刚度以及稳定性能。当墙肢平面外出现与之相交的剪力墙的时候有利于保证剪力墙平面外的刚度和稳定性。设计中在确定墙肢的最小厚度的时候，应按层高以及无肢长度两者的较小值来计算。设计时需要注意（1）设计的剪力墙建筑结构是钢筋混凝土材质的话，需要在设计剪力墙建筑结构的横截面时对剪力墙建筑结构进行横截面上所受的建筑体各部分构件的压力和所产生的偏离中心的压力进行调查、分析和计算，设计人员要保证剪力墙建筑结构横截面设计时所需要的资料和数据是准确无误的。（2）设计人员在进行剪力墙的横截面设计时要满足“强剪弱弯”的基本准则：剪力墙横截面压力越强，剪力设计值就越大，剪力墙横截面的压力越弱，弯矩增大系数就越小。

3.3剪力墙连梁的优化设计

建筑剪力墙结构中，由于开间不大或墙体较长时开洞后形成连梁，在计算过程中，容易产生连梁抗剪超限的情况。根据《高规》在连梁设计方面的规定，在对连梁抗震性与非抗震性设计时，从高跨比上来分类主要有两种，同时也对受剪承载力与截面的配筋有着相应的规范要求。①增大截面，可以提高连梁自身的抗剪能力，也可通过加宽梁宽，使得抗剪力的提高值仅大于分担剪力的增加值。②调整设计内力，在增大连梁截面对提高抗剪能力没有效果的情况下，通过人为的内力调整，对连梁刚度进行折减，控制剪力分配比，解决连梁抗剪问题。在计算的时候需要注意，无论采取哪种算法，在实际使用时都需要来确定相应的剪力和弯矩设计值，并且这个数值要比调整之后的数