簡論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

1、    簡論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用    練宇【摘要】近年來，在建筑結構設計中，由于剪力墻結構具有抗側剛度大，能有效的減少側移，且具有較好的抗震性能等優(yōu)點。被廣泛應用于多層和高層鋼筋混凝土建筑中。本文從剪力墻設計的原則出發(fā)，結合具體問題，針對剪力墻結構在建筑結構設計中的應用進行了分析與探討。【關鍵詞】剪力墻結構；建筑結構設計；應用一、剪力墻結構設計的原則剪力墻結構主要是由墻肢和連梁裝置這兩種結構組成，它的剛度和抗震性都比較好，而且其結構較為簡單、美觀，非常便于室內布置和裝修，其使用效果也不錯，因此，要想發(fā)揮剪力墻結構的優(yōu)勢和特點，就要對其進

2、行合理的設計和安排。剪力墻結構設計中主要要遵循以下幾個原則：首先，剪力墻一般其高度和寬度都較大，而其厚度卻比較小，外形有點類似于板狀，但是其受力狀態(tài)卻與柱體物相似，因此，在進行剪力墻設計時，就要嚴格依據(jù)其外形墻體長度與厚度的比值來進行設計，按照規(guī)定，如果比值不超過3，其墻體結構就按照柱體進行設計；如果比值超過3而又小于5的話，就按照雙向受壓結構來進行設計。其次，剪力墻具有平面內剛度和實際承載力度大，而其平面外剛度和承載力度相對而言要小很多，這樣就會導致剪力墻和平面外梁相連時，容易形成外彎的狀態(tài)，而相關工作人員基本上不會驗算其外剛度和承載力，因此，建筑設計人員就要盡量避免設計這種外接結構，如果實

3、在無法避免，也要采取一定的防護措施。最后，在進行剪力墻結構設計時，相關設計人員也要充分考慮墻體的水平和垂直方向上的作用力以及整體結構的作用力，而且也要對墻體的正截面和斜截面受到的承載力進行分析和驗算。如果墻體受到的集中負載作用較大，還要對其進行局部承載力進行計算。另外，在剪力墻的結構設計分析中，對于剪力墻間的距離、墻體門洞之間的寬度、墻體總長度的1/10等等這些情況下都要取其計算最小值。二、剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用（一）剪力墻合理平面布置剪力墻的平面布置應盡可能按照對稱、均勻原則，盡量使墻面結構的質量中心和剛度中心完全重合 從而減少扭矩，對于內外剪力墻則應盡量拉通、對直；1對于抗震

4、設計中剪力墻結構應該特別避免僅單向有墻的結構布置形式；2 剪力墻最好能夠沿主軸方向或其他方向進行雙向布置；3剪力墻的抗側力剛度不宜過大；4為充分發(fā)揮剪力墻的承載能力和抗側力剛度，增大剪力墻可利用空間，剪力墻的間距不宜過密，應保證結構具有適宜的側向剛度?？梢赃x用經驗公式t=（0.05 一0. 06 ）n ，其中n為結構層數(shù)，判斷剪力墻數(shù)量與結構側向剛度的適應程度。計算結果中的t i 值與搭模計算的周期t2相比較，若t2tl則需要增加剪力墻數(shù)量。（二）剪力墻結構長、厚度及配筋根據(jù)上面所說的剪力墻結構設計原則，剪力墻結構的厚度及配筋也有相關的規(guī)定和標準。根據(jù)建筑抗震相關資料的要求規(guī)定，剪力墻結構的厚

5、度和長度也要根據(jù)抗震等級系數(shù)來調整。據(jù)相關規(guī)定，為了保證剪力墻結構的穩(wěn)定性、抗震性以及鋼性，剪力墻結構厚度的最小值為200mm，而且其高厚比要小于1/6。也就是說，居住建筑物的剪力墻結構厚度一般要小于200mm，其高厚比也要符合要求。如果一些高層建筑物的剪力墻結構厚度和長度出現(xiàn)比值不均，在不滿足條件的情況下，就要采取l、t形截面剪力墻代替一字形剪力墻，并增加其翼緣長度或者采取其他方式，使得剪力墻結構滿足其設計構造原則和要求。對于一般剪力墻結構中的水平和垂直風險上的配筋比值而言都要大于1/400，部分剪力墻底部加強部位的配筋比值也要大于3/1000，其他特殊情況下的剪力墻結構的配筋比也要根據(jù)實際

6、情況來調整。（三）約束邊緣構件處理試驗表明：無約束邊緣構件的矩形截面剪力墻與有約束邊緣構件的矩形截面剪力墻相比， 極限承載力約降低40 % 左右， 極限層間位移角約減少一倍，對地震能量的消耗能力降低20% 左右，且對培板的穩(wěn)定不利。剪力墻設置的邊緣構件分為構造邊緣構件和約束邊緣構件。根據(jù)不同級別的剪力墻相關軸壓比， 應選取不同邊緣構件。對于一、二級剪力墻底部加強部位以上的普通部位和三、四級非抗震設計的高層建筑及相鄰上層或底部加強部位軸壓比小于多層房屋剪力墻，因此處理方法中均應設置構造邊緣構件；而對于一、二級剪力墻結構的墻底部加強部位和相鄰的上層，高層建筑及在重力荷載作用下墻體平均軸壓比大于等于

7、多層房屋，所以應設置約束邊緣構件。（四）剪力墻連梁結構設計1、連梁的作用實際的剪力墻的結構中，連接墻肢與墻肢的梁稱為連梁。在水平力的復合作用下，使墻肢彎曲，這樣連梁的端部就會產生轉角，造成連梁內力的出現(xiàn)。這樣會對墻肢有著一定的約束的限制，從而可以改善墻肢的受力情況，所以連梁對剪力墻結構是比較重要的。2、連梁設計的解決措施在帶有連梁設計的剪力墻結構中，其跨高和截面的大小受到很多因素影響，一旦設計的不合理就會影響連梁的實際承載力或者造成截面與設計的需求不符的情況，所以設計的時候需要考慮幾點：（1）對連梁的剛度進行折減。連梁由于跨高比較小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內力往往很大，連

8、梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減小，內力重分布。因此，在開始進行結構整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。高規(guī)中解釋說高層建筑結構構件均采用彈性剛度參與整體分析，但抗震設計的剪力墻結構中的連梁剛度相對墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設計困難。通常，設防裂度低時可少折減一些（6、7 度時可取0.7），設防裂度高時可多折減一些（8、9 度時可取 0.5），但折減系數(shù)不宜小于0.5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。（2）增加剪力墻洞口的寬度、減小連梁高度。增加剪力墻洞口的寬度，即增加連梁跨度，和減小連梁高度，其目的都是減小連梁剛度，同時由于減小了結構的整體剛度，也就減小了地震作用的影響，使連梁的

9、承載力有可能不超限。（3）增加剪力墻的厚度?？梢栽黾蛹袅嶋H的厚度，這就是增加連梁截面的具體寬度，這樣的增加之后，一方面可以加大結構整體的剛度，從而使地震所造成的內力加大，另一方面連梁承載力和其寬度是正比的關系，一旦剪力墻的厚度增加，地震時產生的內力不能依照墻的厚度加大的比例逐漸的分給剪力墻，是小于這個比的，所以這樣會造成連梁的抗剪承載力超限的情況。所以實際需要按照具體的情況和設計的需要進行相應的解決辦法，以便做到最好的保證剪力墻效果的發(fā)揮，保證建筑的質量和安全。三、結束語從上述文章分析中，我們可以看出剪力墻結構的合理設計和安排對于其建筑整體結構的設計而言相當重要，它的穩(wěn)定性關系到整個建筑物結構的綜合實力，因此，建筑剪力墻結構設計人員一定要嚴格遵循其設計原則，結合其建筑結構的主要特點和設計要求，對剪力墻結構設計進行合理的分析和計算，使得剪力墻結構發(fā)揮其應有的效果和作用，進而確保建筑的整體質量和施工安全。參考文獻：1 呂瑞孝，姜劍虹，高層建筑剪力墻結構設計