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建筑结构设计中剪力墙结构的运用张雪

发表时间：2021/7/2 来源：《城市建设》2021年7月作者：张雪

[导读] 建筑结构的安全性尤为重要，要求施工单位在建筑结构设计中合理运用安全措施，保证工程施工质量。剪力墙结构在建筑结构设计中得到了广泛的应用，具有显著的优势。本文将简要分析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用，以供参考。

西安航天神舟建筑设计院有限公司张雪

文摘：建筑结构的安全性尤为重要，要求施工单位在建筑结构设计中合理运用安全措施，保证工程施工质量。剪力墙结构在建筑结构设计中得到了广泛的应用，具有显著的优势。本文将简要分析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用，以供参考。
关键词：建筑结构设计；剪力墙；结构设计
        1.引言
        剪力墙结构作为建筑工程结构设计中常用的一种形式，具有抗侧刚度大、抗震性能好的特点，特别是对于现阶段的高层建筑，采用剪力墙结构可以保证建筑物的稳定性和安全性，提高建筑的实用价值。本文着重探讨剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用，以期提高建筑结构设计水平，丰富建筑的实用性能。
        2.剪力墙结构的基本概念和优点
        2.1概念
        建筑结构设计中的剪力墙结构采用钢筋混凝土墙板代替框架结构中的梁、柱，在其平面作用下承受竖向压力和水平剪力的双重作用。剪力墙的宽度和高度都较大，但厚度相对较小，这使得剪力墙具有几何特征，有别于其他结构。由于剪力墙的厚度较小，相当于板的厚度，如果单独使用，在地震灾害下容易因刚度不足而引起结构变形和断裂。因此，在设计过程中，除了考虑剪力墙刚度的增加外，还需要对结构的弹性变形能力和抗震性能进行综合分析，合理设计结构的类型和规模，以保证结构的稳定性和安全性。剪力墙结构的设计一般以延性弯曲为主。
        2.2优势
        在建筑工程设计中，剪力墙结构具有非常显著的优势。首先，剪力墙结构具有良好的承载力，具有良好的整体性和空间效应，其抗侧力优于框架结构。因此，剪力墙结构可以建造更高的建筑物。其次，剪力墙的布置不突出。剪力墙结构的楼板一般采用现浇钢筋混凝土楼板，楼板四周无外露梁，空间利用较好，可节省楼板高度。最后，该剪力墙具有抗震性能好、用钢量少的特点，可广泛应用于住宅、公寓、酒店等空间狭小的工程中。在建筑结构设计中，剪力墙的应用优势可以概括为：第一，良好的承载力可以保证结构空间的完整性。与框架结构相比，剪力墙具有更好的抗侧力，可以保证高层建筑的质量和安全。二是剪力墙结构的楼板以现浇混凝土钢筋为主，周边梁不做设计，因此可以保证结构的完整性，避免过于突兀。三是减少钢材用量，优化建筑抗震性能，在一些商业建筑中也得到了广泛应用。
        3.剪力墙结构设计在建筑设计中的应用策略
        剪力墙结构设计在建筑设计中尤为重要，在设计过程中应从各个方面考虑工程设计和施工的基本要求。因此，设计人员必须对剪力墙的合理布置、剪力墙肢长的确定、厚度的确定、连梁的类型、配筋及边缘构件的设计等细节进行控制和处理，以下将具体论述。
        3.1剪力墙规划布置
        在剪力墙结构的设计中，必须根据剪力墙的空间特点进行合理的布局。一般高层建筑采用双向剪力墙结构，以保证两侧剪力墙的刚度平衡，减小水平位移，避免剪力墙在外荷载作用下的扭转，提高建筑结构的稳定性。剪力墙水平地震力大，自振周期短，结构本身的稳定性容易受到影响。因此，在设计过程中，应考虑力的平衡。通过减小剪力墙厚度或增大剪力墙间距，可以减小水平地震力的影响，防止位移和裂缝的产生。同时，上述操作可以减轻剪力墙的自重，减轻建筑结构的荷载。剪力墙设计中如有大开孔，应保证开孔位置在一条线上。考虑到墙体结构的受力情况，应进行科学的应力划分，以保证两者的平衡和对称。底部结构有框架支撑层时，楼层剪力墙数量应为上部剪力墙数量的一半以上。在剪力墙的设计中，应充分考虑抗震性能要求，避免楼层平面等结构的变形。

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        3.2确定剪力墙肢长
        在确定剪力墙肢长时，首先要考虑建筑功能的要求，其次是剪力墙肢长不能太长或太短。确定的原则是尽量布置长墙，少布置短墙。当墙肢长度较长时，弯曲后裂缝宽度较大，墙体钢筋易断开。因此，墙段长度不宜过大，墙肢长度应控制在8m以内；当墙肢长度很短时，可能形成短肢剪力墙。短跨剪力墙的出现可能导致多层结构的反弯点、应力变化，并逐渐接近异形柱的状态，抗震性能较差。因此，为保证建筑物的安全，在地震区不采用，不允许采用全短肢剪力墙结构。
        3.3确定剪力墙结构的厚度
        根据现行规范要求，抗震等级为一、二级时，底部钢筋部位剪力墙厚度控制在200mm以上，长度为楼层高度的十六分之一或无支撑长度。抗震等级为三、四级时，墙体厚度不应小于160，且不应小于层高或无支撑长度的1/20。抗震等级为一、二级时，其他部位剪力墙厚度不应小于160mm，且不应小于层高或无支撑长度的1/20。抗震等级为3级或4级时，墙体厚度应大于140mm，长度应大于层高或无支撑长度的25倍。这一规定的目的是为了避免剪力墙厚度过小、刚度不足引起的结构稳定性弱化和屈曲失稳。然而，在这个代码中也有一些特殊的情况。对于8级地震区的多层或层间剪力墙结构，上述规定可能会有较大偏差。比如10层以下的剪力墙结构，在重力荷载作用下，墙肢受压轴线相对较低，而墙柱结构只能加固。但为了保证底部结构的质量，根据层高的要求，剪力墙的厚度一般设定在240mm，已经超标。因此，在设计过程中，有必要根据规范和实际情况进行综合分析，以保证剪力墙厚度设计的合理性。
        3.4剪力墙连梁方案
        连梁是指连接剪力墙中墙肢结构的梁，具有跨高比小、连接肢刚度大的特点。连梁除了连接功能外，还具有明显的支撑功能，能有效抵抗地震荷载和风荷载的影响。连梁结构一旦出现问题，也会对建筑结构产生很大影响。因此，在设计中，应合理设计连梁的施工方案，提高连梁的刚度，保证结构的稳定性。在工程实际设计中，剪力墙连梁的设计应遵循“强肢弱连梁”的原则。为了提高连梁的延性，通常需要在跨度较小的连梁中设置横斜杆。斜杆的方向与主拉应力方向一致，以抵抗主拉应力在弯曲和剪切作用下的变化，从而控制应力变化引起的裂纹问题。此外，斜杆的延性、耗能和抗震性能比传统连梁具有更大的优势，对提高剪力墙结构质量、提高建筑结构的完整性和稳定性具有重要作用。
        3.5剪力墙钢筋的合理设置
        在剪力墙结构中，配筋量较大，剪力墙配筋的合理配置是结构设计人员应考虑的重要问题之一。墙体配筋一般按结构计算，但部分墙体配筋按规范确定。在剪力墙配筋过程中，建议在满足结构计算的前提下，对剪力墙的水平、水平和竖向配筋进行调整，竖向配筋按墙内外设计，既能满足墙体承载力的要求，从而达到节约配筋材料的目的。
        3.6合理确定剪力墙结构的边缘构件
        剪力墙布置完成后，合理确定剪力墙边缘构件尤为重要。设置剪力墙边缘构件的目的是增加墙体的延性，提高耗能能力，进一步降低其他构件的抗震要求。剪力墙边缘构件一般是指剪力墙中的暗柱或端柱。暗柱一般位于墙肢平面的端部和转角处，以及剪力墙开大洞后洞口两侧。在剪力墙中设置边缘构件，不仅可以提高剪力墙的承载力，而且可以提高剪力墙的延性。
        4.结论
        综上所述，建筑结构的设计质量直接关系到整个建筑结构的安全稳定。为了提高设计的安全性和科学性，剪力墙结构的建筑结构设计人员在保证设计质量的基础上，充分考虑人们对建筑结构设计的实际需求，进而为人们设计出更加舒适美观的建筑空间。
参考文献
[1]许涛.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探究[J].建材发展导向（上），2021，19（1）：160-161.
[2]鲍小娟.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].建材发展导向（上），2020，18（2）：190.