王盛达1 王鹤2
浙江省宁波市房屋建筑设计研究院有限公司
浙江省宁波市 315000
摘要：建筑结构设计在建筑施工过程中是非常重要的，剪力墙结构具有着抗侧刚度大、侧移小、抗震性能高的特点，在建筑结构设计中得到广泛的应用，特别是在高层建筑物的结构设计中。在进行具体的设计中，结构工程师会根据相关的规定对剪力墙的位置、截面形状、截面尺寸进行合理的确定。本篇文章将为大家介绍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；原则；应用
引言：通常情况下，在进行结构设计中会出现一些保守、设计不合理的情况，这就会出现成本浪费和结构安全性低的情况。人们对于建筑结构设计的要求在不断提高，传统的建筑结构设计方式已经不能满足人们的需要。剪力墙结构不但能够保证建筑结构的安全性、可靠性，还能有效的进行室内空间的合理布局，在进行高层建筑设计中，剪力墙结构的应用越来越广泛，与框剪结构的刚度、内力进行对比，剪力墙的荷载会更加均匀合理。这就使建筑设计取得很好的功能效果，也节省了投入成本。
1、剪力墙结构设计的原则
1.1剪力墙的厚度比较小，但是高度较高，宽度也比较大，几何特征像板，在受力形态上与柱接近，其与柱的区别是肢长与厚度的比值，当剪力墙肢长与厚度的比值≤3时，可以按柱的方式进行设计，当比值大于3小于5时可以按照异形柱进行设计，属于双向受压构件。
1.2剪力墙中，墙是平面构件，承受的力包括水平作用的力、竖向压力、弯矩；当轴力、弯矩、剪力复合后，剪力墙承受的水平力就像地震和风载力作用下的悬梁承受的力，不但要满足一定的刚度需求，还要满足非弹性变形反复循环的延性，当能量耗散时要满足控制结构裂而不倒的性能。剪力墙的墙肢一定要具备方墙体发生脆性剪切破坏时，要具备延性弯曲型。
1.3剪力墙具有着平面刚度强、承载力大，平面外刚度较弱、承载力较小的特点。如果剪力墙与平面外方向的梁进行连接，会导致墙肢平面外出现弯矩，通常情况下是不进行墙体平面外刚度和承载力的验算的。所以要尽可能避免在平面外进行梁的搭接，如果是在无法避免，要按照相关的规范进行搭建，保证剪力墙平面外的安全性。
1.4 进行剪力墙设计计算时，要将水平与竖向作用的例进行结构整体分析。计算出内力后按照偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面承载力的计算。当剪力墙受到较大的荷载时，要增加对局部受压承受力的验算。在剪力墙承载力计算中，
对带翼墙的计算宽度按以下情况取小值：剪力墙之间的间距；门窗洞口之间的翼缘宽度；墙肢总高度的1/10；剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。
2、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
2.1剪力墙合理定位
剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置；对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。1)对一般的矩形、L形、T形等平面则沿着两条轴线的方向进行布置。2)对于部分j角形平面、Y形平面则可以沿其三个轴线方向布置。3)对正多边形，圆形及弧形平面可沿径向及环向布置。总之剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。
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2.2剪力墙厚度确定
《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如文献f“：按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度．底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1／16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的l/20，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1／20，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1／25，且不应小于180mm。”
2.3剪力墙中大墙肢处理
剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙(高宽比大于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的高宽比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，存在较少的长度大于8m的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分由这些大墙肢来承受。在发生地震特别是超烈度等强烈震动时，最容易受到破坏的便是这些大墙肢。小墙肢因没有足够的配筋，使整个墙面结构会受到全面破坏结构。为避免这种不利现象的发生，对于超过8m的墙肢长度，可以采取以下两种处理方法：①开施工洞：歼施工洞即在施工时墙上留洞，完工时砌填填充墙，把长墙肢分成短墙肢。②开计算洞：是指在进行结构计算时设有洞，开始施工时仍为混凝土墙。这种方式可以加强其它小墙肢的配筋能力，主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的项目。
2.4约束边缘构件箍筋的设置
约束边缘构件分为“阴影部分”和“非阴影部分”，对于“阴影部分”规范中对竖向钢筋和箍筋或拉筋的配置都有较明确的要求，设计中易于理解和执行。但对于“非阴影部分”仅规定其箍筋配箍特征值为“阴影部分”配箍特征值的一半，但箍筋或托筋沿竖向的间距及竖向钢筋应如何配置并未做出具体规定，因此，目前在工程设计中做法比较混乱。而竖向钢筋可在箍筋交叉点处按剪力墙竖向分布筋直径设置。同时还应注意，为了充分发挥约束边缘构件的作用，在剪力墙边缘构件范围内箍筋的长短边之比不宜大于3，相邻两个箍筋之间宜相互搭接l，3箍筋长边的长度。
2.5剪力墙墙身钢筋的分布及构造要求
《高规》中规定一般剪力墙竖向和水平分布筋的配筋率，在一、二、三级抗震下设计时不应低于0．25％，而对于四级抗震设汁和非抗震设计时则不应低于O．20%。按照这一原则，笔者设计的位于9度区的一级抗震剪力墙，墙身分布钢筋配筋率必须大于0．25％。同时应注意这个配筋率是指“水平配筋率+垂直配筋率”的总称，具体在《混凝土结构设计规范》中也有具体条款规定。
2.6剪力墙连梁超筋的处理
剪力墙结构设计中连梁超筋是一种常见现象。连梁的超筋，实质是剪力不满足剪压比要求。连梁易超筋的部位，一般剪力墙结构中，在总高度的1／3左右的楼层；平面中当墙段较长时，多在其中部的连梁；某墙段中墙肢截面高度大小悬殊不均匀时，在墙肢处连梁易超筋。剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，当剪力墙连梁不满足连梁的尺寸要求时，《高规》7．2．25条给出了如下处理方法：
(1)减小连梁的截面高度。(2)抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。(3)当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连梁不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋计算。当第l、2种措施不能解决问题时，可采用第3种措施来处理，即假定连梁在大震下破坏，不再约束墙肢。
结束语：由此可见，在进行剪力墙结构设计中，即要保证剪力墙具备较强的刚度、简洁的外观，又要克服其自身结构存在的缺点和不足，而这些都取决于设计，设计过程中要将各种因素进行综合的考虑，设计人员要善于运用新的设计理念、设计技术和设计标准，不断总结经验和积累，进而不断的进行剪力墙结构设计的优化，更好的满足于建筑设计需求。
参考文献
[1] 高层建筑中剪力墙结构的优化设计[J]. 秦文智. 工程经济. 2015(03)
[2] 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J]. 赵铸. 低碳世界. 2017(34)
[3] 试析建筑结构设计中剪力墙结构设计[J]. 李天宇. 建材与装饰. 2017(52)
论文作者:王盛达1 王鹤2
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月下
论文发表时间:2018/11/1
标签：剪力墙论文; 结构设计论文; 结构论文; 刚度论文; 截面论文; 不应论文; 平面论文; 《中国住宅设施》2018年2月下论文;