建筑结构工程中剪力墙结构的应用分析

建筑结构工程中剪力墙结构的应用分析

郑玉静

身份证号： 13112519820830****

摘要：随着城市可用土地面积的缩小，城市建筑大都采用高层建筑，剪力墙结构在高层建筑中表现出较好稳定性及良好的抗震性能，使得剪力墙结构在高层建筑结构中的应用较为广泛。剪力墙结构的平面墙厚相同，且室内不存在突出的框架柱，不仅可以提升建筑结构的稳定性，还可以提升建筑的空间利用率，具备显著的经济效益及生产效益。因此，对于剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究是很有必要的。

关键词：剪力墙；高层建筑；结构设计

引言随着不断扩大的我国的城市化的建设，带动了建筑业的不断发展，居民居住的房产需求量也在不断的增加，尤其是高层建筑的发展，高层剪力墙的结构不仅能够保证相关结构的安全性，还可以使得室内的空间更加的合理，因此，很多的建筑结构中多数都采用了剪力墙的结构，保证剪力墙结构设计的合理性，可以从根本上保证人们对建筑的要求，并且保证建筑企业的经济效益和社会效益。

1剪力墙结构分析

1.1剪力墙结构的定义

剪力墙结构主要是指建筑房屋中通过钢筋混凝土剪力墙代替梁柱，用于承载风负荷以及地震作用等多种水平荷载。剪力墙结构的应用能够显著提升建筑结构的承载能力以及抗侧刚度。就目前的建筑水平而言，我国应用较为广泛的建筑结构有剪力墙结构、框架结构以及框架剪力墙等结构形式。和其他结构进行比较，剪力墙结构使用的钢材相对较少，而且具备更为优异的抗震性能以及抗侧刚度，可以有效提升建筑的稳定性。在剪力墙结构研究越来越深入的背景下，剪力墙结构的施工工艺也越来越成熟。

1.2剪力墙的分类

在实际的建筑结构设计中，常用的剪力墙包括一般剪力墙，短肢剪力墙，小开洞剪力墙以及联肢墙等多个类型。①一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8；②短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。③小开口剪力墙，就是在剪力墙上设置小洞口，开洞面积不超过墙体面积的16%，洞口高度不大于1/3层高，洞口至墙边的净距大于等于1/3墙肢长度，这种剪力墙可以忽略洞口对墙体的影响，近似于整体剪力墙，变形以弯曲型为主。设计人员需要根据实际的建筑工程需求，选择相应的剪力墙类型。

2剪力墙结构设计的重点

2.1选择科学的设计方法

为了更好地保证建筑工程中剪力墙结构设计的合理性，在设计过程中，需要掌握几个设计重点：设计人员要选择科学合理的概念设计方法，从而更好地保证设计方案的合理性。在设计过程中，为了更好地保证设计的准确性，设计人员应借助计算机技术进行准确的数据计算，从而更好地保证剪力墙的安全性和稳定性。

2.2选择合理的布局结构

要保证剪力墙结构设计的合理性，在设计过程中，设计人员要选择合理的布局结构，在结构设计中剪力墙最好沿主轴方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度不宜相差过大，一般可控制两个方向的计算指标（周期、层间位移等）相比不小于80%。不应采用仅单向有墙的结构布置，增强房屋在两个方向上的抗侧刚度，剪力墙平面布置本着尽可能均匀对称的原则，使剪力墙结构的刚度中心和质量中心尽量重合，从而减小扭转效应，以更好地提高剪力墙的抗震性能。剪力墙宜自下到上连续布置，避免刚度突变，对于建筑功能等原因造成的竖向构件不连续导致刚度突变等问题可以通过加厚墙体和提高砼强度等级的方法，使结构在竖向上刚度趋于均匀。剪力墙洞口应进行结构的规则性处理，剪力墙的门窗洞口宜上下对齐，成列布置形成明确的墙肢和连梁。

2.3合理处理剪力墙的延性

剪力墙结构必须具备延性，优化剪力墙的高宽比能够使房屋在地震中的延性得到提升，实际工程中剪力墙的长度应基本均匀，墙肢长度不应相差过大，以使剪力墙墙肢受力均匀，当墙肢长度较长时，为避免剪力墙的脆性及剪切破坏，使剪力墙具有一定的延性，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的联肢墙，应使剪力墙的总高度与墙段长度之比不小于3。而对洞口连梁宜采用约束弯矩较小、跨高比较大的连梁，使连梁具有适当的刚度并具有足够的耗能能力，（一般取连梁的跨高比在2.5~5之间）连梁的刚度过大或过小都不是最好的选择。进行建筑工程剪力墙结构设计时，设计人员不但要保证墙体的承载能力要满足规范要求，更要保证剪力墙具有良好的延性，通过足够的塑性变形，消耗地震能量，确保结构在强震作用下不会因为变形能力和耗能能力不足而破坏倒塌。

3剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

1）明确墙肢长度，剪力墙结构处于受弯工作状态时才能表现出良好的延性，所以剪力墙的形式应以高细为主，如果剪力墙过长，可能形成低宽剪力墙，由于低宽剪力墙呈现脆性，难以满足抗震要求。因此设计人员需要明确墙肢长度，通过合理墙肢长度的设计，保障剪力墙的延性。2）明确墙体受力状况，从本质角度而言，剪力墙属于竖向构件，会受到多个方向的应力，因此，在剪力墙结构设计中，设计人员需要对墙体的受力状况进行分析，主要分析剪力墙水平、垂直方向上的作用力以及墙体的整体结构作用力，一般情况下主要验算平面内的偏压、偏拉、斜截面受剪承载力，当平面外有较大弯矩时，也应验算平面外轴心受压承载力。若墙体所受负荷作用比较集中且大，还应计算出局部受压承载力，保障剪力墙结构设计的正确性。3）明确墙体厚度，剪力墙结构的墙体厚度在相关标准规范中有明确的规定。以短肢剪力墙为例，其底部加强部位的厚度不应小于200mm，其他部位的厚度不应小于180mm。与此同时，设计人员需要考虑到剪力墙结构的刚度变化，通过阶段变化的方式进行剪力墙结构的墙体厚度设计。一般来说，剪力墙墙体厚度的变化范围需要控制在50-100mm的范围内，以此保障剪力墙结构墙体的均匀性。另外，如果在设计过程中出现混凝土强度等级变化和墙体厚度变化，设计人员应该错开楼层分别设置，以此提升剪力墙结构的均匀性。1.减小连梁的截面高度，降低梁的剪跨比，减少对剪切变形的敏感，注意截面减小后的结构应能满足结构的水平位移限值的要求调整后仍不符合承载力要求，可按连梁截面的最大剪压比限值确定剪力，然后按“强剪弱弯”的要求，配置相应的纵向钢筋，并减小该连梁刚度，重新计算主体结构，重算后的剪力不超限，再根据此结果对墙体进行包络设计。合理的连梁设计能够发挥其塑性变形能力，消耗地震能量，有效减轻主体结构的破坏。

结语

综上所述，剪力墙结构在建筑结构设计中应用非常广泛，设计人员需要保障其结构的合理性。通过本文分析可知，设计人员需要合理设计剪力墙结构的墙肢长度、墙体受力状况及墙体厚度，合理配置墙身配筋、合理设计边缘构件，做好连梁设计，并应用先进的软件对剪力墙结构相关数据进行分析，保障剪力墙结构数据分析的准确性，为剪力墙结构设计提供准确参考依据。剪力墙结构设计需要按照一定原则和标准进行，对涉及到各方面的设计要点综合考虑分析，保证剪力墙结构安全可靠的基础上，同时做到经济美观实用，使剪力墙结构在建筑行业中发挥更大的作用。

参考文献：

[1]李彬.高层建筑剪力墙结构中剪力墙布置优化研究[D].赣州：江西理工大学，2018.

[2]杨现东.高层建筑剪力墙结构优化设计研究[J].四川建材，2016，42（2）：47-48.