論建筑結構設計中剪力墻結構設計的運用

1、<p>　　論建筑結構設計中剪力墻結構設計的運用</p><p>　　【摘要】：隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的剪力墻結構小高層住宅樓拔地而起，剪力墻主要承受地震作用與風荷載，其一般是由連梁、墻肢等構件組成，具有抵抗水平側移能力較強、側移變形相對較小、結構剛度與承載力較大的特點，本文就加強剪力墻優(yōu)化設計的問題的作了分析與研究。 </p><p>　　【關鍵詞】：建筑結構；剪力墻

2、；設計 </p><p>　　中圖分類號：TU3文獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　隨著社會經濟的迅速發(fā)展，人們對建筑工程設計提出了安全、經濟、適用三大要求，即建筑在保證安全的前提下，應不影響市場銷售情況和未來使用者的居住質量，盡可能滿足住宅經濟性適用性，剪力墻結構由于其側移小、抗側剛

3、度大和抗震性能好等特點，剪力墻結構被廣泛用于現(xiàn)代建筑中，目前，在國內的住宅建筑中，由于使用功能的要求，客房與居室多處采取小開間的結構形式，分隔墻相對較多，采用剪力墻結構不但可以將承重墻、分隔墻合二為一，而且具有較為理想的經濟性與實用性。但是國內現(xiàn)階段在剪力墻結構的設計中，尚存在一定的弊端與問題需要解決，不斷優(yōu)化其設計方法是十分重要的，且如何做好高層建筑剪力墻結構的優(yōu)化設計是結構設計人員需不斷探討的難題。 </p><

4、p>　　1.剪力墻結構布置及概念設計 </p><p>　　應沿主軸的方向或其他方向雙向或多向的布置剪力墻，盡量的拉對齊通。剪力墻的門窗洞口應上下對齊，成列的布置，成明確的墻肢和連梁，避免出現(xiàn)錯洞墻；從安全與經濟性方面考慮，剪力墻的間距不應當過于密集，側向剛度不適合過大，應讓兩個方向抗側剛度靠近；為減小扭轉效應，平面分布上要力求均勻 ，建筑物質心和剛度中心盡量接近?？蓪⑤^長的剪力墻分成若干均勻的獨立墻段，相

5、鄰獨立墻段間用弱的連梁或樓板連接起來，因為它的受剪脆性往往容易被破壞；高寬比大于2的剪力墻可以設計成彎曲破壞的延性剪力墻以避免脆性的剪切破壞；應用于住宅建筑的短肢剪力墻結構，既利于建筑布置，又可減輕結構自重。 </p><p>　　2．剪力墻結構設計的基本樣式 </p><p>　?。?）整體剪力墻，主要是指沒有門窗洞口或者只有少量很小洞口的剪力墻，在此類剪力墻設計中可以忽略洞口的存在。如

6、果各處門窗洞口的面積總和小于剪力墻側面積的15%，洞口間凈距、孔洞與墻邊之間的凈距大于洞口長邊尺寸，即屬于整體剪力墻，其主要用于支撐建筑的主體結構，是現(xiàn)代建筑結構工程的重要組成部分。 </p><p>　?。?）聯(lián)肢墻，主要是指在剪力墻上開有一列或者多列洞口，洞口的尺寸相對較大，而剪力墻的總體受力相當于通過洞口個連梁組成的一系列墻肢。聯(lián)肢墻是由多組連梁連接起來的特殊形式剪力墻，但是由于一般連梁的剛度小于墻肢的剛度

7、，所以，墻肢單獨的作用也就顯得尤為重要。 </p><p>　?。?）壁式框架，主要是指在聯(lián)肢墻中，洞口相對較大，使得墻肢的剛度明顯減弱，而連梁的剛度則相對較強，剪力墻的受力特性接近于框架。與框架結構梁柱相比，剪力墻的厚度較小?？蚣艚Y構建筑中，壁式框架剪力墻可以單獨設置，也可以利用樓梯間、電梯井及管道井等墻體，在各類房屋建筑中得到了廣泛的應用。 </p><p>　　3.剪力墻結構方案的選

8、擇 </p><p>　　建筑剪力墻的設計方案有很多種，在確保建筑工程結構安全的前提下，應該選用合適的結構形式，達到最大限度地降低工程的造價。尤其是在初步設計階段，應該選擇合適的剪力墻結構體系，選用恰合適的建筑材料、當?shù)臉嫾孛娉叽?，這都將在很大程度上降低工程造價。 </p><p>　　層數(shù)較少的建筑可以采用短肢剪力墻結構體系，對于層數(shù)在20層以下的住宅建筑若采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結構，由

9、于墻體多為構造配筋，各墻肢的實際軸壓又一般會比計算值偏小，就會導致墻體的承載力不能充分發(fā)揮出來，而采用短肢剪力墻結構，就可以很好地解決這些問題，在7度區(qū)層數(shù)小于20層的高層住宅建筑采用短肢剪力墻結構可以將結構頂點周期、位移、水平地震剪力等控制在合理范圍以內，將部分的混凝土墻用磚墻替換，減輕墻體自重，既加大了結構的延性，提高結構的抗震性也使得工程費用隨之降低。當建筑物的層數(shù)超過20層時，最好還是采用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結構，層數(shù)過大的建筑結構

10、中若再采用短肢剪力墻結構，那么就會使得結構剛度不夠，結構底部的剪力系數(shù)也會較低，層間位移與頂點的位移值就很有可能超出規(guī)范要求，結構的安全性偏低。 </p><p>　　在框支剪力墻高層建筑結構中，上部結構其實也可以采取短肢剪力墻結構?？蛑Ъ袅Y構中，為了降低上下層的剛度變化，采用適當減少剪力墻剛度的短肢剪力墻結構，比加大下層剛度的方法，明顯具有良好的經濟效益。 </p><p>　　4．

11、剪力墻結構的優(yōu)化設計措施 </p><p>　　4.1合理應用剪力墻結構設計理念與計算方法 </p><p>　　在剪力墻結構設計中，必須選擇合理的設計方案，這是保證建筑主體結構質量的重要環(huán)節(jié)。剪力墻結構處于受彎工作狀態(tài)時才能有展現(xiàn)良好的延性，所以，剪力墻的形式應以高細為主，如果剪力墻過長，可能形成低寬剪力墻，由于剪力墻呈現(xiàn)為脆性，難以滿足抗震要求。因此，在剪力墻結構設計中，必須經過精確的

12、計算，雖然國內在設計工作中已經基本實現(xiàn)了計算機代替人工操作，但是在部分環(huán)節(jié)的計算中仍需依靠設計人員豐富的工作經驗予以解決。目前，在國內外應用剪力墻結構設計軟件中，尚缺少專業(yè)的結構計算軟件，為了提高結構設計工作的效率與質量，設計人員應在合理應用現(xiàn)代設計與計算工具的同時，結合自己的觀念與經驗進行雙重判定。在剪力墻結構的優(yōu)化設計中，在相關構件的實際計算中，為了保證計算結果的可靠性，必要時可以采取結構試驗。例如：在剪力墻的邊緣構造設計中，計算分

13、析表明增加墻肢截面兩端的翼緣可以明顯提高其延性，但是結構試驗則表明與工字形、槽形截面剪力墻相比，矩形截面剪力墻的延性相對較差，由此可見，在剪力墻結構設計中，不但要合理應用相關理念與計算結果，而且要注重結合試驗結果進行設計方案的優(yōu)化處理，從而提高其可行性。 </p><p>　　4.2有效提升建筑整體結構性能 </p><p>　　剪力墻結構的根本作用是防震，在設計優(yōu)化過程中則要堅持簡單、規(guī)

14、則的基本原則，以減少發(fā)生地震時對于剪力墻結構的抗壓作用。在剪力墻結構設計中，應注意結構受力情況明確，避免在地震或者其他災難時出現(xiàn)局部結構受力不勻稱的情況，有效控制危害性。在剪力墻結構的設計中，應盡量減少結構的薄弱部位，避免結構的局部能力較弱。在剪力墻結構設計的同時，應結合設計人員以往的工作經驗及相關技術參數(shù)，準確分析可能產生薄弱的部位，認真進行設計方案的修訂，并且采取相應的技術措施，以提高結構的總體抗震能力。 </p>&

15、lt;p>　　4.3基礎方案與承重構件的優(yōu)化設計 </p><p>　　在剪力墻結構基礎方案設計中，設計人員應特別重視實地考察，尤其是對于各方面可能出現(xiàn)的質量隱患與安全問題，必須及時進行處理。剪力墻結構的基礎設計方案應根據(jù)工程項目地質與水文條件，各項工藝、技術指標與相鄰建筑的分布狀態(tài)要進行科學、合理的規(guī)劃，以最大限度發(fā)揮基礎方案的實際作用，設計人員應盡量在原基礎上進行相應的修訂與整改。設計人員在進行實地考察

16、后，應按照相關標準與規(guī)范進行承重構件的設計和選擇，其根本目的是確保建筑主體結構的安全性、可靠性。例如：在剪力墻承重構件的設計中，必須考慮到墻體配筋率的問題，在國內現(xiàn)階段執(zhí)行的相關標準中明確指出：抗震等級為一、二、三級的剪力墻中，豎向與水平分布筋的最小配筋率應≥0.25%，而部分框支剪力墻的底部加強部位實際配筋率則要≥0.3%。與上世紀80年代相比，現(xiàn)在規(guī)定的配筋率已經明顯提高，而且基本實現(xiàn)了與國外建筑行業(yè)要求的配筋率接軌，所以，在剪力墻

17、結構設計工作中，設計人員在基礎方案與承重構件的優(yōu)化設計中，必須注重相關標準與工藝參數(shù)的合理選用，特別是要符合國家建筑主管部門出臺的最新設計標準，以保證設計方案通過審核。 </p><p><b>　　結語 </b></p><p>　　綜上所述，在進行高層建筑結構中剪力墻結構設計時，應綜合考慮各方面的影響因素與制約條件，充分發(fā)揮結構抗側剛度大外觀簡潔等優(yōu)點的同時，又能

18、將工程造價降至最低，從而促進其設計工作的不斷優(yōu)化。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]苗強.高層建筑剪力墻結構的特性分析.[J],科技傳播,2010,(19) </p><p>　　[4]唐凌.關于剪力墻設計的概念及思路[J].山西建筑，2008，(30). </p><p>