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1、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究摘要：随着经济的快速变革，建筑行业也如火如荼地进行，赶上一个大好的时代。各种建筑结构设计方法，渗透着工程师们的大脑。而具有良好刚度和抗震性能的的剪力墙结构，无疑是当中应用最广泛的明星。然而，在实际应用当中，结构设计师们大多凭借自己的经验，没有统一的标准和设计原则，给建筑设计带来一定的挑战。本文对剪力墙结构设计概述、特点及设计原则进行分析，以对需要的设计师提供借鉴。关键词：剪力墙；结构设计；应用人们生活质量的提高，给建筑设计师们带来了新的挑战。不仅需要美观的建筑外表，对建筑的安全性，环保性，经济性提出了更高的要求。剪力墙结构设计提高了建筑的稳定性，不管是竖向
2、载荷还是水平作用，其抗弯性能都大大提高。因此，剪力墙结构设计在建筑结构设计中广泛应用。采用和建筑相符合的剪力墙结构具有非常现实的意义。1.剪力墙结构概述1.1 剪力墙结构概念在建筑结构设计过程中，设计师们为了避免地震和风荷载在水平以及竖直方向力的损害，通过使用钢筋混凝土墙板来抵抗这两种力，来顶替框架结构所设计的梁柱支撑，我们把这种在现阶段司空见惯的建筑结构称之为剪力墙结构。1.2 剪力墙结构特点1）剪力墙结构和楼板以及墙体结合成一体的受力结构，抵挡各方向载荷，但其缺陷是不可以拆除和破坏。2）剪力墙结构具有很好的刚度和性能。3）剪力墙结构设计能把承载的各个方向剪力转移集中在墙体下部。1.3 剪力
3、墙结构分类1）整体剪力墙：门窗洞口剪力墙侧面积 15%的墙体称之为整体剪力墙。其截面正应力在水平载荷作用下呈直线分布。在整个墙肢高度上，弯矩图通常情况不会产生弯点。2）整体小开口剪力墙：整体小开口剪力墙具有小开口，往往门窗洞口剪力墙侧面积 15%的墙体，所以在变形和受力曲线图中，这种剪力墙往往呈现弯曲形。3）双肢及多肢剪力墙：如果一个或多个成列分布的洞口呈现在墙面上，那这种剪力墙称之为双肢及多肢剪力墙。从连梁约束方面来看，墙肢局部可能会表现出较大的弯曲，正应力分布曲线图会偏离分布直线。4）壁式框架剪力墙：在高层建筑中多用洞口数量多、尺寸大的壁式框架剪力墙。其受力分析和框架结构十分类似，在墙肢局
4、部可能会表现出弯曲。1.4 剪力墙结构和框架结构的区别框架结构由梁以及柱组成的载重的结构。主梁和柱构成的平面框架再联系梁而形成框架体系。其最大特点就是承重的构件和围护构件各司其职，十分灵活。在钢和钢筋混凝土出现后，框架结构迅速发展。框架结构的纵横双向布置就是在建筑的纵横方向上都布置了承重框架，这种设计的结构整体刚度好，是地震设防主要方案之一。剪力墙结构则通过建筑的内外墙做成剪力墙来承受竖直和水平荷载的设计结构。剪力墙通常为钢筋混凝土制成，其高和宽可以和整栋建筑相同。因为剪力墙主要承受水平荷载，受力弯曲，我们也称为之为费力墙。剪力墙结构变形小，同时达到承重和维护的目的，在国外也很流行。在不同情形
5、下，我们可以对他们进行合理的选择，达到我们设计所需要的目的。2.剪力墙布置原则2.1 布置方向双向和多向布置，是工程师设计剪力墙最好的布置方法。沿着主轴方向，并保持一致尤为重要。若剪力墙方向不一，则连接起来，以避免对直和拉通。在抗震设计中，保持和主轴方向一致更为重要，绝不能出现单一墙面，而其他方向没有墙。只有这样，剪力墙才能发挥它应有的价值。2.2 布置连续性在竖直方向上，剪力墙要做到上下连续，否则容易发生刚度突变。剪力墙刚度突变导致建筑发生侧移，将失去原先设计的维护建筑结构的目的。工程师可以考虑在墙体高度方向上，应用等级更高的混凝土，或者加厚墙体。2.3 避免密集剪力墙应避免密集设计，保持和
6、结构相适应的刚度。若侧向刚度太大，其墙体本身的重力会增加，而且地震发生时产生的强大震力也会加大建筑倒塌的可能。2.4 上下对齐洞口和门窗在剪力墙上要成列分布、上下整齐。为了保证剪力墙结构具有良好刚度和抗震性能，设计的过程中，避免错墙洞，否则会发生变形。3.剪力墙结构设计优化3.1 合理选择结构方案在楼层数低于二十层的建筑物，短肢剪力墙存在的结构洞降低自身重量，充分发挥着其承受载荷的能力，从经济上考虑，降低了工程成本。选择短肢剪力墙就比传统的现浇剪力墙就有着更具竞争力的优势。在楼层数高于二十层的建筑物，选择传统的现浇剪力墙就比短肢剪力墙有着更具竞争力的优势。因为，较高的建筑物采用短肢剪力墙，其剪
7、力参数和结构顶点位移就难以控制，会超过规范所要求的值，影响结构安全性。3.2 合理配置暗柱钢筋暗柱等边缘构件具有消耗地震波的功能，所以规范对剪力墙必须设置暗柱进行规定，就是为了满足抗震要求。工程师要提高整体结构的稳定，可以选择抗拉能力较大的边缘件。3.3 连梁设计连梁是由于在高建筑的剪力墙结构中，开间不大或墙足够长时，开洞所造成的。如果两墙肢之间的连梁，存在比较小的跨高时，容易出现抗剪超限。我们可以通过一下方式解决：1） 通过改变连梁的高和宽，来增大连梁的横截面积。使得抗剪力提高。2） 在计算连梁刚度时，人为调整参数配比，来计算配筋内力。3） 可以通过设置交叉暗撑、双连梁和多连梁等方式增强受载
8、能力。3.4 墙肢的选择墙肢的长度和厚度在设计中需要引起重视。一般墙肢长度不超过 8 米，下跨高比则大于 6。如果长度太大，将会影响剪力墙的寿命，又长又高会表现出墙肢的脆性，不利于抗震的预防。为了保证剪力墙的稳定性，墙体的厚度也应格外重视。填充墙厚度在 200mm，一般剪力墙也应保持在 200mm。当然，设计情况还应根据科学的设计方法，具体情况具体分析。3.5 控制剪力墙数量剪力墙结构设计是提高了建筑的稳定性，承受竖向和水平载荷。然而，剪力墙数量并不是越多越好。工程师为建筑物减轻重量，提高它的抗震能力，应控制剪力墙数量，只要保持对称和均匀，设置一定数量的剪力墙便可。3.6 其他设计优化剪力墙结
9、构设计是为建筑物服务的，是提供可靠支撑的源泉。我们不能一味为了经济效益，而对剪力墙偷工减料。我们可以通过优化设计，科学的方法，在满足要求的条件下，对剪力墙的用料进行降低等级，和设计的建筑物相匹配。在保证建筑物安全的前提下，充分发挥剪力墙最大的效益。比如将剪力墙里的钢含量控制在标准的范围内，设计出合理工程造价的建筑物。也符合政策倡导的节能增效。4 结语随着国民经济的快速飞跃，给建筑市场带来了良好的契机，建筑结构设计也在快速地发展。因剪力墙结构具有良好的抗侧刚度和抗震特性，不管在多层建筑还是各类建筑结构中，都有着广泛的应用。做好剪力墙的结构分析与设计，正确掌握剪力墙设计理论，需要科学的设计水平，对
10、建筑工程师的工作态度和认真负责也极具充满考验。设计员们应具备创新意识，通过经验的交流和分享，互相学习，共同进步。从而进一步推动建筑结构设计的质量水平发展和整个行业的推进。参考文献：1付艳强. 论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用J. 科技风,2014,01:142-143.2宋士忠. 解析建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用J. 四川建材,2014,02:76-77.3许晓冬. 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析J. 黑龙江科技信息,2014,23:251.4宁曙伟. 刍议建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用J. 中华民居(下旬刊),2014,08:81-82.5景毅. 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用研究J. 门窗,2014,09:196.6张月军,郑伟. 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探析J. 科技展望,2015,12:16.7吴刚锋. 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析J. 企业技术开发,2015,07:76-77+94.
