1、剪力墙结构在建筑结构设计中的作用【摘要】随着科学技术的进步和人们生产生活方式的改变，人们对建筑结构设计的要求也越来越高，随着建筑结构设计理论的逐渐完善，剪力墙结构凭借着康侧刚度大，可以有效的减少侧移，建筑结构抗震性能很好，可以保证建筑的安稳和稳定性，因此，在建筑结构设计中被广泛的推广运用，为我做的经济发展和人们生活质量的改善提供了强大的动力。因此，文章在此分析了剪力墙结构在建筑结构设计中的作用。 【关键词】剪力墙结构 建筑 结构设计 作用 中图分类号：TU318 文献标识码：A 剪力墙结构由于其抗侧刚度大、侧移小和抗震性能好等特点，被广泛用于现代建筑结构设计中，尤其是高层建筑的结构设计。但在其
2、结构设计的过程中可能会存在设计偏于保守等现象或设计不合理等情况，造成一定的浪费或结构安全性不够等。因此在当前情况下有效做好剪力墙结构的设计，对于建筑结构的整体稳定性而言，存在着其现实的研究意义。 一、剪力墙结构概述 剪力墙又称抗风墙或抗震墙、结构墙。房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体，在高层建筑结构不应采用全部剪力墙的剪力墙结构；剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙） ，形成剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。抗震设计时，墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的 50%。当墙较少时，如墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总
3、底部地震倾覆力矩的 15%40%，则可以按普通剪力墙结构设计下限规范规定，用户可以灵活掌握如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。 剪力墙结构设计的基本原则 既要满足刚度要求又要具有很强的变形性能和延性。剪力墙结构中，墙体会承受多方面的力度，既有水平剪力和弯矩，还承担竖向压力；在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，因此，设计时候一般都是设计为延性弯曲型。既可以增加抗震性能，又可以防治脆性剪切造成破坏。 剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其肢长与厚度的比值，当比值3 时可按柱设计，当比值在 3 到 5 之间时
4、可视为为异形柱，按双向受压构件设计。 剪力墙在设计时候要尽量避免平面外搭接，实在避免不了时应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。 墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。 三、剪力墙结构设计的优缺点 随着建筑行业的科技含量不断提高，在剪力墙的制作方面也加入了更多新的材料和工艺，这是随着人们对于建筑空间的稳定性以及舒适性的要求越来越高而不断与之相适应的。在建筑梁板架构中，梁体通常是暴露在建筑外端的，如果采用吊顶的方法对梁体进行遮挡，直接会影响到楼层空间的实际高度，使
5、建筑物内部是舒适感下降。剪力墙与楼板之间的配合能够解决空间压迫问题，使楼层之间的高度间距不会改变。剪力墙在高层房屋空间设计中除了不会减少现有的高度空间的功能之外，还具有很好的纵向重力承载能力，另外，剪力墙还具有横向平衡作用力，可以间接增强建筑物的整体框架结构的稳定性，确保建筑物具有良好的抗震性能。 此外，剪力墙在高层建筑的使用中也有部分缺陷，如高层建筑楼层之间的自重过大，需要对楼层的上下结构分别进行受力分析，要求建筑物基础稳定性达到一定的标准。另外，剪力墙作为建筑物的主要分割墙体时，并不能完全按照建筑物内的空间功能区分对建筑物进行完全分割，因此在建筑物内部设计中表现出灵活性较差的特点，尤其在诸
6、如写字楼、商场一类的大空间公共场所建筑中不适宜应用。 四、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用 1、框架剪力墙结构。框架剪力墙结构指荷载由框架和剪力墙共同承担，根据框架部分承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的比值，采用的设计方法不同。这种结构形式主要适用于局部大空间的建筑结构当中，采用剪力墙与框架互相结合的一种结构方式，如果是局部大空间的建筑，可以采用框架结构来承担建筑大空间的部分，同时又可以充分利用剪力墙的自身特点，在一定程度上提高建筑物的抗侧能力，这样才能够满足高层建筑物大空间的需求。 2、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
7、单向有墙的结构布置形式。从基本来讲其应当从以下三个方面进行优化。首先对于一般的矩形、L 形、T 形等平面，则沿着两条轴线的方向进行布置。其次对于部分 j 角形平面、Y 形平面，可以沿其三个轴线方向布置。再者对于正多边形，圆形及弧形平面，可以沿径向及环向布置。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。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，
8、可以选用经验公式 T=(005006)n，其中 n 为结构层数。公式计算出来的 T1 值与搭模计算的周期 T2 相比较TIT2 则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。 3、短肢剪力墙的轴力设计值和剪力设计值。短肢剪力墙的受力主要来源于竖向荷载，其次则是水平荷载，短肢剪力墙在重力荷载代表值影响下形成的轴力设计值的轴压比，抗震等级达一、二、三级后通常要分别控制在 0.5、0.6、0.7。有的短肢剪力墙没有翼缘、端柱如：一字形的短肢剪力墙，忧郁延性达不到要求，其轴压比限值需做出降低调整，需减小 0.1，短肢剪力墙的抗震等级需尽可能高级点，这样做
9、的主要作用是为了在构造上对短肢剪力墙的延性加以调整。在设计短肢剪力墙的剪力过程中，处理要对底部结构进行调整外，还要顾及至 其它结构层，一、二级抗震等级轴压比需乘以增大系数 1.4 和 1.2，这样做的好处是为了防止短肢剪力墙受到太大的损坏。 4、合理应用剪力墙结构设计理念与计算方法。在剪力墙结构设计中，必须选择合理的设计方案，这是保证建筑主体结构质量的重要环节。剪力墙结构处于受弯工作状态时才能有展现良好的延性，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，由于剪力墙呈现为脆性，难以满足抗震要求。因此，在剪力墙结构设计中，必须经过精确的计算，虽然国内在设计工作中已经基本实现
10、了计算机代替人工操作，但是在部分环节的计算中仍需依靠设计人员丰富的工作经验予以解决。 为了加强我国剪力墙结构设计的深入应用，需要充分利用国际国内两个市场，两种资源来提高我国剪力墙结构在具体施工中的技术以及设备，同时在引进国外先进的管理经验，也要聘请国外的专业才人，这样才能够真正的将那些先进的思想和文化转化为我们自己的知识。除此之外还需要加强我国建筑单位的职责规范，坚决避免那些本应该使用剪力墙结构，但是为了降低成本而减少材料或者是标准的行为发生，进一步规范我国的建筑市场。 参考文献： 1 李松.中高层住宅中的框架剪力墙结构优化设计研究D. 武汉理工大学 2006 2 徐娜.框架-剪力墙结构中剪力墙刚度的优化D. 南京理工大学 2005 3 冯宏团.框剪结构的剪力墙优化研究D. 西安理工大学 2005 4 孟焕陵,沈蒲生.均布荷载及集中荷载作用下框-剪结构中剪力墙的合理数量J. 华中科技大学学报(城市科学版). 2004(01) 5 黄世敏,魏琏,程绍革,衣洪建,赵斌.地震区框架-剪力墙结构最优剪力墙数量的研究J. 工程抗震. 2003(01) 6 穆翠玲,王文俊,陈存恩.框剪结构抗震剪力墙数量的优化准则证明J. 世界地震工程. 2003(01)
