1、1试议剪力墙结构在建筑结构设计中的应用摘要:文章介绍了剪力墙结构在建筑结构设计中的应用，重点介绍了其中的中的基本原则和其中的相关问题和解决措施.为今后剪力墙结构在建筑结构设计做了很好的借鉴。 关键词:剪力墙结构;建筑结构设计;应用 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 由于剪力墙结构具有抗侧刚度大,侧移小和抗震性能好等一系列的特点, 因此被广泛地运用于许多不同的建筑结构设计中, 特别是在高层建筑的结构设计中, 更是屡见不鲜。但是在设计中, 对剪力墙位置的具体布置以及尺寸等是否与实际相符, 目前为止还没有相关的明文规定,这项工作通常都是由该建筑的结构设计师根据以往的实践经验
2、来进行的。因此, 在进行建筑结构设计中难免会出现一些问题, 从而造成一定的影响。2 剪力墙结构设计中的基本原则 (1) 剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小, 而平面内承载力及刚度都相对很大。 当平面外方向的梁与剪力墙连接时, 会产生墙肢平面外弯矩, 而通常情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。所以应尽量避免平面外搭接, 如果避免不了则应按规范采取相应措施, 以保证剪力墙2平面外安全。 (2)关于调整剪力墙连梁超限的原则。剪力墙连梁的跨高比应大于等于 2. 5, 对于跨高比小于 Zj 的连梁比较容易出现弯矩和剪力超过规范限值的情况。 高规规定跨高比大于等于 5 的连梁应按框架梁进行结构设计。即不
3、应折减跨高比大于等于 5 的连梁刚度。而跨高比在 5 一 6 之间时, 若不折减连梁刚度则也容易出现弯矩或剪力超限。 若在实际工程设计中能充分利用该条文, 则对节省工程造价具有非常明显的影响。 (3)在剪力墙结构设计时, 主要是沿着主轴的方向进行双向或多向布置, 最好是让不同方向的剪力墙能够相互连接起来, 同时应注意要尽可能避免拉通对直;在进行抗震结构设计的时候, 应使得两个方向的侧向刚度相互接近, 而剪力墙的墙肢设计必须符合规则且尽量简易。在高层建筑的剪力墙结构中, 剪力墙要沿着主轴的方向或其它方向进行双向或多向布置,特别是在抗震设计中, 因避免出现单方向有墙的设计模式, 这样才能使之具有更
4、好的工作性能. 然而, 剪力墙在分布上要尽量均匀且数量要相当。剪力墙在配置比较少时, 结构的抗侧力刚度就会因数量的较少而减弱, 而如果剪力墙如果配置过多, 则墙体也无法得到充分的使用, 使得抗侧力的刚度过大, 从而导致震力过大, 自身的重力也会随之变大。3 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用 3.1 剪力墙合理平面布置 剪力墙的平面布置应尽可能按照对称、均匀原则, 尽量使墙面结构的质量中心和刚度中心完全重合, 从而减少扭矩, 对于内外剪力墙则应3尽量拉通、对直;1 对于抗震设计中剪力墙结构应该特别避免仅单向有墙的结构布置形式;2 剪力墙最好能够沿主轴方向或其他方向进行双向布置; 3 剪力墙的
5、抗侧力刚度不宜过大；4 为充分发挥剪力墙的承载能力和抗侧力刚度, 增大剪力墙可利用空间, 剪力墙的间距不宜过密, 应保证结构具有适宜的侧向刚度。可以选用经验公式 T=(0.05 一 0. 06 )n , 其中n 为结构层数, 判断剪力墙数量与结构侧向刚度的适应程度。计算结果中的 T I 值与搭模计算的周期 T2 相比较, 若 T2Tl 则需要增加剪力墙数量。3. 2 剪力墙中大墙肢相关处理 剪力墙的结构必须具备延展性, 对于呈细高状的剪力墙(宽高比小于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙, 这样可以避免受到脆性的剪切破坏。 在墙长度较长的情况下, 为满足每墙段的宽高比均大于 2 , 可以通过
6、开洞的方式分割长墙为均匀而小的独立墙段。另外,在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小, 能够充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中, 如果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则将由这些大墙肢来承受。尤其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。而小墙肢因为没有足够的配筋, 使整个墙面结构会受到全面破坏。 为了防止发生这种不利现象, 根据不同情况, 对于长度超过 8m 的墙肢, 可以采取开计算洞和开施工洞处理方法, 对于开计算洞, 即在进行结构计算时设有洞, 开始施工时仍为混凝土墙, 从而加强其它小墙肢的配筋能力;而对于开施工洞
7、, 就是在施工过程中使墙上留洞, 施工结束时砌填填充墙, 从而把4长墙肢分成短墙肢。 3. 3 约束边缘构件处理 试验表明:无约束边缘构件的矩形截面剪力墙与有约束边缘构件的矩形截面剪力墙相比, 极限承载力约降低 40 % 左右, 极限层间位移角约减少一倍, 对地震能量的消耗能力降低 20% 左右 , 且对培板的稳定不利。剪力墙设置的边缘构件分为构造边缘构件和约束边缘构件。根据不同级别的剪力墙相关轴压比, 应选取不同边缘构件。对于一、二级剪力墙底部加强部位以上的普通部位和三、四级非抗震设计的高层建筑及相邻上层或底部加强部位轴压比小于多层房屋剪力墙, 因此处理方法中均应设置构造边缘构件;而对于一、
8、二级剪力墙结构的墙底部加强部位和相邻的上层, 高层建筑及在重力荷载作用下墙体平均轴压比大于等于多层房屋, 所以应设置约束边缘构件。 3. 4 剪力墙墙身钢筋分析 国家相关规定高规中明确指出, 一般剪力墙水平和竖向分布筋的配筋率, 对于非抗震设计和四级抗震设计时则不应低于 0. 20 % , 而对于一、二、三级抗震情况下设计时保证小于 0. 25 % 。同时应指出这个配筋率是指“水平配筋率与垂直配筋率”的总称, 在国家有关规范混凝土结构设计规范中也有具体条款规定。 3. 5 剪力墙连梁相关问题处理 3. 5 .1 连梁在建筑结构设计中的作用 在剪力墙结构中, 墙肢与连接墙肢的梁称为连梁。在水平荷
9、载作用下, 由于墙肢发生弯曲变形, 从而导致连梁产生内力。此时连梁端部的5内力反过来减小与之相连的墙肢的变形和内力, 对墙肢起到一定的约束作用, 从而改善墙肢的受力状态。 因此, 连梁对于剪力墙结构特别重要, 除了起到连接墙肢作用, 同时还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。 3. 5. 2 关于剪力墙连梁超筋问题的处理 关于连梁的超筋问题, 实质是由于剪力剪压比要求方面不能得到满足。对于平面中当墙段比较长时候, 连梁易超筋的部位多在其中部;而实际生活中连梁易超筋的部位, 通常剪力墙结构中, 在约总高度 l/3 的楼层;而当墙段中墙肢截面高度程度相差悬殊而且不均匀时, 在墙肢处连梁易超筋。剪切变
10、形对剪力墙连梁影响很大, 当剪力墙连梁的尺寸要求不能满足时, 根据国家相关规定高规, 给出了以下几种处理方法:1 抗震设计的剪力墙中连梁弯矩剪力可通过调整其塑形处理;2 适当减小连梁的截面高度; 3 当连梁破坏影响竖向荷载不明显时, 可考虑在地震作用下放弃对该连梁的使用, 通过分析独立墙肢在二次多遇地震过程中的结构内力, 墙肢配筋计算应按两次计算所得的较大内力进行。当前两种措施无法解决问题时, 此时可采用第 3 种措施来处理除此之外, 也可在容易超筋的部位, 按铰接处理连梁从而进行综合计算, 但此时应注意结构层位移比是否满足规范要求。 4 结束语 综上所述, 剪力墙结构在多层建筑中的应用前景是相当广阔的。在剪力墙结构时机设计与计算中, 应结合工程实际情况, 制定出符合相关标准要求且具有经济性的剪力墙结构施工方案, 从而使建筑结构在面对水平及竖向作用力时能够保证建筑的安全性。 6参考文献 1 齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计田.黑龙江科技信息,20 1 年17 期. 2 吕瑞孝, 姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点田.科技信息, 20 1 年 19 期. 3 袁小玲.浅谈高层建筑结构设计的要点团.科技信息, 加 1 年巧期.
