建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探讨

2020-01-19赵晟喆四川洲宇建筑设计有限公司沈阳分公司

环球市场 2020年20期

赵晟喆四川洲宇建筑设计有限公司沈阳分公司

剪力墙结构，是一种剪力墙体，有侧移小、防震能力大、抗侧刚度大、承重力强、使室内墙面平整等优点，在高层建筑中得到广泛的使用，但是，高层建筑的墙体也不能完全只是用剪力墙，一方面是因为剪力墙造价高、施工程序复杂，另一方面则是过多的使用剪力墙会使建筑物的质量遭到损坏，从而影响建筑物的寿命。另外，在剪力墙结构设计过程中还要充分考虑其抗震能力，要准确把握好剪力墙墙体所承受的地震倾覆力矩与结构承受的地震力矩之间的比例关系。

一、剪力墙结构设计所遵循的基本原则

（一）调整连梁超限相关原则

在剪力墙结构设计中，一般来说，连梁的跨高比应该大于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的连梁，在设计过程中就容易造成剪力墙的弯矩现象，严重超出限值。在《高规》中对剪力墙的跨高比就有明确规定，对于跨高比高于或等于5 的连梁，在结构设计环节，要以框架梁为依据，不能随意折减其连梁的刚度。当跨高比处于5～6之间时，必须对连梁刚度进行折减，从而避免出现剪力超出限制或者连梁出现弯矩等现象。因此，在实际的建筑结构设计中，建筑企业必须合理利用该明文规定，不仅能够有效增强建筑物的安全性和可靠性，还能节约建筑成本，为建筑企业带来更多的经济效益和社会效益。

（二）避免剪力墙和平面外梁搭接

剪力墙结构有一个突出的特点就是其平面内刚度和承载力比较大，而平面外刚度和承载力相对较小。这样，如果剪力墙和平面外的梁相互连接，墙肢平面外就容易出现弯矩现象，而且，在平常的设计中，设计人员并不会对平面外承载力和刚度进行验算，因此，为了避免弯矩现象的发生，在结构设计时要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接，在无法避免的情况下也要严格按照相关规定采取相应的防范措施，保证剪力墙与平面外能够搭接安全。

（三）以主轴为中心，向四周延伸

在对剪力墙进行结构设计时，要以主轴方向作为中心，双向甚至多向的向四周延伸，尽可能的将各个方向的剪力墙相互连接在一起，在连接过程中还要避免这些剪力墙出现拉通对直现象；在对剪力墙的抗震性进行结构设计时，应该使两个方向的侧向刚度尽可能接近，而对墙肢进行结构设计时，在符合规定的基础上，操作要尽可能简单易行。

二、剪力墙结构设计中容易出现的问题分析

剪力墙结构设计是建筑结构的设计的一部分，也是最重要的一环，设计质量的好坏直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。因此，在实际设计过程中，设计剪力墙结构的侧向刚度不能太大，若采用的是全剪力墙的结构，也就是除了门窗洞其他都是剪力墙，没有任何后砌填充墙，则其侧向刚度就会太大，此时的地震作用也就会变得较大，显然是不经济的，也是不合理的。而对底层剪力墙设计厚度要求为：在对抗震进行设计时，筒体与一般的剪力墙承所受的第一振型底部的地震倾覆力矩是不允许小于总底部地震的倾覆力矩的50%。对于短肢剪力墙比较多的结构中，不少的设计人员会将较短的墙段画成约束边缘构件或者是构造边缘构件，并把计算所需要的纵向钢筋均匀的配置于整个的墙段内，很显然这样是很不妥的，因为配置于墙肢中以及轴附近的钢筋是不能发挥其作用的，所以其纵向的钢筋必须向着墙肢端部来集中，同时可以打印出剪力墙边缘构件配筋的计算结果来加以复核。另外，抗震墙的墙肢长度应不超过墙厚的3倍时，要按柱的设计要求来进行设计，箍筋必须沿全高进行加密和SATWE等的程序在计算时，都要按照该条的规定进行办理。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用

（一）对大墙肢的处理

在建筑结构设计中，剪力墙的结构首先要具有延展性，一些宽高比小于2 的剪力墙在设计过程中就会变成具有延性、易于弯曲破坏的剪力墙，从而避免剪力墙受到脆性剪切毁坏。当剪力墙的长度较长时，为了保证每个墙段的宽高比都能不小于2，可以对长墙进行开洞分割，使长墙被均匀的分为符合条件的独立墙段，这样形成的墙段比较小，受弯所能产生的裂缝的宽度也会比较小，这样就能保证墙体配筋发挥其良好的支撑作用。在剪力墙结构设计中，当出现一些长度超过8m的大墙肢时，在计算整个楼层的剪力时一般都是由这些大墙肢来承载这些力量，这样当发生强烈震动例如地震时，这些大墙肢最先受到破坏，那些较小的墙肢由于没有充足的配筋来支撑墙面，从而导致墙面受到全面的破坏。针对这种问题，在对剪力墙进行结构设计时，对一些长度大于8m的墙肢，根据实际情况开施工洞（即在具体的施工过程中，在剪力墙上留下洞，当施工结束后再将这些洞填充好，这样就能将大墙肢分成比较小的墙肢）和开计算洞（即在对剪力墙进行结构计算时设置计算洞，施工时仍然设置为混凝土墙，这样就能强化那些较小墙肢的配筋性能）。

（二）合理的平面布置

在对剪力墙进行结构设计时，应尽量沿着主轴方向或者其他方向展开双向或多向布置；在对剪力墙的平面进行布置时，应该严格按照均匀、对称的原则，尽可能的将墙面结构中的刚度中心和质量中心重合在一起，不管是内剪力墙还是外剪力墙都应该尽量的对直拉通，从而有效减少剪力墙的扭矩现象；在设计过程中抗侧力刚度不应该设计的太大。在对剪力墙进行结构设计时，为了使剪力墙的抗侧力刚度和承载能力得到充分发挥，增强剪力墙的空间利用率，剪力墙之间的距离不应太密，其设计结构的侧向刚度也应合适。