剪力墙结构设计在建筑结构设计中应用研究

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1、剪力墙结构设计在建筑结构设计中应用研究0引言剪力墙在建筑中具有结构刚度大、整体好、抗震性强等特点而被广泛应用到建筑结构设计中。剪力墙在应用中具有很多优点，得到了开发商和业主的普遍欢迎。在应用中，要认真分析剪力墙的优缺点，以提高剪力墙结构的综合利用率，更好的促进建筑事业的发展。1剪力墙结构设计中的基本概念及其分类1）剪力墙高和宽尺寸都比较大，但是其厚度却非常小，这就决定了剪力墙的几何特征和受力形态。其几何特征类似于板，但是受力形态却和柱子惊人的相似，但是在比值上与柱子有着一定的区别。在剪力墙的结构中，墙是一个平面结构，它承受着竖向压力和其平面作用下的水平剪力的双重力量

2、。地震作用和风载下剪力墙仅仅满足刚度强度是远远不够的，其还必须满足非弹性变形反复循环下的延性和能量消耗和控制结构断裂却不倒的要求[1]。所以，在剪力墙的设计中要求将其设计成延性弯曲型；2）剪力墙结构的分类7剪力墙结构主要可以分为四类，而分类的依据则是剪力墙是否开洞及其开洞的大小。（1）实体墙或者截面剪力墙不开洞或者开洞的面积小于15%，这种剪力墙的变形主要为曲型，其就像一个整体的悬壁墙，在整个墙肢的高度上，弯矩图既没有弯点，也不会发生突变；（2）整体小开口剪力墙。虽然这种剪力墙的开口比较小，但是其开洞面积已经大于15%。整个剪力墙的变形主要为弯曲型，但是整个墙肢的高

3、度基本上没有存在反弯点，弯矩图的主要位置发生了突变；（3）双肢或多肢剪力墙。这种剪力墙一般开口较大，或者其洞口成列分布。虽然在开口上与整体小开口剪力墙不同，但是它们的受力特点却十分类似；（4）壁式框架。这种剪力墙洞口尺寸很大，连梁线刚度和墙肢线的刚度比较接近，其整个受力墙的变形则为剪切型，受力特点与框架结构相似。其在大多数高层建筑的楼层中会出现反弯点，弯矩图在楼层的地方也会产生突变[2]。2剪力墙结构的厚度和长度的选取剪力墙长度和宽的尺寸比较大，但是其厚度却比较小。根据其设计的长度和厚度的比值可以将其按照柱形和双向受压构件设计。2.1剪力墙结构的厚度7抗震规范6.4

4、.1条有明确规定，剪力墙底部加强墙厚一、二级抗震等级时最好大于200mm，而且不得小于楼层高度的1/16，其它地方的则不得小于160mm。在剪力墙结构设计中，遇到特殊情况的建筑物应该采取概念设计分析，有效控制墙肢轴压的比值，确保整体的连结从而达到减少墙的厚度的效果[3]。2.2墙肢的长度剪力墙墙肢截面的高度就是剪力墙墙肢的长度，这个长度一般不应超过8m。在剪力墙结构设计中应确保剪力墙结构的延性，为了避免脆性的剪切破坏，可将高宽比大于2的细高剪力墙设计成弯曲破坏的延性剪力墙。但是有的墙体长度很长，为了确保墙体的高宽比值大于2，就要采取开设洞口的方法将长墙分成均匀的、长

5、度较小的连肢墙，而其洞口则最好采用约束弯矩比较小的弱连梁[4]。3剪力墙结构设计计算的原则剪力墙的设计过程中，不能采取盲目的手段，应该根据设计规范具体考察结构的设计是否具有合理性。在进行设计时，在技术层面上应遵循一些原则，这样才能促进剪力墙结构设计的规范化。3.1楼层之间最小剪力系数的调整原则7为了减轻结构的自重，避免地震的发生，在建筑过程中可以考虑少布置剪力墙，但是这个前提是必须要求短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不能超过40%。可以采取大开间剪力墙，使其结构具有更好的侧向刚度，确保楼层最小剪力系数不小于规范限值，这样可以大大减少工

6、程的造价。3.2楼层层间最大位移与层高之比的调整原则对于普通的建筑，设计重点是楼层之间的扭转变形和剪切变形。剪切变形的控制多以竖向构件的多少来衡量，但是如果竖向构件数量很多，就会造成剪重比偏大，导致设计不合理，造成扭转变形过大，同样不能有效满足楼层间位移的需要。所以，在建筑物中应尽量减少扭转变形，而不能单靠增加竖向构件的刚度来调整楼层之间的位移。3.3剪力墙连梁超限的调整原则剪力墙跨高比小于2.5的连梁比较容易出现剪力和弯矩超过规定的限度的情况，所以一般规定剪力墙连梁的跨高比最好大于2.5。跨高比大于5的连梁则最好按照框架梁来进行设计，而跨高比在5～6之时，在连梁刚

7、度不折减的情况下就会出现剪力或者弯矩超出规范限值[5]。所以在剪力墙结构设计中应充分利用连梁超限的调整原则，这将大大节省工程造价，能够有效促进工程投资的节约。4认真分析剪力墙结构体系特点，采取有效措施优化结构设计4.1剪力墙结构体系特点7作为建筑结构中不可或缺的构件，剪力墙有着自身独特的特点。在建筑的设计中，逐渐发现了剪力墙的优缺点，其具有承载力和平面内刚度大的优势，但是剪切变形相对来说较大，且平面外较薄弱，加上开动后剪力墙形式复杂多变，受力非常繁琐，这些都阻碍了建筑结构中剪力墙作用的有效发挥。剪力墙在承受水平荷载和竖向荷载的能力方面都比较强大。其优点是侧向刚度