论文部分内容阅读
【摘 要】 随着我国经济快速发展，建筑行业相当于一种象征，各大城市高层建筑拔地而起，就像是一场长期的经济搏斗赛程，建筑的高度代表城市的经济发展。剪力墙--高层建筑的利器，尤其是高层住宅；工程中对剪力墙结构进行设计时，要从各个方面多重考虑，从而保证结构设计的科学合理，保证建筑工程项目的质量；故本文主要从剪力墙结构设计中的基本原则、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用及高层建筑剪力墙结构设计的要求三个方面对建筑结构设计中剪力墙结构设计进行了详细的分析与介绍，以供参考。
【关键词】 建筑结构；剪力墙；基本原则
前言：
经济的快速发展，人们生活水平的提高，对建筑工程项目的质量提出了更高的要求，在剪力墙的技术水平和质量也提出了很大挑战，那么怎样来保证剪力墙工程的质量和技术水平，本文予以简单的描述。
一、剪力墙结构设计中的基本原则
（一）剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小，而平面内承载力和刚度都相对很大。当平面外方向的梁和剪力墙连接时，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和承载力。因此要尽量避免平面外的搭接工作，如果实在避免不了就要严格按照施工规范采取相应的解决措施，从而保证剪力墙平面外的安全。如图1。
（二）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2.5的连梁比较容易出现弯矩和剪力超过规范限值的情况。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定跨高比大于等于5的连梁应按框架梁进行结构设计。即不应折减跨高比大于等于5的连梁刚度。而跨高比在5到6之间时，若不对连梁刚度进行折减也会容易出现弯矩或者剪力超限的情况。假如在现实的工程设计中能够非常充分的使用这项规定，那么对节省工程造价的影响是非常明显的。
（三）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。
二、剪力墻结构设计在建筑结构设计中的应用
（一）剪力墙合理平面布置
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、剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。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=（0.05-0.06）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T1值与搭模计算的周期T2相比较，若T2T1则需要增加剪力墙数量。
（二）约束边缘构件处理
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表l的多层房屋剪力墙，因此处理方法中均应设置构造边缘构件；而对于一、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表l的规定值的多层房屋，所以应设置约束边缘构件。
（三）剪力墙墙身钢筋分析
国家相关规定《高层建筑混凝土结构技术规程》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。
（四）剪力墙连梁相关问题处理
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。
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，根据国相关规定《高层建筑混凝土结构技术规程》给出了以下几种处理方法：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；适当减小连梁的截面高度；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。 三、高层建筑剪力墙结构设计的要求
（一）竖向结构的布置。由于竖向受力构件之间的转换容易造成高层建筑竖向刚度的突变，若受到地震作用，此处则成为抗震的薄弱环节，所以《高层建筑混凝土结构技术规程》中对框支剪力墙转换层的上下结构的等效刚度比有着严格的限制。因此，转换层的转换构件在传力过程中应该简单直接，应该尽量避免转换次梁以及水平方向的多级转换；处在框支剪力墙转换梁的上一层墙体以及中间支柱承受的垂直载荷较大，最好不要设计门洞；尽量强化转换层下部剪力墙以及框柱的刚度。
（二）平面结构的布置。平面结构应具有良好的整体性，遵循简单、规则并做到均匀对称。对于一些超长、超宽或者其他不規则平面结构一般要设置温度伸缩缝，不但可以具有整体性，还能兼作抗震缝。经过多年的研究分析，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置须经多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果，查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.75，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭的要求，一些平面不规则、质量中心与结构的刚度中心偏差过大的高层建筑中，在地震中承受巨大的扭转作用力而受到严重破坏，所以设计过程中尽量使这两个中心重合。
（三）转换层构件布置。转换层既是上层结构的基础，又是下后结构的封顶，起到承上启下的作用。转换层的存在使得上下传力构件无法直接、连续的进行传递，所以在转换层上部的竖向抗侧力构件应直接落在转换层的主结构上，从而使水平转换结构传力直接，避免出现多级复杂转换，因此在设计时必须进行应力分析实验，并按应力校核结果配备加强筋构造。
总结心得，随着社会发展，土地资源的消耗，人类必须向高层住宅发展作为节约土地资源消耗的方式，各城市中，必定产生越来越多的高层住宅，而高层住宅建筑中，至今的结构设计里，剪力墙结构是占主导地位的，虽然剪力墙结构在建筑工程中比较普遍，设计及施工技术较为成熟，但在技术进步、科学发展的主流面前，剪力墙结构的设计也要配合时代的需要，更新理念，为更高的高度，更科学稳定的结构体系，更配合建筑施工功能的结构作出新的篇章。
参考文献：
[1]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材.2011（7）
[2]支韶阳.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].商品与质量·建筑与发展.2013（11）
[3]王金龙.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].科技致富向导.2013（23）
【关键词】 建筑结构；剪力墙；基本原则
前言：
经济的快速发展，人们生活水平的提高，对建筑工程项目的质量提出了更高的要求，在剪力墙的技术水平和质量也提出了很大挑战，那么怎样来保证剪力墙工程的质量和技术水平，本文予以简单的描述。
一、剪力墙结构设计中的基本原则
（一）剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小，而平面内承载力和刚度都相对很大。当平面外方向的梁和剪力墙连接时，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和承载力。因此要尽量避免平面外的搭接工作，如果实在避免不了就要严格按照施工规范采取相应的解决措施，从而保证剪力墙平面外的安全。如图1。
（二）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2.5的连梁比较容易出现弯矩和剪力超过规范限值的情况。《高层建筑混凝土结构技术规程》规定跨高比大于等于5的连梁应按框架梁进行结构设计。即不应折减跨高比大于等于5的连梁刚度。而跨高比在5到6之间时，若不对连梁刚度进行折减也会容易出现弯矩或者剪力超限的情况。假如在现实的工程设计中能够非常充分的使用这项规定，那么对节省工程造价的影响是非常明显的。
（三）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。
二、剪力墻结构设计在建筑结构设计中的应用
（一）剪力墙合理平面布置
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、剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。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=（0.05-0.06）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T1值与搭模计算的周期T2相比较，若T2
（二）约束边缘构件处理
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表l的多层房屋剪力墙，因此处理方法中均应设置构造边缘构件；而对于一、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表l的规定值的多层房屋，所以应设置约束边缘构件。
（三）剪力墙墙身钢筋分析
国家相关规定《高层建筑混凝土结构技术规程》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。
（四）剪力墙连梁相关问题处理
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。
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，根据国相关规定《高层建筑混凝土结构技术规程》给出了以下几种处理方法：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；适当减小连梁的截面高度；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。 三、高层建筑剪力墙结构设计的要求
（一）竖向结构的布置。由于竖向受力构件之间的转换容易造成高层建筑竖向刚度的突变，若受到地震作用，此处则成为抗震的薄弱环节，所以《高层建筑混凝土结构技术规程》中对框支剪力墙转换层的上下结构的等效刚度比有着严格的限制。因此，转换层的转换构件在传力过程中应该简单直接，应该尽量避免转换次梁以及水平方向的多级转换；处在框支剪力墙转换梁的上一层墙体以及中间支柱承受的垂直载荷较大，最好不要设计门洞；尽量强化转换层下部剪力墙以及框柱的刚度。
（二）平面结构的布置。平面结构应具有良好的整体性，遵循简单、规则并做到均匀对称。对于一些超长、超宽或者其他不規则平面结构一般要设置温度伸缩缝，不但可以具有整体性，还能兼作抗震缝。经过多年的研究分析，由于建筑布置的不对称，剪力墙的布置须经多次试算，最后结果是质量中心与刚度中心偏差不超过1m，结构偏心率较小。除核心筒外，其余剪力墙布置分散、均匀；且尽量沿周边布置，以增强抗扭效果，查阅计算结果，扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.75，各层最大水平位移与层间位移比值不大于1.4，均满足平面布置及控制扭的要求，一些平面不规则、质量中心与结构的刚度中心偏差过大的高层建筑中，在地震中承受巨大的扭转作用力而受到严重破坏，所以设计过程中尽量使这两个中心重合。
（三）转换层构件布置。转换层既是上层结构的基础，又是下后结构的封顶，起到承上启下的作用。转换层的存在使得上下传力构件无法直接、连续的进行传递，所以在转换层上部的竖向抗侧力构件应直接落在转换层的主结构上，从而使水平转换结构传力直接，避免出现多级复杂转换，因此在设计时必须进行应力分析实验，并按应力校核结果配备加强筋构造。
总结心得，随着社会发展，土地资源的消耗，人类必须向高层住宅发展作为节约土地资源消耗的方式，各城市中，必定产生越来越多的高层住宅，而高层住宅建筑中，至今的结构设计里，剪力墙结构是占主导地位的，虽然剪力墙结构在建筑工程中比较普遍，设计及施工技术较为成熟，但在技术进步、科学发展的主流面前，剪力墙结构的设计也要配合时代的需要，更新理念，为更高的高度，更科学稳定的结构体系，更配合建筑施工功能的结构作出新的篇章。
参考文献：
[1]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材.2011（7）
[2]支韶阳.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].商品与质量·建筑与发展.2013（11）
[3]王金龙.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].科技致富向导.2013（23）