论文部分内容阅读
摘要：随着我国社会主义现代化进程的不断加快，我国建筑行业取得了突飞猛进的发展，建筑结构设计的安全性以及稳定性有了较大的提高。在高层或者超高层建筑结构设计中，由于剪力墙结构刚度大、抗震性能强、水平力作用下侧向位移小以及整体性能好，因此在建筑结构设计中得到了广泛应用。
关键词：剪力墙;结构设计;应用
1 剪力墙结构基本介绍
1.1 基本定义
所谓前力墙结构，指的是墙板代替墙体的建筑活动，且体来讲，墙板材质为钢筋混凝土，原有框架被有效取代的过程中能够实现载荷有效性承担，同时，还会不同程度的控制水平力。由于该结构的经济效果显著，在实际建筑中应用这一结构能够降低建筑成本，基于此，建筑工程中这一结构的应用率较高，即使这一结构的应用优势再多，但也不能多次、全部使用，一日应用次数过多，那么建筑物的质量得不到保障，并且建筑物的使用周期也会相对缩短。对其进行抗震设计时，需要注意的是，地震倾覆力矩应坚持结构承受是剪力墙墙体的二倍，当剪力墙墙体数量不多时，此时应适当减轻倾覆力矩，并将其控制在16～41%范围之内。
1.2 具体分类
联肢剪力墙：它主要是针对大开口、多墙体的剪力墙来说的，当剪力墙出现多个截面，并且应力分布无规律可循时，应对其进行墙肢连接，双肢或者多肢剪力墙主要由连梁数量决定。
实体墙，当墙体洞口小于14%范围或者墙体完整时，此时载荷承受能力较弱，但并不影响稳定性，墙体在使用过程中不会出现异常，墙体安全系数较高。
系开口整体剪力墙：墙体洞口面积大于全部面积的16%范围时，此时正应力会移至洞口两旁，并且会出现反弯现象，但墙体不会出现异常。壁式框架：墙体洞口面积过大，墙体完整性会相应的受到破坏，此时剪力墙会渐渐向框架转变，其中梁柱衔接位置不会发生形变，即壁式框架。
2 剪力墙结构的表现形式
2.1 无洞单肢剪力墙
无洞单肢剪力墙实际上是一竖向悬警构件，立面上没有任何洞口，在受到水平压力时，其弯曲变形的能偏离程度对平截面的假定，墙肢截面的正应力为直线分布，可以利用材料力学方法计算其内力和变形。
2.2 整体墙和小开口整体墙
这种类型的剪力墙与第一种剪力墙的实质一样，仍然是一个悬臂构件，其墙面上只有很小的洞口，几乎没有影响。这种墙的正应力呈直线分布，其横截面的变形在平面的假定的范围内，这就是整体强。当开洞稍大一些，墙体可能引起局部弯曲，其墙肢应力不超过整体弯曲应力的15%时，墙肢截面的变形就不会超出平面的假定，其应力可以应用材料力学方法来进行计算，然后加以修正，这种墙叫小开口整体墙。
2.3 联肢墙
联肢墙是由许多受弯构件连接在一起的。建筑墙体上有许多洞口，竖向排列，这些洞口在外墙上表现为窗口，而在建筑的内部，门或走道是其表现形式。在实际设计中，窗户、走道、门等将一片整墙分开，由连梁或楼板连接的墙肢，就称为联肢墙。
2.4 短肢剪力墙
短肢煎力墙是一种抗侧力构件，近年来在我国兴起，它的优点是保留了异形柱不凸出墙面，克服了异形柱抗震性能不理想的缺点，严格限制了轴压比，由于是新型的剪力墙形式，专业人士正在研究其力学性能、破坏形態、抗震性能以及设计方法等，以期能够更好地利用此种新型剪力墙。
3 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
3.1 对大墙肢的外理
建筑结构设计中，剪力墙的结构必须有延性，当其高宽比>3时，就会变成延性高、易弯曲的剪力墙，能有效降低脆性剪切破坏。而当剪力墙的长度过大时，为使各墙段的宽高比均>3，可在长墙上开洞分割成均匀合理的独立墙段，降低受弯裂缝出现的可能，并增强墙体配筋的支撑性能。一旦出现>8m 的大墙肢时，在楼层建立整体计算中，多把主要承载力算到大墙肢上，这样一旦发生地震等震动，首先遭破坏的就是大墙肢，而小墙肢因配筋不足也会受到损害，进而造成整个墙面的破坏。为解决这一问题，在剪力墙结构设计中，当墙肢长度>8m时，应根据实际情况采取措施，方法有二，一是开施工洞，即施工中在剪力墙上开动，施工完成后再把洞填好，以将大墙肢分解为小墙肢来降低破坏;二是开计算洞，即在结构计算中设置计算洞，施工中仍设置混凝土墙，以提升小墙肢的配筋性能。
3.2 合理的平面布置
剪力墙结构设计中，最好沿主轴或其他方向进行双向或多向布置;在布置剪力墙平面的过程中，必须遵循匀称原则，最大可能的使墙面结构的刚度和质量两者中心重合，为减少剪力墙扭矩发生的对直拉通设计不但适用于内剪力墙，同样适用于外剪力墙;且设计中的抗侧力刚度设计不宜过大。此外，为了充分发挥剪力墙抗侧力刚度和承载力，应在确保其侧向刚度合理的情况下，适度加大剪力墙的设置间距。
3.3优化剪力墙结构计算
首先，调整建筑物樓层之间的最小剪力系数的原则。在建筑施工过程中，为了达到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，应该在不超过规定系数范围内尽量地减少剪力墙的使用数量，以便于把楼层的最小剪力系数控制在设计要求所规范的限制内。其次，剪力墙连梁超限的调整原则。此原则主要是要求在进行剪力墙的设计过程中，根据剪力墙结构设计标准，其连梁的跨高比值一般情况下要大于2.5，若其比值在2.5以下的话，容易出现墙体的弯矩和剪力值超出有关技术所规定的限值的状况。另外，绝大部分剪力墙的连梁跨度会超出比值到5，此时就需用框架梁的方式来完成其连梁的建设。而对于超出比值在5～6范围内时，要想确保其墙体不发生刚度变化，则剪力墙的剪力或弯矩就会出现异常，超出其结构设计规定的要求。因此，在进行剪力墙结构设计时，对剪力墙连梁的超限进行调整，实现有效的对建筑工程投入的资金成本进行控制。最后，建筑物楼层层高与层间最大位移之间的比例调整原则。在对遭遇地震作用影响较多的建筑楼层进行最大弹性层间位移值规定和规范时，把以变形为主要形式的高层建筑排除在外，且计算其他建筑时可不扣除其整体的变形弯曲，而转换为扭转变形的计算。
3.4剪力墙结构的应用
首先，剪力墙的平面布置。在其平面布置中，应尽可能的依据对称、均匀的原则，而对内外剪力墙来说，则应尽量拉通、对直;在抗震设计要求情况下，剪力墙应避免仅采用单向有墙的布置形式;另外，还应控制剪力墙的抗侧力刚度，来增加剪力墙的利用空间和承载能力：还应注意剪力墙的间距不应过密。其次，约束边缘构件处理。剪力墙的边缘构件大体上分为两种，即无约束边缘和有约束边缘的构件，两者相比较，则无约束边缘的矩形截面积的极限承载力约降低40%，极限楼层位移角将减少一倍，对地震能量的消耗也会有所减少，并且会对墙板的稳定造成影响。由此可见，在构件设计选择时，应严格根据不同级别和类型的剪力墙的相关轴压比进行分析，从而选取相应的边缘构件。
结语
综上所述，设计剪力墙结构过程中，必须对所涉及到的因素进行全面的考虑，设计人员要严格遵循各项设计原则，总结丰富工作经验，提高设计效率及水平。进一步的选取合理的剪力墙长度、宽度及厚度，使设计得到最佳效果。另外，设计人员还应进行不断的学习和创新，只有两者结合，才能保证建筑结构的稳定、经济、安全，有效缩小工程成本，从而满足现代建筑工程的实际要求。
参考文献
[1]李秋燕.建筑结构设计中要点分析[J].科技促进发展.2011（3）：98.
[2]陈友雄.浅谈建筑结构设计中的剪力墙结构设计[J.]城市建筑.2013（08）：33.
关键词：剪力墙;结构设计;应用
1 剪力墙结构基本介绍
1.1 基本定义
所谓前力墙结构，指的是墙板代替墙体的建筑活动，且体来讲，墙板材质为钢筋混凝土，原有框架被有效取代的过程中能够实现载荷有效性承担，同时，还会不同程度的控制水平力。由于该结构的经济效果显著，在实际建筑中应用这一结构能够降低建筑成本，基于此，建筑工程中这一结构的应用率较高，即使这一结构的应用优势再多，但也不能多次、全部使用，一日应用次数过多，那么建筑物的质量得不到保障，并且建筑物的使用周期也会相对缩短。对其进行抗震设计时，需要注意的是，地震倾覆力矩应坚持结构承受是剪力墙墙体的二倍，当剪力墙墙体数量不多时，此时应适当减轻倾覆力矩，并将其控制在16～41%范围之内。
1.2 具体分类
联肢剪力墙：它主要是针对大开口、多墙体的剪力墙来说的，当剪力墙出现多个截面，并且应力分布无规律可循时，应对其进行墙肢连接，双肢或者多肢剪力墙主要由连梁数量决定。
实体墙，当墙体洞口小于14%范围或者墙体完整时，此时载荷承受能力较弱，但并不影响稳定性，墙体在使用过程中不会出现异常，墙体安全系数较高。
系开口整体剪力墙：墙体洞口面积大于全部面积的16%范围时，此时正应力会移至洞口两旁，并且会出现反弯现象，但墙体不会出现异常。壁式框架：墙体洞口面积过大，墙体完整性会相应的受到破坏，此时剪力墙会渐渐向框架转变，其中梁柱衔接位置不会发生形变，即壁式框架。
2 剪力墙结构的表现形式
2.1 无洞单肢剪力墙
无洞单肢剪力墙实际上是一竖向悬警构件，立面上没有任何洞口，在受到水平压力时，其弯曲变形的能偏离程度对平截面的假定，墙肢截面的正应力为直线分布，可以利用材料力学方法计算其内力和变形。
2.2 整体墙和小开口整体墙
这种类型的剪力墙与第一种剪力墙的实质一样，仍然是一个悬臂构件，其墙面上只有很小的洞口，几乎没有影响。这种墙的正应力呈直线分布，其横截面的变形在平面的假定的范围内，这就是整体强。当开洞稍大一些，墙体可能引起局部弯曲，其墙肢应力不超过整体弯曲应力的15%时，墙肢截面的变形就不会超出平面的假定，其应力可以应用材料力学方法来进行计算，然后加以修正，这种墙叫小开口整体墙。
2.3 联肢墙
联肢墙是由许多受弯构件连接在一起的。建筑墙体上有许多洞口，竖向排列，这些洞口在外墙上表现为窗口，而在建筑的内部，门或走道是其表现形式。在实际设计中，窗户、走道、门等将一片整墙分开，由连梁或楼板连接的墙肢，就称为联肢墙。
2.4 短肢剪力墙
短肢煎力墙是一种抗侧力构件，近年来在我国兴起，它的优点是保留了异形柱不凸出墙面，克服了异形柱抗震性能不理想的缺点，严格限制了轴压比，由于是新型的剪力墙形式，专业人士正在研究其力学性能、破坏形態、抗震性能以及设计方法等，以期能够更好地利用此种新型剪力墙。
3 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
3.1 对大墙肢的外理
建筑结构设计中，剪力墙的结构必须有延性，当其高宽比>3时，就会变成延性高、易弯曲的剪力墙，能有效降低脆性剪切破坏。而当剪力墙的长度过大时，为使各墙段的宽高比均>3，可在长墙上开洞分割成均匀合理的独立墙段，降低受弯裂缝出现的可能，并增强墙体配筋的支撑性能。一旦出现>8m 的大墙肢时，在楼层建立整体计算中，多把主要承载力算到大墙肢上，这样一旦发生地震等震动，首先遭破坏的就是大墙肢，而小墙肢因配筋不足也会受到损害，进而造成整个墙面的破坏。为解决这一问题，在剪力墙结构设计中，当墙肢长度>8m时，应根据实际情况采取措施，方法有二，一是开施工洞，即施工中在剪力墙上开动，施工完成后再把洞填好，以将大墙肢分解为小墙肢来降低破坏;二是开计算洞，即在结构计算中设置计算洞，施工中仍设置混凝土墙，以提升小墙肢的配筋性能。
3.2 合理的平面布置
剪力墙结构设计中，最好沿主轴或其他方向进行双向或多向布置;在布置剪力墙平面的过程中，必须遵循匀称原则，最大可能的使墙面结构的刚度和质量两者中心重合，为减少剪力墙扭矩发生的对直拉通设计不但适用于内剪力墙，同样适用于外剪力墙;且设计中的抗侧力刚度设计不宜过大。此外，为了充分发挥剪力墙抗侧力刚度和承载力，应在确保其侧向刚度合理的情况下，适度加大剪力墙的设置间距。
3.3优化剪力墙结构计算
首先，调整建筑物樓层之间的最小剪力系数的原则。在建筑施工过程中，为了达到降低建筑物自身重量和增加建筑承受地震的能力的效果，应该在不超过规定系数范围内尽量地减少剪力墙的使用数量，以便于把楼层的最小剪力系数控制在设计要求所规范的限制内。其次，剪力墙连梁超限的调整原则。此原则主要是要求在进行剪力墙的设计过程中，根据剪力墙结构设计标准，其连梁的跨高比值一般情况下要大于2.5，若其比值在2.5以下的话，容易出现墙体的弯矩和剪力值超出有关技术所规定的限值的状况。另外，绝大部分剪力墙的连梁跨度会超出比值到5，此时就需用框架梁的方式来完成其连梁的建设。而对于超出比值在5～6范围内时，要想确保其墙体不发生刚度变化，则剪力墙的剪力或弯矩就会出现异常，超出其结构设计规定的要求。因此，在进行剪力墙结构设计时，对剪力墙连梁的超限进行调整，实现有效的对建筑工程投入的资金成本进行控制。最后，建筑物楼层层高与层间最大位移之间的比例调整原则。在对遭遇地震作用影响较多的建筑楼层进行最大弹性层间位移值规定和规范时，把以变形为主要形式的高层建筑排除在外，且计算其他建筑时可不扣除其整体的变形弯曲，而转换为扭转变形的计算。
3.4剪力墙结构的应用
首先，剪力墙的平面布置。在其平面布置中，应尽可能的依据对称、均匀的原则，而对内外剪力墙来说，则应尽量拉通、对直;在抗震设计要求情况下，剪力墙应避免仅采用单向有墙的布置形式;另外，还应控制剪力墙的抗侧力刚度，来增加剪力墙的利用空间和承载能力：还应注意剪力墙的间距不应过密。其次，约束边缘构件处理。剪力墙的边缘构件大体上分为两种，即无约束边缘和有约束边缘的构件，两者相比较，则无约束边缘的矩形截面积的极限承载力约降低40%，极限楼层位移角将减少一倍，对地震能量的消耗也会有所减少，并且会对墙板的稳定造成影响。由此可见，在构件设计选择时，应严格根据不同级别和类型的剪力墙的相关轴压比进行分析，从而选取相应的边缘构件。
结语
综上所述，设计剪力墙结构过程中，必须对所涉及到的因素进行全面的考虑，设计人员要严格遵循各项设计原则，总结丰富工作经验，提高设计效率及水平。进一步的选取合理的剪力墙长度、宽度及厚度，使设计得到最佳效果。另外，设计人员还应进行不断的学习和创新，只有两者结合，才能保证建筑结构的稳定、经济、安全，有效缩小工程成本，从而满足现代建筑工程的实际要求。
参考文献
[1]李秋燕.建筑结构设计中要点分析[J].科技促进发展.2011（3）：98.
[2]陈友雄.浅谈建筑结构设计中的剪力墙结构设计[J.]城市建筑.2013（08）：33.