论文部分内容阅读
摘要：随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快，尤其是高层建筑的与日俱增和社会对抗震要求的逐渐重视，混凝土剪力墙结构在民用建筑尤其是高层建筑中已经得到了越来越广泛的应用。本文分析了剪力墙结构设计的原则，探讨了剪力墙结构设计的优化方案，目的是为高层建筑的结构设计提供指导和借鉴，进而推动建筑行业的可持续发展。
关键词：建筑；剪力墙；结构设计
中图分类号：TU2文献标识码： A
经济的发展推动了建筑行业的发展，同时建筑行业又反作用于经济，受到了人们的普遍关注，同时随着人们生活质量的提高，对建筑的结构设计的要求也越来越高，因此剪力墙的结构设计作为其中的一个关键环节，必须遵循一定的原则，实现高层建筑剪力墙的合理设计，根据建筑的特点，对设计的方案进行优化和处理，进而推动建筑设计的良性发展，实现建筑行业的可持续发展。
一、高层建筑剪力墙的类型和结构
随着高层建筑的发展，结构设计在建筑发展方面起了关键的作用，在结构的设计中，水平负荷成为设计的关键因素，同时加强了对轴向变形的重视，将侧移作为一项控制目标，结构延性作为一种设计指标。这样就推动了高层住宅结构形式的发展，剪力墙结构形式在建筑的结构设计中受到了广泛的关注和应用。
在剪力墙的设计中，其开洞率会受到自身受力特征的影响，通常将剪力分为不同的类型，由于类型不同，其结構方面也存在很大的差异。
二、高层建筑剪力墙设计的原则
高层建筑剪力墙进行合理的设计，对建筑的整体质量有着至关重要的影响，因此需要提高剪力墙设计的合理性，这就需要遵循一定的设计原则。
（一）调整楼层的最小剪力系数
建筑的安全性要作为剪力墙设计的重要原则，因此要要满足规定的水平地震作用，同时要将剪力墙承担的底部倾覆力矩控制在30%以内。为了提高建筑的侧向刚度，尽量的将楼层的最小剪力系数向着规定的限制靠近，因此需要最大限度的减少剪力墙的布置，这样不仅能够减轻结构的自身重力，很大程度上减少了地震作用的输入，而且极大的降低了工程的造价。
（二）调整剪力墙的连梁超限
为了避免出现剪力和弯矩超过规定的要求，需要确定剪力墙连梁的跨高要大于等于2.5.因此需要要对剪力墙连梁的超限进行合理的调整，要将减小剪力墙墙肢长度使连梁跨高比变为大于6的框架梁（刚度不折减），这样不仅能够保证剪力墙设计的质量，而且还能降低工程的总体造价。
（三）合理调整楼层间的最大位移和层高比
在对楼层间的最大位移进行计算时，要不扣除整体的弯曲转角产生的侧移，即直接采用内力位移计算的位移输出值，但是在楼层位移时，可以忽视偶然偏心引起的影响，但是要将控制结构的扭转变形要考虑在内，要将竖向构件的最大位移控制在一定的范围内，重点避免楼层间的剪切变形或者是扭转变形。为了控制变形，除了要对竖向构件的刚性进行控制以外，还需要对竖向构件的数量进行控制，进而将高层建筑的扭曲变形控制到最小的范围内，
三、高层建筑剪力墙结构设计与优化
为了实现对剪力墙结构的合理设计，需要以墙体的特点为依据，并根据各个受力特征以及墙体的内力分析，对剪力墙结构进行合理的设计和优化提供依据。对高层建筑的剪力墙结构设计是一个复杂的过程，需要从多个方面着手，不仅要对墙体的整体结构进行分析，计算相应的计算参数，墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算，而且要确保剪力墙结构的稳定性，同时为施工提供方便，确保墙体具有承载能力和地震作用下的耗散能力。
（一）符合建筑的高度要求
随着楼层数量和高度的不断增加，会增加剪力墙结构的震害，因此需要对剪力墙结构的建筑物的高度有明确的限值，这就需要在进行剪力墙结构设计时，按照一定的规范对建筑的高度进行确定。建筑的高度是指从室外地面到檐口或者是层面板板面的高度，就半地下室结构的建筑而言，计算高度需要从室内地面算起，而对于全地下室建筑进行高度计算时，需要从室外地面算起。
（二）设计过滤层
在剪力墙结构设计中，可能会遇到过滤层或者是转换层，这对剪力墙体的抗倾覆力矩和抗剪切力都有很高的要求，同时由于过滤层和转换层受到垂直的负荷的影响，会处于较大的拉剪或者是压剪的应力状态，一旦来自横向的负荷过重，就会对过滤层和转换层的剪力墙体造成很大的冲击，导致其抗裂性能大大的降低。在日常的剪力墙设计研究中，受到横向和竖向两个方面的负荷的影响，过滤层和转换层的剪力墙的承载能力大幅下降。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱，以形成类框架体系，从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。
（三）合理设计连梁
连梁在墙体的结构中发挥着重要的作用，但是剪力墙的连梁作为一种基本的建筑结构构件，具有较高的能耗，因此其剪切破坏会对抗震造成不利的影响，同时降低了结构的延性。这就需要对连梁进行合理的设计，并在设计的过程中，要进行连梁的强剪弱弯验算，这样就可以促使连梁的剪切破坏在弯曲破坏之后。因此在进行连梁设计时，不可人为的加大连梁的纵筋，避免难以符合强剪弱弯的规定，因为加大箍筋并不能够满足规定的要求，这是因为在如果连梁难以满足截面控制的条件，只是通过加大箍筋的行为就会阻碍连梁作用的发挥，同时还会发生剪切破坏，在进行对剪力设计值的计算时，要乘以增大系数，进而实现对连梁的合理设计。
（四）长墙肢的设计
在对剪力墙结构设计时，要合理的确定墙体的长度，剪力墙的长度必须控制在一定的范围内，不宜过长，因为如果长度过大，一般要将长度较大的剪力墙设置在跨度较大的连梁之上，确保高层建筑的剪力墙结构的延性，特别是对于形状呈高细型的剪力墙，可以具备较高的延性和弯曲破坏的属性，这样可以避免发生脆性剪切破坏。如果墙肢长度过长，为了符合建筑设计的规范性要求，需要采用开洞的方式，在连梁的作用下，将长墙分为均匀的若干段；如果墙肢的长度过短，产生的裂缝的宽度就比较小，因此可以充分发挥墙体配筋的作用。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时，这些长墙肢就是最容易遭到破坏的，而短墙肢则会因没有足够多的配筋，从而使整体结构遭到全面的破坏。为了避免这种不利的现象发生，应尽量避免单片剪力墙墙段长度大于8m。
四、结束语
剪力墙的结构设计是建筑整体结构设计中的一个关键环节，因此需要加强对剪力墙结构设计的重视，按照一定的规定和原则，对剪力墙的结构进行科学合理的设计，保证建筑物的整体质量和安全。总而言之，在剪力墙结构设计中，要根据其受力的特点，充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后，并选择合理的布置形式，正确掌握计算分析方法，它将在高层的住宅中有着广阔的发展前景。
参考文献：
[1]于群.小高层住宅中短肢剪力墙结构的设计应用[J].中国科技信息，2005（09）[2]李国胜.多高层钢筋混凝结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京：中国建筑工业出版社，2009（11）
[3]王艳军..高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑，2010（05）.
[4]陈崇冈.高层建筑剪力墙结构的设计要点[J].中国高新技术企业，2010（15）.
关键词：建筑；剪力墙；结构设计
中图分类号：TU2文献标识码： A
经济的发展推动了建筑行业的发展，同时建筑行业又反作用于经济，受到了人们的普遍关注，同时随着人们生活质量的提高，对建筑的结构设计的要求也越来越高，因此剪力墙的结构设计作为其中的一个关键环节，必须遵循一定的原则，实现高层建筑剪力墙的合理设计，根据建筑的特点，对设计的方案进行优化和处理，进而推动建筑设计的良性发展，实现建筑行业的可持续发展。
一、高层建筑剪力墙的类型和结构
随着高层建筑的发展，结构设计在建筑发展方面起了关键的作用，在结构的设计中，水平负荷成为设计的关键因素，同时加强了对轴向变形的重视，将侧移作为一项控制目标，结构延性作为一种设计指标。这样就推动了高层住宅结构形式的发展，剪力墙结构形式在建筑的结构设计中受到了广泛的关注和应用。
在剪力墙的设计中，其开洞率会受到自身受力特征的影响，通常将剪力分为不同的类型，由于类型不同，其结構方面也存在很大的差异。
二、高层建筑剪力墙设计的原则
高层建筑剪力墙进行合理的设计，对建筑的整体质量有着至关重要的影响，因此需要提高剪力墙设计的合理性，这就需要遵循一定的设计原则。
（一）调整楼层的最小剪力系数
建筑的安全性要作为剪力墙设计的重要原则，因此要要满足规定的水平地震作用，同时要将剪力墙承担的底部倾覆力矩控制在30%以内。为了提高建筑的侧向刚度，尽量的将楼层的最小剪力系数向着规定的限制靠近，因此需要最大限度的减少剪力墙的布置，这样不仅能够减轻结构的自身重力，很大程度上减少了地震作用的输入，而且极大的降低了工程的造价。
（二）调整剪力墙的连梁超限
为了避免出现剪力和弯矩超过规定的要求，需要确定剪力墙连梁的跨高要大于等于2.5.因此需要要对剪力墙连梁的超限进行合理的调整，要将减小剪力墙墙肢长度使连梁跨高比变为大于6的框架梁（刚度不折减），这样不仅能够保证剪力墙设计的质量，而且还能降低工程的总体造价。
（三）合理调整楼层间的最大位移和层高比
在对楼层间的最大位移进行计算时，要不扣除整体的弯曲转角产生的侧移，即直接采用内力位移计算的位移输出值，但是在楼层位移时，可以忽视偶然偏心引起的影响，但是要将控制结构的扭转变形要考虑在内，要将竖向构件的最大位移控制在一定的范围内，重点避免楼层间的剪切变形或者是扭转变形。为了控制变形，除了要对竖向构件的刚性进行控制以外，还需要对竖向构件的数量进行控制，进而将高层建筑的扭曲变形控制到最小的范围内，
三、高层建筑剪力墙结构设计与优化
为了实现对剪力墙结构的合理设计，需要以墙体的特点为依据，并根据各个受力特征以及墙体的内力分析，对剪力墙结构进行合理的设计和优化提供依据。对高层建筑的剪力墙结构设计是一个复杂的过程，需要从多个方面着手，不仅要对墙体的整体结构进行分析，计算相应的计算参数，墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算，而且要确保剪力墙结构的稳定性，同时为施工提供方便，确保墙体具有承载能力和地震作用下的耗散能力。
（一）符合建筑的高度要求
随着楼层数量和高度的不断增加，会增加剪力墙结构的震害，因此需要对剪力墙结构的建筑物的高度有明确的限值，这就需要在进行剪力墙结构设计时，按照一定的规范对建筑的高度进行确定。建筑的高度是指从室外地面到檐口或者是层面板板面的高度，就半地下室结构的建筑而言，计算高度需要从室内地面算起，而对于全地下室建筑进行高度计算时，需要从室外地面算起。
（二）设计过滤层
在剪力墙结构设计中，可能会遇到过滤层或者是转换层，这对剪力墙体的抗倾覆力矩和抗剪切力都有很高的要求，同时由于过滤层和转换层受到垂直的负荷的影响，会处于较大的拉剪或者是压剪的应力状态，一旦来自横向的负荷过重，就会对过滤层和转换层的剪力墙体造成很大的冲击，导致其抗裂性能大大的降低。在日常的剪力墙设计研究中，受到横向和竖向两个方面的负荷的影响，过滤层和转换层的剪力墙的承载能力大幅下降。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全可靠性。因此过渡层或者转换层应在每开间设置圈梁以及构造柱，以形成类框架体系，从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。
（三）合理设计连梁
连梁在墙体的结构中发挥着重要的作用，但是剪力墙的连梁作为一种基本的建筑结构构件，具有较高的能耗，因此其剪切破坏会对抗震造成不利的影响，同时降低了结构的延性。这就需要对连梁进行合理的设计，并在设计的过程中，要进行连梁的强剪弱弯验算，这样就可以促使连梁的剪切破坏在弯曲破坏之后。因此在进行连梁设计时，不可人为的加大连梁的纵筋，避免难以符合强剪弱弯的规定，因为加大箍筋并不能够满足规定的要求，这是因为在如果连梁难以满足截面控制的条件，只是通过加大箍筋的行为就会阻碍连梁作用的发挥，同时还会发生剪切破坏，在进行对剪力设计值的计算时，要乘以增大系数，进而实现对连梁的合理设计。
（四）长墙肢的设计
在对剪力墙结构设计时，要合理的确定墙体的长度，剪力墙的长度必须控制在一定的范围内，不宜过长，因为如果长度过大，一般要将长度较大的剪力墙设置在跨度较大的连梁之上，确保高层建筑的剪力墙结构的延性，特别是对于形状呈高细型的剪力墙，可以具备较高的延性和弯曲破坏的属性，这样可以避免发生脆性剪切破坏。如果墙肢长度过长，为了符合建筑设计的规范性要求，需要采用开洞的方式，在连梁的作用下，将长墙分为均匀的若干段；如果墙肢的长度过短，产生的裂缝的宽度就比较小，因此可以充分发挥墙体配筋的作用。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时，这些长墙肢就是最容易遭到破坏的，而短墙肢则会因没有足够多的配筋，从而使整体结构遭到全面的破坏。为了避免这种不利的现象发生，应尽量避免单片剪力墙墙段长度大于8m。
四、结束语
剪力墙的结构设计是建筑整体结构设计中的一个关键环节，因此需要加强对剪力墙结构设计的重视，按照一定的规定和原则，对剪力墙的结构进行科学合理的设计，保证建筑物的整体质量和安全。总而言之，在剪力墙结构设计中，要根据其受力的特点，充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后，并选择合理的布置形式，正确掌握计算分析方法，它将在高层的住宅中有着广阔的发展前景。
参考文献：
[1]于群.小高层住宅中短肢剪力墙结构的设计应用[J].中国科技信息，2005（09）[2]李国胜.多高层钢筋混凝结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京：中国建筑工业出版社，2009（11）
[3]王艳军..高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑，2010（05）.
[4]陈崇冈.高层建筑剪力墙结构的设计要点[J].中国高新技术企业，2010（15）.