论文部分内容阅读
摘要：高层建筑是社会经济飞速发展和科学技术不断进步的产物，是城市人口集中、人口众多、用地紧张和商业竞争加剧的必然趋势。在高层建筑工程中，建筑结构设计是整个工程项目工作重点，也是提高建筑结构的实用性、耐久性的关键。剪力墙结构作为目前建筑工程领域中极为常见的一种，在大中型高层建筑结构中应用极为广泛，其在提高建筑结构整体性、耐久性方面发挥着不可替代的作用。
关键词：剪力墙结构设计；建筑结构设计；应用
中图分类号： TU8文献标识码： A
一、剪力墙结构概述
在目前的建筑结构设计工作中，剪力墙结构的应用越来越广泛，特别是那些高层、超高层建筑结构中，其身影更是随处可见，已成为建筑设计工程领域一个司空见惯的问题。在高层建筑不断发展的社会大势下，如何在设计工作中满足建筑物创新、使用、安全要求的同时追求结构的新颖、个性已成为建筑工程师研究的重点，也是未来一段时期内建筑结构设计的关键。剪力墙结构就是基于这种时代背景下产生的一种新结构体系，是整个工程项目中最受重视和关注的一个环节。
(一)剪力墙结构概念
所谓的剪力墙结构主要指的是采用钢筋混凝土墙来代替传统的框架中的梁柱，承担各种荷载引起的内力，并能够承受结构的水平力和地震力，控制结构的水平位移。这种主要采用钢筋混凝土墙承受竖向和水平力的结构被广泛的称之为剪力墙结构，这种结构体系在现阶段的高层建筑结构中被广泛的使用，已成为建筑结构中一种重要而常见的结构体系。
(二)剪力墙特点以及分类
剪力墙的截面特点是墙肢的长度比厚度大的多，自身的平面内刚度、承载力比较好，平面外刚度、承载力比较小。剪力墙高、宽尺寸比较大，厚度小，受力形态和柱类似。剪力墙优点是侧向刚度比较大，受到水平荷载的作用，侧移比较小，楼盖应用的是平板结构，不设置梁，空间得到利用，层高得以节约。缺点是剪力墙间距受到限制，在布置建筑平面时，灵活性比较差，结构自重比较大，适合高层建筑。
剪力墙主要是分为以下几类：
第一，整体墙剪力墙。剪力墙没有设置门窗洞口，或者是洞口比较小，洞口可以忽略，门窗、洞口面积加起来小于17%的剪力墙侧面积，洞口间净距、洞至墙边净距多于洞口长边。在设计的过程中，竖向钢筋应当设置在墙肢两端。
第二，小开口整体剪力墙。受到洞口影响，墙肢间的应力分布不能是直线形，墙肢中已经存在局部弯矩，但是偏离不会太大。主要是对整体墙计算法进行修改。
第三是连肢墙。剪力墙上具有多个洞口，主要的组成是墙肢，洞口尺寸比较大，洞口的面积大于16% 的墙体总面积，墙体的连接部分是连梁，墙肢单独的作用比较明显，连梁中部存在反弯点，主要的计算方法是连续化方法。
第四，框支剪力墙。如果建筑物的底层需要的空间比较大，可以应用框架结构对上部的墙体起到支撑的作用。对于地震区而言，通常不能单纯应用框支剪力墙结构，需要综合考虑。
(三)剪力墙结构设计中的基本原则
(1)剪力墙自身所拥有的一个主要特点就在于平面之外的承载力以及刚度都较小，但是在平面结构之内所呈现出来的刚度、承载力都完全符合需求。但是在平面外方向的梁结构与剪力墙部分进行实际衔接的过程中，会直接使得墙肢的平面在这一过程中出现外弯矩的现象，一般情况下，在进行施工的过程中，都没有针对墙体平面之外所存在的刚度属性、承载力等进行验算处理。所以，务必要最大限度的针对平面外搭接现象的出现，如果说在实际施工操作的过程中无法加以避免，那么就必须要采取适合的措施来确保是剪力墙平面之外的部分处在一个相对安全的状态之下。
(2)剪力墙自身在进行建设的过程中，其连梁的跨度高低比必须要大于或者等于2.5，而对于跨度小于2.5的连梁来说，在投入到建筑工程之中后，便极有可能会导致剪力超出承受以及弯矩的现象出现。在《高规》之中，明确的规定了，当跨高之比在大于或者等于5的情况下，其连梁自身就应当严格的按照框架梁的形式来对结构进行设计。也就是说，要避免跨高比折减的现象出现，并且保持跨高比在这一期间大于等于5，确保连梁刚度完全符合要求。此外，如果说跨高比达到了5-6之间，那么在这期间如果说不采取相应的连梁折减措施，便既有可能会导致剪力超出限度或者是极易出现弯矩现象。如果说在工程自身进行施工的过程中，其工程本身的设计能够最大限度的利用这其中几个注意事项，那么建筑工程本身的工程造价能够保持较高的利用率，所产生的影响极为明显。
(3)在针对剪力墙结构进行设计期间，通常都是直接从主轴的方向，来进行多向布置以及双向布置，最佳的设计方案通常都是直接让剪力墙结构在这一过程中进行互相衔接，并且在这一过程中要最大限度的保证不会出现拉通对直的现象出现；此外，在进行抗震结构设计的过程中，务必要针对其中两个侧向的刚度进行计算，保证数值基本相近，同时，剪力墙的墙肢设计应当要尽可能的简易化。在现代高层建筑的剪力墙结构体系之中，其剪力墙本身都是沿着主轴的双向以及对象来进行布置，使用这一方式的主要原因就是为了能够避免存在一定质量隐患的单方面设计方式，只有通过这一设计方式才能够最大限度的提升工作性能的提升。但是，还必须要加以重视的一个环节就在于剪力墙在进行建设分布的过程中，要尽可能的确保这几个方面的数量能够均匀的布置。如果说剪力墙配置数量不充足，那么结构在这一过程中所呈现出来的抗侧力便无法满足工程的需求，但配置过多，也同样会导致墙体过多而无法最大化的利用，尤其是在地震情况下，自身重力过大反而安全无法得到保障。
二、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
(一)剪力墙合理定位
剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。
(二)剪力墙中对大墙肢的处理
在施工的过程中，剪力墙结构本身具有一定的要求即延伸性，所以，在进行结构施工和设计时，这种延展的特点必须考虑进去，有助于提升剪力墙结构的整体性以及工作的力度。在一般情况下，在设计的过程中，剪力墙比较容易设计成高状结构，容易出现弯曲受到破坏的形式，存在剪力墙的体系形式，剪力墙结构容易存在脆性破坏的问题。在设计的过程中，如果剪力墙墙体长度比较大，在符合承载力的需求以后，实行分层间隔设计，将其进行分割，比较小并且均匀，有利于增加墙体结构承载力。如果墙段的长度比较小，它在受弯以后出现比较小的裂缝宽度，墙体配筋能够更好的发挥支撑的效果。為防止出现这种情况，如果墙肢长度大于8m，处理方法如下：第一，设置施工洞，在施工的过程中，需要在墙上留洞，在完工以后，将墙填充，长墙肢就可以变成短墙肢。第二是设置计算洞，在计算结构时，设置洞，施工开始仍然是混凝土墙。应用以上的计算方法，小墙肢配筋能力会增加。
(三)剪力墙墙身钢筋分析
国家相关规定《高规》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)边缘构件设计
在对剪力墙结构进行设计的过程中，边缘构件设计比较重要，边缘构件设计可以使得延伸性增加，并防止产生水平位移的问题，剪力墙整体抗剪能力得到提高。剪力墙边缘构件主要是端柱、暗柱等，结合实际的情况，对边缘构件或者是约束边缘构件进行设计。
结语
建筑结构设计中，剪力墙结构设计得到了很大的应用，在现在，建筑的形状在不断发生着改变，同时人们对建筑的需求也在不断发生着改变，为了更好是进行建筑的设计，设计人员要不断进行创新，在建筑结构设计方面不断使用新的技术，这样能更好的发展建筑行业。
参考文献
[1]张震.框支剪力墙结构的设计与研究[D].西安建筑科技大学，2011.
[2]李晓蕾.高层建筑短肢剪力墙结构的力学模型与试验研究[D].西安建筑科技大学，2011.
[3]暴洪艳.剪力墙结构设计在高层建筑工程中的运用[J]. 民营科技，2014，01:140.
[4]曾斌.结构概念设计在框架—剪力墙结构体系中的应用[D].北京工业大学，2002.
关键词：剪力墙结构设计；建筑结构设计；应用
中图分类号： TU8文献标识码： A
一、剪力墙结构概述
在目前的建筑结构设计工作中，剪力墙结构的应用越来越广泛，特别是那些高层、超高层建筑结构中，其身影更是随处可见，已成为建筑设计工程领域一个司空见惯的问题。在高层建筑不断发展的社会大势下，如何在设计工作中满足建筑物创新、使用、安全要求的同时追求结构的新颖、个性已成为建筑工程师研究的重点，也是未来一段时期内建筑结构设计的关键。剪力墙结构就是基于这种时代背景下产生的一种新结构体系，是整个工程项目中最受重视和关注的一个环节。
(一)剪力墙结构概念
所谓的剪力墙结构主要指的是采用钢筋混凝土墙来代替传统的框架中的梁柱，承担各种荷载引起的内力，并能够承受结构的水平力和地震力，控制结构的水平位移。这种主要采用钢筋混凝土墙承受竖向和水平力的结构被广泛的称之为剪力墙结构，这种结构体系在现阶段的高层建筑结构中被广泛的使用，已成为建筑结构中一种重要而常见的结构体系。
(二)剪力墙特点以及分类
剪力墙的截面特点是墙肢的长度比厚度大的多，自身的平面内刚度、承载力比较好，平面外刚度、承载力比较小。剪力墙高、宽尺寸比较大，厚度小，受力形态和柱类似。剪力墙优点是侧向刚度比较大，受到水平荷载的作用，侧移比较小，楼盖应用的是平板结构，不设置梁，空间得到利用，层高得以节约。缺点是剪力墙间距受到限制，在布置建筑平面时，灵活性比较差，结构自重比较大，适合高层建筑。
剪力墙主要是分为以下几类：
第一，整体墙剪力墙。剪力墙没有设置门窗洞口，或者是洞口比较小，洞口可以忽略，门窗、洞口面积加起来小于17%的剪力墙侧面积，洞口间净距、洞至墙边净距多于洞口长边。在设计的过程中，竖向钢筋应当设置在墙肢两端。
第二，小开口整体剪力墙。受到洞口影响，墙肢间的应力分布不能是直线形，墙肢中已经存在局部弯矩，但是偏离不会太大。主要是对整体墙计算法进行修改。
第三是连肢墙。剪力墙上具有多个洞口，主要的组成是墙肢，洞口尺寸比较大，洞口的面积大于16% 的墙体总面积，墙体的连接部分是连梁，墙肢单独的作用比较明显，连梁中部存在反弯点，主要的计算方法是连续化方法。
第四，框支剪力墙。如果建筑物的底层需要的空间比较大，可以应用框架结构对上部的墙体起到支撑的作用。对于地震区而言，通常不能单纯应用框支剪力墙结构，需要综合考虑。
(三)剪力墙结构设计中的基本原则
(1)剪力墙自身所拥有的一个主要特点就在于平面之外的承载力以及刚度都较小，但是在平面结构之内所呈现出来的刚度、承载力都完全符合需求。但是在平面外方向的梁结构与剪力墙部分进行实际衔接的过程中，会直接使得墙肢的平面在这一过程中出现外弯矩的现象，一般情况下，在进行施工的过程中，都没有针对墙体平面之外所存在的刚度属性、承载力等进行验算处理。所以，务必要最大限度的针对平面外搭接现象的出现，如果说在实际施工操作的过程中无法加以避免，那么就必须要采取适合的措施来确保是剪力墙平面之外的部分处在一个相对安全的状态之下。
(2)剪力墙自身在进行建设的过程中，其连梁的跨度高低比必须要大于或者等于2.5，而对于跨度小于2.5的连梁来说，在投入到建筑工程之中后，便极有可能会导致剪力超出承受以及弯矩的现象出现。在《高规》之中，明确的规定了，当跨高之比在大于或者等于5的情况下，其连梁自身就应当严格的按照框架梁的形式来对结构进行设计。也就是说，要避免跨高比折减的现象出现，并且保持跨高比在这一期间大于等于5，确保连梁刚度完全符合要求。此外，如果说跨高比达到了5-6之间，那么在这期间如果说不采取相应的连梁折减措施，便既有可能会导致剪力超出限度或者是极易出现弯矩现象。如果说在工程自身进行施工的过程中，其工程本身的设计能够最大限度的利用这其中几个注意事项，那么建筑工程本身的工程造价能够保持较高的利用率，所产生的影响极为明显。
(3)在针对剪力墙结构进行设计期间，通常都是直接从主轴的方向，来进行多向布置以及双向布置，最佳的设计方案通常都是直接让剪力墙结构在这一过程中进行互相衔接，并且在这一过程中要最大限度的保证不会出现拉通对直的现象出现；此外，在进行抗震结构设计的过程中，务必要针对其中两个侧向的刚度进行计算，保证数值基本相近，同时，剪力墙的墙肢设计应当要尽可能的简易化。在现代高层建筑的剪力墙结构体系之中，其剪力墙本身都是沿着主轴的双向以及对象来进行布置，使用这一方式的主要原因就是为了能够避免存在一定质量隐患的单方面设计方式，只有通过这一设计方式才能够最大限度的提升工作性能的提升。但是，还必须要加以重视的一个环节就在于剪力墙在进行建设分布的过程中，要尽可能的确保这几个方面的数量能够均匀的布置。如果说剪力墙配置数量不充足，那么结构在这一过程中所呈现出来的抗侧力便无法满足工程的需求，但配置过多，也同样会导致墙体过多而无法最大化的利用，尤其是在地震情况下，自身重力过大反而安全无法得到保障。
二、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
(一)剪力墙合理定位
剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。
(二)剪力墙中对大墙肢的处理
在施工的过程中，剪力墙结构本身具有一定的要求即延伸性，所以，在进行结构施工和设计时，这种延展的特点必须考虑进去，有助于提升剪力墙结构的整体性以及工作的力度。在一般情况下，在设计的过程中，剪力墙比较容易设计成高状结构，容易出现弯曲受到破坏的形式，存在剪力墙的体系形式，剪力墙结构容易存在脆性破坏的问题。在设计的过程中，如果剪力墙墙体长度比较大，在符合承载力的需求以后，实行分层间隔设计，将其进行分割，比较小并且均匀，有利于增加墙体结构承载力。如果墙段的长度比较小，它在受弯以后出现比较小的裂缝宽度，墙体配筋能够更好的发挥支撑的效果。為防止出现这种情况，如果墙肢长度大于8m，处理方法如下：第一，设置施工洞，在施工的过程中，需要在墙上留洞，在完工以后，将墙填充，长墙肢就可以变成短墙肢。第二是设置计算洞，在计算结构时，设置洞，施工开始仍然是混凝土墙。应用以上的计算方法，小墙肢配筋能力会增加。
(三)剪力墙墙身钢筋分析
国家相关规定《高规》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)边缘构件设计
在对剪力墙结构进行设计的过程中，边缘构件设计比较重要，边缘构件设计可以使得延伸性增加，并防止产生水平位移的问题，剪力墙整体抗剪能力得到提高。剪力墙边缘构件主要是端柱、暗柱等，结合实际的情况，对边缘构件或者是约束边缘构件进行设计。
结语
建筑结构设计中，剪力墙结构设计得到了很大的应用，在现在，建筑的形状在不断发生着改变，同时人们对建筑的需求也在不断发生着改变，为了更好是进行建筑的设计，设计人员要不断进行创新，在建筑结构设计方面不断使用新的技术，这样能更好的发展建筑行业。
参考文献
[1]张震.框支剪力墙结构的设计与研究[D].西安建筑科技大学，2011.
[2]李晓蕾.高层建筑短肢剪力墙结构的力学模型与试验研究[D].西安建筑科技大学，2011.
[3]暴洪艳.剪力墙结构设计在高层建筑工程中的运用[J]. 民营科技，2014，01:140.
[4]曾斌.结构概念设计在框架—剪力墙结构体系中的应用[D].北京工业大学，2002.