剪力墙设计在建筑工程结构设计中的运用分析

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　　摘    要：随着剪力墙结构被越来越多地应用到高层建筑中，在对建筑工程进行设计时，剪力墙结构的合理性、规范性、科学性将会对建筑项目产生很大的影响。然而目前剪力墙结构的应用还存在着诸多问题，因此还需不断地进行探索，提高剪力墙结构设计的水平，从而为建筑工程的发展提供更多、更可靠的技術保障。本文对建筑工程结构设计中的剪力墙设计进行分析。
　　关键词：建筑工程;结构设计;剪力墙设计
　　1  引言
　　避免剪力墙结构出现不合理，避免给实际工程项目带来质量缺陷，有必要对剪力墙结构设计进行深入的分析和研究，并根据客观存在的主要问题制定有效的整改措施，帮助项目施工单位提高施工水平，为建设单位带来经济效益。
　　2  剪力墙的特征
　　作为一种重要的建筑结构设计形式，剪力墙结构具有自身显著特点和优势。常见剪力墙结构类型包括实体墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙、壁式框架剪力墙等，其显著特点是侧移小，抗侧刚度大，抗震性能强，吸收地震能力大，结构自重大，室内墙面平整，能有效保障结构的稳固与可靠，尤其适应高层建筑结构设计需要，其应用变得更加广泛。但不能否定的是，剪力墙结构也存在一些不足，例如，其中最为明显的缺陷与不足表现为造价相对较高，施工工艺流程复杂，对施工人员的素质要求高。尽管剪力墙结构存在一些不足与缺陷，但仍然得到施工单位普遍关注和重视，其应用也比较普遍。
　　3  剪力墙结构设计原则
　　设计原则对剪力墙结构设计发挥指导作用，也是设计过程中必须严格遵循的规范和指导，具体来说，主要包括以下几项原则：
　　（1）最大位移比例。严格遵循相关规范要求，以变形弯曲为主要形式的高层建筑，计算其他结构时，可以不扣除结构整体弯曲变形，而是采用计算扭矩变形方法。高层建筑结构设计的计算过程中，剪力墙结构计算重点为楼层间扭转变形和剪切变形，剪切变形基本由竖向构件数量所决定，但竖向构件过多会导致结构扭矩变形，而设计中需要尽可能的减少扭矩变形。
　　（2）平面外稳定。剪力墙自身的特点决定了其在同一平面内的刚度和承载力比较大，而在平面外的刚度和承载力则相对较小。如果有平面外的梁体与剪力墙进行连接，就会产生较大的墙肢平面外弯矩，而对于一般建筑施工而言，并不会对墙的平面外刚度和承载力进行验算，这就会导致对于墙体受力情况的计算不足，造成安全隐患。因此，在对剪力墙进行结构设计时，要尽量避免平面外的连接，如果实在无法避免，必须按照工程施工相关的标准采取加固措施，确保剪力墙平面外的安全。
　　（3）楼层最小剪力系数。剪力墙承受地震倾覆力矩设计时，要确保满足相关规范要求，不得超过规定系数范围，同时还应该尽量减少剪力墙布置。坚持该设计原则，能确保楼层的最小剪力系数尽量接近规范限值，满足设计需要。
　　4  建筑工程结构设计剪力墙设计的要点
　　4.1  剪力墙优化设计的策略
　　剪力墙结构在进行设计过程中一定要充分发挥剪力墙的重要作用。这样不仅仅可以保障建筑工程的质量，更能有效的节约成本。所以，在进行剪力墙结构设计时，一定要与实际施工作业情况相结合，利用先进的科学技术进行合理设计布局，将剪力墙设计结构功能有效的发挥出来。针对施工中，长度较长的剪力墙可以依据施工需要将其剪力墙进行截段，但需要确保各长度的一致性，同时还应开设相应洞口。各个墙段之间要利用弱连梁进行连接，且每个独立墙段的高度与截面高度之比控制在三左右，为了有效防止剪力墙出现破坏的情况，在结构设计过程中可以将洞口与截面高度之比控制在四以下，小墙肢体的高度要高于实际截面的墙体厚度。
　　4.2  剪力墙肢种类和具体结构设置
　　剪力墙墙肢的分类主要是根据墙肢厚度和高度比来划分的，主要有两类：短肢剪力墙和一般剪力墙。如果剪力墙高度超过其8倍，就是普通剪力墙，如果高厚比4～8倍且截面的厚度不大于300mm称之为短剪力墙。就是短肢剪力墙。此外，剪力墙还可以根据其墙面开口大小的状况来分为整面剪力墙、整体小开口剪力墙、连肢剪力墙以及壁式框架等这几种。
　　一些高层建筑通常使用剪力墙结构，在抗震区域的建筑物中的剪力墙结构就更要如此设计了。此外，对于剪力墙双向的墙体刚度最好要接近，其墙面受力要均匀，可以通过一是结构周边部位布置剪力墙的原则：在结构周边，建筑允许设墙的位置应尽量布置剪力墙。与周边剪力墙相连的另一方向肢的长度应在满足建筑使用功能的前提下根据结构位移计算需要而增减;二是在不违反规范前提下应尽量布置长墙：从经济性考虑，结构剪力墙布置若短而多，则剪力墙暗柱数量也会很多，如果设置长墙，减少一些不必要的墙或者开洞，这样剪力墙暗柱数量少，在墙数量相同的情况下可以减少钢筋用量。来调整剪力墙的刚心，确保剪力墙的稳定性以强度。
　　4.3  对剪力墙的延伸性进行有效处理
　　通常剪力墙自身具有较大的延伸性，其延伸性过大，对剪力墙的整体结构及其耐久性产生严重影响，因此设计人员在设计以及施工人员在项目施工过程中，使剪力墙结构的延伸性控制在一定的范围之内，确保其不能够影响到建筑安全稳定。另外，在处理剪力墙结构延伸性问题时，设计人员可以让剪力墙拥有足够的承载力避免其带来破坏现象。通过对剪力墙结构对称合理、受力均匀、上下连贯的设计，可以有效的提升剪力墙对建筑物整体的支撑效果，保障其安全性，从而也使得建筑结构设计的可靠性也进一步提高。
　　4.4  增强性能与强度
　　在建筑工程结构设计过程中，增强性能与强度是剪力墙设计的重要内容，也是确保建筑工程整体结构安全性能和使用要求的重要举措。在我国相关机构颁布的相关规定中要求，在建筑工程结构的设计和实际施工过程中，应严格确保剪力墙设计水平的可靠性，以及竖向分布筋的合理配筋率，其主要表现为在进行四级抗震和非抗震的设计时，配筋率应大于0.20%;而在进行一、二、三级抗震设计时，应确保配筋率大于0.25%，从而确保建筑工程的抗震强度和较高的安全性能。另外，在增强剪力墙的性能与强度过程中，设计人员应严格遵守相关规范中的相关规定，通过充分利用构造边缘和约束边缘的剪力墙构件，来确保矩形面剪力墙的最大承载力可提升40%以上，并使其抗震能力提升20%，从而不断提升剪力墙设计水平的可靠性以及合理性。
　　5  结束语
　　经济建设的不断发展和扩大，使得建筑工程得到极大发展，从而对建筑工程结构设计的选型、布局、计算等方面提出了更高的要求。由于剪力墙具有结构侧移较小、抗震性能较高、抗侧刚度较大、可适用于不同风格的建筑等优点，已被广泛应用于高层建筑结构设计中。因此在建筑工程结构的设计中，设计人员应对剪力墙的设计要求、特点和设计原则等事项进行明确分析，增强对剪力墙的认识深度，在保证建筑工程的安全、合理、经济的前提下，不断提升我国建筑工程结构设计的整体水平。
　　参考文献：
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