浅议在剪力墙结构设计过程存在的问题

浅议在剪力墙结构设计过程存在的问题

【摘 要】社会的快速发展使当代设计领域的设计理念出现了不断的翻新变化，面对建筑行业发展兴起的不断加速，剪力墙结构设计成为了高层建筑中广泛流传的设计结构形式。但是由于结构设计中问题的存在，合理的对其解决就显得尤为重要。

【关键词】剪力墙；结构设计；问题

0.前言

知识改变生活，科技创造未来。在进行现代建筑的设计中，为了满足社会发展人口不断激增的现状，大量的建造高层建筑，引用剪力墙结构，将有效的提高建筑的质量，发挥剪力墙结构设计的价值，提高建筑行业的建设能力。

1.对剪力墙应用的优缺点分析

设计中应用剪力墙将能够有效的提高墙体的结构刚度，由于其整体性较高，所以在耗钢方面也比较低，能够承受侧向较大的形变压力；对于震动的产生具有良好的低于性能。通过对其结构进行合理构造，将能够使其塑性大大增强。由于其整体性能优良，所以在高层建筑、客房当中使用现浇剪力墙结构相对经济性能较高。不仅如此，该方法还有效的提高了室内的清洁度以及外观的美感。

任何设计结构都存在其独有的优点以及缺点，剪力墙结构设计的主要的缺点是整体结构侧向刚度较大，一旦遇到较大的震动，就会导致上部结构施工费用增加。其次，由于剪力墙使用砼墙体，所以建筑的整体重量增加，一旦地震将引起连锁反应，造成危害。第三，墙体内部肢轴压较低，剪力墙无法有效的发挥自身的承载能力。第四，墙体内部使用钢筋数量较少，导致结构在延伸中性能较差。第五，在楼板设计的制约下，剪力墙间距受到限制，整体布局过于紧凑，在公共建筑中没有较为有利的推广价值。

2.剪力墙在建筑设计中存在的问题

2.1层数较少（20层以下）的高层住宅

20层以下的高层采用传统的现浇剪力墙结构，各墙肢轴压比的计算值往往较小，墙体配筋为构造配筋，墙体承载能力没有发挥出来，工程费用偏高。为了能够解决上述问题，采用现浇联肢短肢剪力墙结构，将能够快速见效。短肢剪力墙结构的具体做法是：利用位于建筑平面中部抗侧刚度很大的楼梯间、电梯间作为一个抵抗水平力的抗剪核心筒，这个核心筒有多片剪力墙组成，用以抵抗大部分由风荷载和地震作用引起的水平力。一般情况下，这部分剪力墙不做成短肢墙，当某片剪力墙的长度超过8m时，中间开一个结构洞，使其成为双肢剪力墙，除核心区外的其他各片剪力墙，视其所处位置不同，将其分割成若十个“L”形、“T”

形或“一”字形短肢剪力墙，这些短肢剪力墙的墙肢长度一般为4～6bw（bw为剪力墙厚度），但尽量避免出现长度小于3.5bw的小墙肢，当出现时，应加强小墙肢配筋。建筑平面上这部分短肢剪力墙主要承担结构的竖向荷载，各墙肢由连梁连接，协同工作，使整个结构形成一个良好的抗震体系。在7度区，20层以下的高层住宅采用短肢剪力墙结构，结构顶点位移、周期、底部剪力一般均可控制在合理范围内。

2.2框支剪力墙结构

剪力墙上部一般使用短肢剪力墙结构，在整个建筑中的底部，通常将全落地剪力墙与框架支撑剪力墙技术共同使用，这种建设方法一般在商业住宅、店铺设计中较为常见。但是，该种设计方法的整体抗震性能相对较差，虽然上层的剪力墙能够承受较大的外力，但是下层由于刚度下，一旦发生震动极易容易变形，由于上下剪力墙刚度存在差异，在水平作用力的影响下较为容易发生变形。为了避免这种问题的影响，一般会采取短肢剪力墙的设计方式，这不仅达到了使用标准，同时也满足了经济性的要求，只要合理的控制剪力系数，确保短肢墙数量达到刚度要求，一般就不会出现问题。

2.3层数较多（如20层以上）的高层住宅

高层建筑的建设与底层建筑存在一定的差异，在进行设计中如果一味的采用短肢剪力墙体系将导致整个楼房不能够满足建设要求，底部的剪力墙系数也会降低，致使整个楼房结构出现文献，所以一般在设计中应该采用系数A的10联剪力墙结构。

3.剪力墙厚度的确定

《高规》中对剪力墙的截面尺寸有着详细的规定，对于我们设计的位于8度区的三级抗震剪力墙，《高规》是这样规定的：按二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20，且不应小于160mm。

4.浅议剪力墙设计中连梁的问题所在

4.1连梁的作用

在进行剪力墙的设计中，由于整个建筑存在不同方向的载荷，所以墙肢极易同意发生弯曲，然后引起连梁发生转角，这种变形所产生的内力反过来又会再一次作用到墙肢上，对其进行约束，进而保证墙肢能够良好的发挥作用。所以，在剪力墙中连梁的作用不可忽视。他对整个墙肢不仅仅起到了单一的连接作用，同时还有效的约束了墙肢的受力变形状况。

4.2连梁的设计问题

与剪力墙相连的梁称为连梁。连梁一般具有跨度小，截面大，与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。因此，高层建筑在水平力作用下，连梁的内力往往很大。高层建筑连肢墙在水平力作用下的破坏分为脆性破坏（即剪切破坏）和延性破坏（即弯曲破坏）两种。如果连肢墙受到了脆性破坏，首先可能是墙肢的整体抗剪能力在设计中没有达到使用的要求，在投入使用后墙体在整体的受重情况下逐渐的失去了原有的承载能力，导致内部结构疏松、垮塌，这种问题一般通过良好的设计就可以避免。其次在进行剪力墙设计中应该充分的考虑地震的因素，为了提高剪力墙的抗震性能，一般需要对其底部的剪力墙系数进行方法，避免受力后发生弯曲，导致剪力墙出现脆性破坏搏击连梁，发生连肢墙作用丧失问题。如果发生意外状况，导致连梁发生了大规模的破坏，其连接的肢墙此刻将处于独立的状态，那么他的整体刚度就会下降，弯矩会随之上升。但是面对生活中可能发生的自然地震灾害，在进行剪力墙系数调整中，应该充分考虑连梁端部的系数，防止器过早的发生形变。但是，通过分析我们可以发现，如果是连梁发生了剪切性损坏，其整体的承载性能还能够残留下来，由于其在竖直方向所承担的载荷相对较低，所以一般不会发生较大的结构损坏。剪力墙如果发生延性破坏，首先是连梁为了保证作用抵抗外力，然后墙肢受到较大压力发生变形，但是相应的变形结果相对较小。所以在进行建筑设计当中，这种破坏的方式我们虽然归结为延性破坏，但是其主要的吸收震能的能力还是不足的，不过通过合理的设计是可以避免的。其次是连梁在使用中发生了屈服变形，然后导致墙肢屈服变形，当连梁失去了延性之后，他只能通过不断的变形来吸收外部的地震能量，并使用该能量进行剪力的传递，约束墙肢，确保其刚度与强度能够达到适应的要求。

5.剪力墙的边缘构造

矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差；增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性；因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性，还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。通过对剪力墙的合理研究，对其整体结构的受力状况进行分析，就其两侧受力强度以及墙肢的载重能力进行分析，通过强化边缘提高构造构件的强度以及刚度强化边缘性能。在设计中不但要复核短墙肢轴压比，也要复核长墙肢的轴压比；抗震墙结构中，当层数在15层以内时其墙肢轴压比一般都小于0.2，所以一般除9度地震区外，都可以不设约束边缘构件，只需设计构造边缘构件。

6.结语

剪力墙结构设计方案的出现，是为了能够有效的满足当代社会的发展需求。该设计技术不断提高了建筑的性能，同时也达到了节能降材的目的。合理的处理剪力墙结构设计中存在的问题，将有助于当代建筑行业的发展以及进步。

【参考文献】

[1]汪兴.高层剪力墙结构设计要点分析.中华民居，2011（06）.