摘要：近年来，建筑行业发展极快，人们对建筑业的关注度也越来越高。加强对建筑结构设计的研究，有助于提高建筑工程的质量。剪力墙结构设计是建筑结构设计中的重要部分，应引起足够重视。本文通过对剪力墙结构设计进行探究，希望可以进一步提高建筑结构设计的水平。
关键词：建筑结构设计；剪力墙结构设计
1剪力墙折算厚度
在针对建筑物中具体的楼层时，其剪力墙折算厚度主要定义成以下形式：此楼层剪力墙总体积和结构总面积的比值，该值能直接反映出剪力墙的经济性。如果折算厚度处在合适范围内，则要将配筋率在符合要求的基础上控制在一定限度内，最终使结构达到技术可行与经济合理。从以往的工程经验可以看出，如果建筑为小高层，即地上12层左右，则标准层的折算厚度需要为90-100mm；如果建筑为地上18层左右，则标准层的折算厚度需要为120-130mm；如果建筑为地上25层，则标准层的折算厚度需要为140-150mm。当折算厚度较大时，说明剪力墙的面积或者是数量过大，对应的计算结果为：轴压比较小，位移角与规范相比存在很大的富余，此时需要调整剪力墙长度以及布置数量，并做好优化，最终有效控制成本。对于剪力墙最优截面，其轴压比应与限值十分接近，如果上部楼层的轴压比相对较小，且厚度为200mm，可以通过对墙长的减小，有效保证经济指标。
2剪力墙结构经济长度
如果剪力墙结构为短肢剪力墙，根据现行规范要求，最大高度应稍作降低，在7度设防区，剪力墙高度不能超过100m，8度时不能超过60m。短肢墙底部所占倾覆力矩之比应控制在50%以内。若采用这种结构，应进行加强处理，对设计有直接影响的内容包括：一级抗震短肢剪力墙，其底部加强区轴压比应控制在0.45以内；二级抗震短肢剪力墙，其底部加强区轴压比应控制在0.50以内；三级抗震短肢剪力墙，其底部加强区轴压比应控制在0.55以内；当截面为一字型剪力墙时，剪力墙轴压比的限值应降低0.05。轴压比限值的适用范围为楼层全高。
对于非底部加强区位置，一级短肢剪力墙，其剪力需考虑1.4的增大系数；二级短肢剪力墙，其剪力需考虑1.2的增大系数；三级短肢剪力墙，其剪力需考虑1.1的增大系数。如果剪力墙的高度与厚度之比在6以内，对于竖向配筋率，一级短肢剪力墙底部加强区应达到1.2%以上，非底部加强区应达到1.0%以上；二级短肢剪力墙底部加强区应达到1.0%以上，非底部加强区应达到0.8%以上；三级短肢剪力墙底部加强区应达到0.8%以上，非底部加强区应达到0.6%以上。如果剪力墙的高度、厚度之比超过6，且仍然设置有边缘构件时，对于其竖向钢筋配筋率，一级短肢剪力墙，其底部加强区应达到1.6%以上，非底部加强区应达到1.4%以上；二级短肢剪力墙，其底部加强区应达到1.4%以上，非底部加强区应达到1.2%以上；三级的短肢剪力墙，其底部加强区应达到1.2%以上，非底部加强区应达到1.0%以上。短肢剪力墙将导致配筋提高，减弱经济性，因此，在设计中宜较少采用短肢剪力墙。另外，在实际设计工作中，也经常会遇到以下情况，第一，选择一个整体长剪力墙，第二，长剪力墙开洞形成的两片剪力墙。剪力墙开洞的两侧有两个暗柱，所以其造价可能与一片整体长剪力墙相当，但从受力合理性方面考虑，应尽量将较长剪力墙分成两片剪力墙。
3剪力墙截面高度和厚度
3.1底部层高
为满足使用功能方面的要求，很多建筑在底部设计有很高的层高，此时，为保证剪力墙结构的墙身稳定，墙应有足够的厚度。如果剪力墙厚度超过300mm，则对于长度为1650mm的墙和长度超过1200mm的短肢剪力墙，依然定义为一般剪力墙。
3.2标准层
通常情况下，普通住宅建筑的标准层，其剪力墙厚度为200mm时，可满足轴压比与稳定性基本要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此时，除了以下特殊情况外，截面高度均可以确定为1650mm，这些特殊情况包括：1）需提高墙身刚度；2）需满足建筑构造要求；3）需减少梁跨等，这样即可形成一般剪力墙。另外，在层间位移比和轴压比符合要求的基础上，可采用长度比经济界限长度小的短肢剪力墙[1]。
4剪力墙结构抗震等级与边缘构件的合理配置
4.1一般剪力墙
多高层建筑中的剪力墙需按照规范确定相应的抗震等级，考虑到多层结构没有短肢剪力墙，所以在多层结构中，截面高度与厚度的比值超过4的剪力墙都视为一般剪力墙。无论是各抗震等级剪力墙的底部，还是上部，都应增设边缘构件，四级剪力墙在全高范围内仅需采用构造边缘构件，无需采用约束边缘构件[2]。
4.2短肢剪力墙
对于短肢剪力墙，它是针对高层建筑结构而提出的，根据规范的要求，一级抗震短肢墙，其底部加强区的轴压比，不得超过0.45；二级抗震短肢墙，其底部加强区的轴压比，不得超过0.50；三级短肢墙，其底部加强区的轴压比，不得超过0.55；若截面形状为一字型，则轴压比限值应再降低0.05；在底部加强区以上部位时，则应将限值提高0.05。
4.3错层结构墙
在当前的设计规范中，对错层给出以下定义：层高差距比相连部位的楼面梁高，或层高差距比相连部位的楼面梁小，但板之间的垂直净距比支承梁宽大时，即产生错层。一旦产生错层，将带来如下影响：一方面，楼板中对剪力进行传递的路径产生局部中断，当较为严重时，导致无限刚度这一假定无法成立；另一方面，如果楼板上高差有明显变化的结构受地震作用后产生反向运动，则会对交接部位构件造成影响，产生一定附加应力。在设计过程中，由于楼板凹凸不平的情况极为复杂，其对结构造成的影响并不仅限于以上两种，所以需要以具体设计情况为依据，对尺度进行灵活掌握与准确判断[3]。比如，普通标准层当中的卫生间凹板，并不会使剪力的实际传递发生中断，所以不属于错层；又比如，第一层平面塔楼外范围楼板下沉覆土和塔楼范围的楼板形成高差，由于塔楼之外的楼盖处于地下，则相对较低的一侧不会受到地震太大作用，并且因覆土会对高差产生限制，水平方向上的剪力可沿纵向不断传递到覆土的顶板部分，减少或避免附加应力的产生，所以也不属于错层结构。对于错层交接位置以外受力的结构，在抗震设计过程中，厚度应达到250mm以上，同时还应将和它保持垂直位置关系的墙肢的抗震等级提高一个等级，强化其抵抗水平地震作用的能力。此外，在错层位置上，剪力墙所有混凝土材料的强度等级必须达到C30以上，并于水平、竖向两个方向布置钢筋，通过计算分析确定适宜的配筋率，当有抗震要求时，配筋率应保持在0.5%以上。除此之外，在错层位置上布置的框架柱，其截面高度必须达到600mm，且混凝土的强度等级达到C30以上，将抗震等级提高一个等级，并将箍筋间距在全柱高范围进行加密处理[4]。
结束语：
综上所述，在建筑结构设计工作中，剪力墙的设计是一个复杂的系统问题，关系到结构体系与概念设计的方方面面，而且剪力墙结构受力特点显著，如采用间隔墙方法进行竖向构件的布置，不会和建筑使用功能产生矛盾；数量可多可少，根据抗侧力要求确定，也可根据墙的平面布置与尺寸对刚度中心具体位置进行调整；连接墙体的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面以内，可实现隐蔽等。总之，在剪力墙设计中需要考虑到诸多实际问题，包括经济长度、折算厚度、高度、厚度、抗震等级、边缘构件配置、配筋率等，只有关注并做好每一个细节，才能保证剪力墙设计的受力合理性与经济可行性，保证结构安全稳定。
参考文献：
[1]许晓冬. 建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J]. 黑龙江科技信息，2014（23）：251.
[2]曹彬，李铭. 高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J]. 中国建筑金属结构，2013（22）：65.
[3]孙合平. 建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计[J]. 建材与装饰，2016（33）：48-49.
[4]李治国. 建筑结构设计中剪力墙结构的作用分析[J]. 低碳世界，2017（27）：188-189.
论文作者:崔裕兴
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/16
标签：剪力墙论文; 厚度论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑论文; 剪力论文; 截面论文; 《基层建设》2019年第18期论文;