剪力墙对建筑结构设计的影响

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一、墙肢的结构布置和分类

在对剪力墙进行结构布置的过程中，高层建筑应该具有良好的空间工作能力，应该使用双向布置的方式，最终形成良好的空间结构，尤其是在抗震设防地区，减少剪力墙的单向布置，使双向方向具有十分相近的刚度，在平面上应该保持均匀，使剪力墙的刚度中心接近建筑物的中心，降低扭转效应，在需要的时候，使用改变连梁高度和墙肢长度的方式对刚心位置进行调整。由于较大的地震作用会对剪力墙的结构产生不利的影响，因此，在结构设计中通过调节剪力墙的抗侧刚度来减少不利影响。减少剪力墙的厚度、或者使用主次结构的方式、减少剪力墙的数量、增加剪力墙之间的距离、减少结构的重量等都能降低剪力墙的弯矩和地震剪力。剪力墙具有较大承载能力和抗侧刚度的特征，当剪力墙与其平面外相交的梁连接时，会产生平面外弯矩，如果梁的高度是墙厚的两倍，剪力墙会产生安全隐患，因此，应该使用相应的措施，减少平面外的危险隐患，在对具有较小界面的剪力墙进行设计的时候，可以使用半刚接和铰接的方式，最大程度的降低平面外弯矩的影响。

二、剪力墙的连梁设计

在剪力墙结构设计的过程中，连梁指的是墙肢和墙肢之间连接的梁，在荷载的作用之下，墙肢会产生变形、弯曲等现象，最终使连梁的两端产生转角变形，造成连梁内力的产生，与此同时，端部的内力能够降低墙肢的变形和内力，约束了墙肢，对墙肢的受力水平进行了改善，因此，连梁会对剪力墙的结构产生积极的作用，不仅有助于连接墙肢，还能够约束墙肢。在对连梁进行设计的过程中，其截面尺寸和跨高比会受到很多因素的影响，如果没有完善的设计，很容易产生连梁截面不满足要求或者承载力超过上限等现象，因此，在进行设计的过程中，可以从以下几个方面进行考虑。首先，因为连梁具有较小的跨高，墙肢具有较大的刚度，内力受到水平力的影响会很大，连梁在屈服的过程中会产生内力重分布或者刚度减少的现象，造成裂缝的产生，因此，在对整体结构进行计算的时候，应该折减连梁的刚度，高层建筑在进行整体分析的时候，应该使用弹性刚度，在一些抗震设计中，连梁相对墙体具有较小的刚度，因承受了很大的剪力和弯矩，在进行配筋设计的时候会有很大的困难。因此，在满足竖向承载能力的条件下，减少连梁刚度，将连梁的内力向墙体上进行转移，在抗震设计时，可以对连梁的刚度进行一定的折减，但减折系数不宜小于0.5，使连梁的承载水平得到保证。第二，可以使用降低连梁高度，增加洞口宽度的方式，减少连梁的刚度，同时，也降低了房屋整体的刚度，将地震作用的危害降到最低，最终保证承载力在连梁能够承受的范围之内。

三、剪力墙结构设计的优化方式

剪力墙应该进行双向布置，形成良好的空间结构，在一些抗震设计中，应该避免对剪力墙进行单向布置，保证空间结构的工作能力。在对剪力墙结构进行设计的时候，还应该针对相关的技术规范，对结构的合理性和安全性进行综合的考虑，在符合层间位移和层高之比要求的基础上，使计算的结果和规范值接近。在实际工程中，一些设计人员看到层间位移和规定要求不吻合时，就对侧向刚度进行大量的增加，这种方法虽然能够暂时解决问题，但应该重视剪力墙结构的剪重比，如果剪重比超过了规范的限值，应该使用减少结构刚度的措施，使用这种方式，不仅能够减少剪重比，还能够降低地震产生的不利影响，充分发挥剪力墙的作用。剪力墙的墙肢截面应该具有规则、简单的特征，应该保证剪力墙具有均匀的竖向刚度，门窗洞口应该上下对齐分布，连梁和墙肢的布局明晰，使应力具有十分规则的分布，同时，可以使计算简图更加规范，提高设计整体结果的安全性和可靠性，减少因为洞口设置悬殊而产生的叠合错洞现象。我国高层建筑的结构技术规范对剪力墙的厚度做出了明确的规定，该规定的目的是提高剪力墙的稳定性和刚度。在住宅建筑中，房屋层高一般在2.8到3.0m之间，填充墙的厚度通常在200mm左右，剪力墙的厚度也应该保持在200mm左右，在建筑结构设计中，剪力墙的截面根据建筑平面布局情况选用十字形、Z字形、T字形等截面形式，同时保证剪力墙的翼缘长度是厚度的八倍左右，这样不仅能够增加墙体的抗震水平，还能够满足200mm厚的设计需求。湖州天元颐城工程的建筑面积20多万平方米，由9幢33层的高层住宅组成，结构设计中采用了剪力墙结构形式，在剪力墙布置上采用优化理论，增大剪力墙的设置间距、减少剪力墙的数量、隔开间布置剪力墙、合理选择截面形式等方法调整房屋整体的抗侧刚度，使计算结果接近规范限值，收到了良好的社会效益和经济效益。四、结语总之，剪力墙结构在进行设计的过程中，很容易产生设计过于保守或者不合理等现象，很容易产生资源浪费和结构存在隐患等问题，本文结合工程的相关经验，对剪力墙结构设计之中的问题进行了阐述，并提出了相应的解决措施。

作者：李培土单位：浙江联合建工设计研究院有限公司