有关建筑结构设计的研究论文
【摘要】随着社会经济的发展，建筑业高层建筑建设已成为一个主流的建筑体。如何在满足设计样式创新性的同时也做到最大程度的结构安全性。不断更新建筑的结构设计以及具有更加合理的建筑模型将是未来建筑行业的设计目标以及发展方向。本文结合工作经验主要针对剪力墙结构设计应用于建筑结构设计中相关问题进行研究。
【关键词】剪力墙；结构设计；建筑结构设计；研究
现在，随着人们生活水平的不断提高，人们对居住空间的需求越来越高。传统的空间结构框架是相对严格的，空间分隔上也比较死板。在一定程度上已经不能满足现代人们对于住宅的使用要求以及审美需要。在这种市场需求的“召唤”之下，纯剪力墙结构被大量运用于高层建筑的结构设计当中。因为它不但可以满足建筑空间结构的稳定性，同时也可以使室内空间的布局更加合理。它无论是受力特征还是变形的特征都与框剪结构十分类似，但是它在内力分配以及刚度分配上都比框剪结构更加的科学合理。这样的结构形式不但可以减少投入成本同时也能保证建筑的功能性。
1剪力墙结构设计的计算原则
在对剪力墙结构进行设计时，不仅要立足于工程具体情况，还应该充分考虑建筑的科学性和合理性。通过计算对剪力墙整体结构进行优化后，还要兼顾其构件截面的合理性，并计算其内力和配筋，对计算结果进行分析后评估整体设计是否具有合理性。剪力墙结构设计要会涉及到很多方面的因素，比如剪力墙的结构类型、受力特征等，根据对这些特征进行分后作出简单的计算。列如悬臂构件会受到水平力的作用，通过这个力的大小可以计算出墙的截面弯矩以及剪力。洞口会对整体墙产生影响，例如会导致一些开口度小的墙体发生应力偏移。针对这种情况，可以通过应力直线分布的计算方式对偏离进行修正。对于由一系列连梁约束的墙肢组成的剪力墙是联肢墙。对于这种墙体的计算，一般采用连续化的计算方式或者是带钢域框架的方式进行计算（这里可以使用改进的反弯法简化带钢域框架的计算）。剪力墙的竖向荷载通常是指剪力墙的结构自重以及楼面的负荷载重。竖向荷载不但会使连梁内部产生弯矩同时也在墙肢的内部产生了轴力。这些在进行剪力墙结构设计的时候都要根据剪力墙的受负荷载重的面积进行简单的计算。相比上述的几种剪力墙之外还有相对比较复杂的两种剪力墙：有不规则洞口的剪力墙以及框支剪力墙。在计算时可以利用有限元法进行计算。
2剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
2.1合理定位剪力墙
剪力墙的布置最好是双向形的。一些剪力墙由于处于特殊的地质环境，要充分考虑其抗震性，因此在进行结构设计时要充分考虑对单向有墙的结构布置方式。对于一些常用的平面结构来说，比如矩形、L形和T形，其结构布置是沿着两条轴线进行的。对于部分J角形和Y角形平面结构来说，其结构布置通常会沿着三个轴线方向进行。通过以上的论述可以看出，剪力墙的平面布置要求具有对称性，而且受力要均匀。从而减少扭矩的现象。另一方面，剪力墙的抗侧力的刚度要尽量的小一些。为了保证剪力墙的抗侧力刚度以及其承载能力的充分发挥、最大程度增加剪力墙的可利用空间，剪力墙的间距也要注意不应该过密。这时候我们可以寄利用公式：T=（0。05—0。06）n来进行检验判断。利用公式计算得出的T值如果跟模型计算得出的T值相比，前者明显大于后者的时候，则表示剪力墙的数量偏多了。这时要童工减少剪力墙数量的方式或者是开一些洞来减少剪力墙的刚度。反之，则要适当的增加一些剪力墙。
2.2在剪力墙设计中的大墙肢处理
对于一些细高的剪力墙，由于其受到脆性剪力破坏的风险较大，因此在设计时会保证其具有相当的延性，避免后续因为剪力破坏导致损毁。当墙段的过短而且受弯产生裂缝的宽度较小时，会选择墙体配筋的方法。在剪力墙的结构当中，由于楼层上的剪力较大，理论上一般应该选择大墙肢来对其支撑。但是这些大墙肢在地震或者是受到强烈振动的时候，极易受到破坏。所以，为了尽量避免这种情况的发生：我们要做到以下几点：第一，在施工的时候一定要开施工洞，工程结束后要再加砌填充墙。这样做的话，从一定程度上来讲就是将长墙肢变成了一个一个的短墙肢。第二，在结构设计计算的时候设洞，但在开工时仍用混凝土墙。但是这样的计算方式会在一定程度上加大了其他小墙肢的配筋量。这种方式多用于不容易进行开洞的项目之中。
2.3剪力墙结构设计中的墙体配筋
剪力墙结构的最大特征就是“面广量大”。因此，为了保证剪力墙的可靠性和安全性，减少成本浪费，在设计时要尽量把控好剪力墙的配筋数量。剪力墙的配筋也有严格的要求，内侧一般放竖向的钢筋，外侧则放水平钢筋。在进行配筋的时候一定要满足设计计算时候的最小配筋率。如果使用双向钢筋网片的话，则可以大大的减少剪力墙的配筋量。剪力墙中的竖向钢筋其最主要作用就是它的抗弯性。现在很多高层建筑中剪力墙的电算结构是构造配筋。但是在实际的配筋当中，边缘构件中的钢筋也是应该包括在了最小配筋率中的。剪力墙的配筋要严格执行墙肢竖向配筋的原则，尽量保证钢筋放置于墙端部的边缘位置，当竖向钢筋数量多时，要评估剪力墙的抗弩强度与抗剪的强度的大小，通常情况下要保证前者小于后者。如果前者大于后者会导致其抗震性严重下降，这事可以减少竖向钢筋的布置数量。
3结束语
随着建筑技术的发展，剪力墙结构设计由于相比传统的结构设计方式具有很多优点，在建筑结构设计中已经被广泛应用。从设计方面考虑，高层建筑未来的发展会更加注重布置的合理性、成本低、结构形式创新，此外还会注重能否满足大众的生活需要、满足安全性和使用寿命长等。但是，剪力墙的应用上存在一些缺陷，因此，工程设计师在进行剪力墙结构设计的时候，要结合自身经验以及工程的实际情况、创新设计理念、科学合理地应用剪力墙结构，扬长避短。在保证建筑结构安全性的同时也要尽量满足建筑结构的美观性。
参考文献
[1]李鹏，武超，武汉中心工程钢板混凝土组合剪力墙总承包深化设计管理[J]。河北联合大学学报：自然科学版，2013
[2]刘勋达，冯振鹏。剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J]。城市建设理论研究，2012（05）
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