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摘要:剪力墙结构是建筑工程结构的一项重要组成内容,其在建筑结构设计与建造过程中具有良好的抗震作用与抗侧刚性作用,对确保建筑结构的整体稳定性有着非常重要的意义。然而结合当前我国建筑结构设计过程中剪力墙结构设计的实际情况来看,大部分剪力墙结构的设计均依靠设计人员本身的工作经验来开展工作,对建筑结构设计中剪力墙结构设计的标准性、规范性和统一性造成不利影响。基于此,本文将针对建筑结构设计中剪力墙结构设计时需要遵从的原则要求进行阐述探讨,同时针对建筑结构设计中剪力墙的布置原则以及其计算优化原则进行分析总结,为后续建筑结构设计中剪力墙结构的整体设计效果优化提供经验帮助。
关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;设计原则;布置原则
剪力墙结构是当前我国范围内建筑结构设计中一项非常重要的设计内容,其设计质量的好坏与否将直接对当前建筑结构的施工进度、施工质量、耐久寿命等产生密切影响,同时也对建筑结构使用过程中的整体稳定性、安全性产生非常重要的影响。本文将针对建筑结构设计中剪力墙结构设计时需要遵从的原则要求进行阐述探讨,同时针对建筑结构设计中剪力墙的布置原则以及其计算优化原则进行分析总结,为后续建筑结构设计中剪力墙结构的整体设计效果优化提供经验帮助。
一、建筑结构设计中剪力墙结构设计的原则要求
总体来说,设计人员在建筑结构设计中剪力墙结构的设计首先要充分考虑当前建筑结构的各项设计要求,进而要充分考虑当前建筑结构设计内容对剪力墙结构设计结果的影响。因此在当前我国仍然缺乏剪力墙结构设计位置法律规范、尺寸法律规范的情况下,本人认为设计人员在剪力墙结构设计应当遵从以下原则内容:
1.1 由于剪力墙结构在建筑结构设计中的应用通常以较高、较宽的形态出现,在其上述两项指标参数与剪力墙墙体厚度相比明显升高的同时,设计人员要充分利用剪力墙结构几何特征向的特性,确保剪力墙结构在设计过程中其肢体长度与肢体厚度的比值始终保持在较为合理的范围内。尤其是剪力墙结构在建筑结构中的受力形态与珠子非常相似的情况下,设计人员要充分重视其肢体长度与肢体厚度的设计参数,根据其比值来观察分析剪力墙结构在建筑结构中的稳定性作用。一般来说,如果当前剪力墙结构的肢体长度与肢体厚度比值≤3,则剪力墙的稳定性作用与柱子的稳定性作用是基本相同的;如果剪力墙结构的肢体长度与肢体厚度比值在3~5的范围内,则剪力墙可以视作异形柱进行相应处理;
1.2 由于剪力墙结构的墙体本身属于平面形态下的建筑构件,因此其所承受的压力涵盖了水平方向的水平剪力、纵向竖向压力、弯矩压力等多项内容,因此设计人员在充分考虑当前剪力墙结构刚度参数以满足建筑结构抗震性能要求的同时,还要充分考虑当前剪力墙结构的延展性,以此确保剪力墙结构在建筑结构设计中的应用能够充分的承受上述非弹性变形而引发的反复循环作用力;
1.3 设计人员在剪力墙结构设计过程中务必要注意到如果当前剪力墙均属于同一平面范围内,则剪力墙的刚度与承载能力相较于不同平面范围内的剪力墙会明显增高,由此造成与剪力墙连接的平面范围以外的建筑结构刚度与承载能力会较小,很容易因此引发弯矩问题。因此设计人员在剪力墙结构设计过程中,要尽可能的避免剪力墙与其平面范围以外的梁柱结构进行连接,以此避免弯矩等问题的出现;
1.4 设计人员在剪力墙结构设计过程中要全盘考虑各项影响因素与计算参数,包括当前剪力墙结构的竖向作用下结构功能、水平作用下结构功能、内力结果、偏压偏拉结果、承载力结果、墙体宽度等多项内容。
二、建筑结构设计中剪力墙结构设计的布置原则
当前我国范围内依照剪力墙结构是否存在开洞将其分为整体小开口剪力墙、实体墙、壁式框架、双肢剪力墙、多肢剪力墙等多种类型,设计人员需要充分结合当前建筑结构的实际设计内容来选择合适类型的剪力墙,同时结合剪力墙结构的实际类型做好剪力墙的布置工作。一般来说,设计人员在剪力墙布置过程中需要遵循以下原则:
2.1 设计人员在剪力墙结构设计与布置过程中要尽可能的顺着建筑结构中的主轴方向,如果依然出现剪力墙结构方向与主轴方向不一致的问题则尽可能的确保剪力墙结构与建筑主轴结构拥有可靠的连接,严禁在剪力墙结构的布置过程中出现对直主轴、拉通主轴的问题。此外,在剪力墙双向与多向的布置过程中,设计人员必须要确保所有的剪力墙方向都要顺着主轴方向,避免任意一个剪力墙结构没有依着主轴方向的实际要求,避免剪力墙结构的抗震功能、稳定功能等受到不利影响;
2.2 设计人员在剪力墙结构设计与布置过程中要在竖直方向的布置上要遵从从下至上的连续布置原则,以此有效避免剪力墙结构在实际施工过程中出现刚度突变的问题。在高层建筑结构中的剪力墙布置过程中,设计人员还要确保剪力墙竖直方向的布置能够保持均匀刚度,有洞口或者门窗的剪力墙结构还要在洞口或者门窗布置相应的墙肢与连接梁结构;
2.3 设计人员应当尽量避免过于密集的墙体结构,要确保所有剪力墙结构在设计内容中均保持相互适应侧向的刚度,避免侧向刚度过高而引发墙体重力过大,并由此导致建筑结构倒塌的问题。
三、建筑结构设计中剪力墙结构的计算优化原则
3.1 设计人员在剪力墙结构设计的过程中,针对长度较高的剪力墙要设置一定的洞口,凭借洞口将剪力墙结构规划为长度相等的段数墙面,墙段与墙段之间的连接应使用弱连梁并确保每个独立墙段的总高度与截面高度的比值≥2,以此有效避免剪力墙结构在建筑结构的使用过程中出现脆性剪切破坏问题。同时设计人员还要确保剪力墙洞口与墙边、洞口与洞口之间所形成的的墙肢截面高度与厚度之比<4,若小墙肢截面高度小于墙体厚度的4倍则结合当前建筑结构框架柱的设计内容对其进行加高、加密操作;
3.2 设计人员在剪力墙结构的各项参数设计计算过程中,要严格依照相关国家法律规范要求计算多地震作用下的楼层最大层间位移,同时在该计算过程中加入扭转变形参数以有效避免建筑结构设计中盲目增加竖向构件刚度的问题,以此确保楼层的最大层间与层高之比符合国家要求规范的同时,更加充分的发挥剪力墙结构的稳定性作用。此外,设计人员还应当针对楼层最小剪力系数进行有效调整,以此结果为依据降低剪力墙的布置数量并由此满足建筑结构的刚度与楼层最小剪力系数的要求,对降低建筑工程造价亦有非常积极的作用。
四、结语
综上所述,剪力墙结构已经成为当前我国范围内诸多建筑工程在施工过程中广泛应用的一项结构类型,设计人员需要结合当前建筑结构的实际情况依照原则完成剪力墙结构的设计工作,同时在剪力墙的布置过程中进行科学合理的布置,确保剪力墙能够充分发挥其保障性与稳定性作用。
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