框架剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:吴国勇
[导读] 摘要:框架剪力墙结构是建筑结构设计中的一种常见的结构形式,为提高框架剪力墙的承载能力,避免出现建筑受力不均匀等问题,保证建筑的安全性和耐久性。
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        摘要:框架剪力墙结构是建筑结构设计中的一种常见的结构形式,为提高框架剪力墙的承载能力,避免出现建筑受力不均匀等问题,保证建筑的安全性和耐久性。设计人员需要合理利用框架剪力墙结构的特性展开设计,控制设计中的关键点。
        关键词:框架剪力墙结构;建筑结构设计;应用
        框剪结构布局的基础条件是框架结构体系,在平面框架体系中布置一定数量的剪力墙。在平面中设计,来达到灵活应用空间的目的,空间使用的自由度较大。在结构性能上,框剪体系吸取了两者的优势,同时抗震性能较好。框剪结构能够将两种不同结构体系重新组合起来,它与单纯使用剪力墙设计或者是整体性的框架设计有着明显的区别。在这种新的受力结构内,两者一起承担竖向的荷载,水平方向抗侧向位移能力较强,因此具有较大的刚度,并且抗剪能力也较强。在实际设计与运用过程中,能够扬长避短,使得建筑的结构与功能能够得到较好的协调。抗剪体系同时具备布局较为灵活,使用较为简单的性能,同时也有抗剪能力较强,抗震能力强的优势,因此在设计中得到广泛应用。
        1.设计内容要求
        不同结构的剪力墙结构,除了工程外形不同以外,能够满足不同建筑的具体需求。能够容纳不同的高层建筑的功能。
        1.1竖向结构
        高层建筑实际运行的过程中,如果竖向的承载件发生了转化就会导致刚性突变,进而如果这是地震发生,就会导致抗震防范当中的薄弱环节出现。所以在进行竖向布置结构的时候,就应当确保结构底部的高度,能够有适当的受力效果。除此之外还应当在强度和延性等方面做好工作,要确保转换层的构建能够尽量简单。应尽量避免二次梁和水平多段变形,转炉框架支承的剪力墙和中间柱承受竖向荷载,最好不要在门框结构中应用这一内容,尽量加强底部剪力墙和框架柱的刚度。
        1.2平面结构
        平面结构在设计的过程中要尽量保持结构的整体完成度以及结构各自之间的规范性,尽量简单明了而受力良好。如果是一些不规则的超长超宽结构的话就需要进行分集成化的伸缩构件,也可用作防振接头。经过多年的研究和分析。由于建筑布局的不对称性,剪力墙布局必须经过多次试验。结果表明,该结构的质心与刚度的偏差小于1m,偏心率较小。除核心筒外,其余剪力墙均布。并尽量增强沿边缘的扭转效果。从结果来看的话第一个振动周期主要是扭转振动,这一周期当中振动的周期平移比0.75,而每一层之间的最大水平位移一般不会超过1.4,这样就能够确保结构满足平面的布置需求,能够进行有效的变形控制。但是实际应用的过程中很多高层建筑是没有做好这一点的,经常会出现布局不够规则且刚度过大的问题,这样一来设计的时候大扭转面的破坏问题就十分显著,为了避免这一问题需要尽量让两个平面中心进行重合。
        2.框架设计在建筑中的应用
        2.1抗震设计工作
        结合框架剪力墙结构的设计特点,以及抗震的等级要求,框架剪力墙结构的抗震设计一般都能获得良好的效果。为了保证工程的质量,以达到以结构抗震性能目标为基准的抗震设计,对于建筑物的抗震设计中必须要采取一定的措施,提升框架的抗震性能。对于建筑的外部加固设施,需要利用外部固定装置,提升建筑物在受力上的性能,保证抗震效果。比如使用固定杆等装置,就可以让建筑物的结构更加稳定,而且能够让建筑工程的安全性更高。还可以使用钢阻尼器作为建筑物的外部抗震装置,通过安装这些装置可以让框架在地震中更加稳定。其次,要做好对梁板结构的优化工作,围绕梁板的尺寸、跨度等等,保证建筑物的整体性能,框架的不同位置也能相互配合,发挥出抗震的作用。同时,也要避免设计过程中出现结构间的应力变形导致的梁板变形,防止地震时结构断裂影响建筑物的安全性。


        2.2优化多道防线
        优化多道放线设计能够提升设计的结构安全性和稳定性,并且保证后期施工的安全性和稳定性,根据实际施工中的经验,优化工作对施工的顺利进行有重要的作用。在具体的设计作业当中,通过多道放线设计可以让设计人员对梁、板、柱的配置进行优化,提升框架剪力墙结构的设计质量,保证建筑物的安全性。设计的结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度,有意识地建立起一系列分布的屈服区,使结构能够吸收细节部位加以重视,以增强设计的水准,促进效益的提升。
        2.3屋面板的结构设计
        传统风格建筑的屋面板截面一般为T形,主要是由于屋面木基层是由望板和椽组成的,屋面板的板肋之间距离较小,板肋的肋高较低,另外屋面上的部件较多,造型非常复杂,导致在施工屋面时,支模困难,无法实现一次性全现浇,而且拆模后的外观质量难以保证。为解决上述难题,本工程将屋面板设计为叠合板的形式,在两方椽之间铺设水泥加压板(望板),以此作为底模,在底模上绑扎板钢筋,并浇筑混凝土,二者叠合共同受力。在设计过程中,构件叠合前和叠合后均进行强度、挠度以及裂缝验算,以满足施工和使用的受力要求。
        2.4雀替和斗拱的结构设计
        在实际施工的过程中,斗拱一般作为钢筋混凝土预制构件,通过预埋钢筋进行相互连接。由于其做工不够精细,且数量较多,现场施工不方便,作为受力构件并不可靠,很难保证其受力性能,故在本工程中斗拱仅作为装饰构件,不考虑其参与受力。
        雀替是位于柱子上部,与柱子共同承受上部结构传来的压力的构件,一般设置在梁与柱或枋与柱的交接处。雀替除了能够承受一定的压力,还能够减少梁和枋的跨度,并增加梁端部的抗剪强度。雀替在本工程中也采用预制的形式,在施工现场进行制作,通过预留钢筋与主体结构中的檐柱和额枋进行连接。采用上述方式进行构件连接后,通过喷漆彩绘处理,能够弥补预制斗拱与雀替未与主体结构一起浇筑成型的缺点,并且能够满足传统风格建筑的艺术效果。
        3.注意事项
        剪力墙的设计工作人员也必须要做好有关的工作确保能够弄清楚设计过程中软件上显示的各个参数的实际含义以及影响因素,进而才能够在设计的过程中准确的判断可能会出现的情况并采取针对性的措施进行预防,另外实际工程结构不能完全依靠计算机计算的结果。因为计算的某些部分是错误的,所以不可能把所有的结果都当作错误来处理,这样一来就能够有效的帮助人们在工作的过程中寻找问题的原因,增长经验,最终让剪力墙的设计更加具体合理。剪力墙相对来说有着更好的侧向阻力,但是尽管如此,在发生地震的时候依然不能够准确的确定地震运动问题。为了提高剪力墙的整体抗震性能,尤其是薄弱的控制性能,有必要进行有意识的设计。地板将采取有效措施避免地震造成的损坏,但是强烈地震的条件下剪力墙的弯曲问题会更加明显,相比较原有的翘曲会发生更加严重的振动问题,建筑的平面边缘会出现十分严重的裂缝问题,这样一来问题就十分严重,所以必须要采取针对性的措施来进行抗震性能的进一步提升。
        结束语
        框架剪力墙结构由于其结构的互补性,因此在建筑中得到了广泛的使用,合理的使用框架剪力墙结构能够有效突出框架结构以及剪力墙结构的两种优势,提升建筑的抗震能力,因此在设计过程中,需要遵循承载分散以及把握要点等原则,综合确定框架剪力墙结构的整体使用比例,做好两者之间的协调工作,使得建筑在设计以及后期的运营过程中更加安全。
        参考文献
        [1]赵志诚.对高层建筑框架剪力墙结构设计中一些问题的思索[J].建材与装饰,2019(35):95-96.
        [2]刘申会.高层建筑框架剪力墙结构设计分析[J].门窗,2019(8):73-74.
        [3]杨华.基于实例分析高层建筑框架剪力墙结构设计[J].四川水泥,2018(11):87.
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