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摘要:在现时期的建筑工程当中,剪力墙结构由于其所具备的抗侧刚度、抗震性等优势性在我国的建筑结构设计中得到了广泛的应用。除此之外,随着我国社会经济的快速发展,人们对于建筑剪力墙的设计有了更高的要求,如此使得剪力墙结构发展将要面对更大的机遇及挑战,在达到人们现实需求的基础上,确保工程施工质量和效率,这是剪力墙结构以后的重要发展趋势。
关键词:建筑结构设计;剪力墙结构;优缺点;应用
建筑工程的剪力墙结构本身具备良好的整体性、承载力、抗震力,而且弹塑性性能也非常好,侧向具备良好的刚度,与框架结构相比,剪力墙结构其变形能力和承载力相对较好,剪力墙结构不容易坍塌。在具体建筑施工过程中,设计人员需根据具体情况,设置适合的剪力墙设计方案,由此确保建筑结构设计高效性。
1.剪力墙结构分类与优缺点
1.1分类
①开洞、非开洞剪力墙。这种剪力墙结构与悬臂墙非常相似,具有弯曲型变型特 点,而且变矩图没有弯点,所以出现突变机率非常小[1]。
②小开口剪力墙。从整体剪力墙面积设计来看,小开口剪力墙面积占比在约15%,同样也是弯曲变型类,尽管墙肢没有弯点,然而在弯矩图定位点出现突变的机率仍非常大。
③双肢、多肢剪力墙。这种剪力墙一般需开设较大洞口,并且还需结合对应顺序来排列洞口,与开口相对小的剪力墙比较相似。
④壁式剪力墙。此类剪力墙结构是剪切形变形,开口较大,同时与框架构造受力形式相同。壁式剪力墙结构一般在高层建筑设计中常用,因为墙肢上存在反弯点,因此出现突变几率较高。
1.2优缺点
优点:①框架结构特点主要是建筑平面的布置比较灵活,外墙立面的设计也较灵活,变形特点是剪力变形与弯曲变形相结合的变形。模架结构的构件类型比较少,较易实现标准化和定型化,在材料变型性能佳的情况下,能够构建30层,通常都设置在15-20层为易;②剪力墙结构承载力非常好,而且具备非常好的整体性及空间性作用,比较适合用于高建筑物的建设;③剪力墙侧向刚度比较大,通常楼盖结构都应用的是平板,无需设置任何梁结构,因此在空间上的利用非常好,能够减少层高;④框架剪力墙结构是由框架和剪力墙所组合成的一种结构体系,适合用在需要大空间的一类建筑,能够提升建筑本身抗震能力。
缺点:①剪力墙结构主要是承载竖向荷载和抵抗水平荷载;剪力墙中的墙和楼板所构成的受力体系无法随意的拆除或是损坏,这对于大空间的构设非常不利,而且住户不能自行的对室内布局进行改建;②现时期短肢剪力墙结构都是小宽度的剪力墙,住户可在允许的范围内实施室内布局改造,具备一定的灵活性,然而必须基于整体结构受力性能情况来决定的;③剪力墙的造价比较高,而且施工也较困难,所需使用的钢材比较大,因此通常会因建设企业的阻碍,剪力墙结构的抗震设计受成本限制必须相应程度的降低成本标准[2];④剪力墙结构侧向变形比较小,承载力无法得到满足,所产生的侧向变形大都是弯曲型 ,因为剪力墙间距并不大,因此平面布置随意性差。
2.建筑结构设计当中剪力墙结构的设计原则与要点
在建筑结构的设计中,剪力墙结构的设计原则与要点主要表面在以下三点:①在对剪力墙结构进行设计时,需对墙体受力情况做好全面分析。结合墙体平面实际布置,对墙体纵向与横向受力情况进行充分的了解,并同时对其剪力进行详细的分析,同时把分析所得结果当作剪力墙结构的设计参考;②在实施剪力墙结构平面布置图设计时,需保证与主轴统一,纵向布置需遵从从上到下的原则,在实际布置时,需保证均匀并且不能够中断,同时还需思考与防止刚度突变情况的发生;③需结合实际施工情况,来对相应指标进行调整和改进。
如剪力墙抗震性设计,一定要达到相应的施工标准;④在剪力墙连梁的设计中,需避免出现超筋的情况,跨高参数需与实际情况相符,以保证真实性,有针对性的根据具体问题进行具体分析,从而提升连梁设计效果。
3.建筑结构设计中应用剪力墙结构
3.1合理选择剪力墙厚度与长度
在剪力墙结构的设计中,需结合具体情况来科学的选择墙肢长度,不管墙肢长度是过长或是过短,都将会对剪力墙结构质量产生不同程度的影响,这对于提升剪力墙结构稳定性非常有利。一般情况下,在高层建筑的剪力墙结构墙肢厚度需保持在20厘米左右,应与填充墙的厚度保证统一。然而如高层建筑当中未设置地下室,墙肢厚度需大于填充墙的厚度。除此之外,在明确墙肢厚度与长度时,可从以下两方面开始:①在设计抗震墙厚度时,需严格遵从施工标准来设置参数。通常情况下,如抗震水平已达到了一级或是二级,那么其厚度就必须要高于16cm,并且还要高出层高长度1/20;当达到了三级、四级时,墙体厚度一定要大于等于14cm,同时还要高于层高1/25。②底部加强位置处的墙肢厚度参数也可结合级别来实施设计,当达到一级、二级时,厚度一定要大过层高的1/16,并且还要保证大于20cm;当达到三级、四级时,其厚度一定要大过层高的1/20,并且不可小于16cm。墙肢厚度与长度设计,对于剪力墙结构的加固来说,会让其变得更稳定。
3.2连梁设计
在剪力墙结构的设计中,需重视连梁结构的设计,首先,应确定剪力墙结构截面规格,清楚掌握剪力墙跨高,从而更好的管理好连梁刚度,如刚度过大较易对连梁设计效果产生影响。严格根据相应规定进行剪力墙折减,需结合施工期间的具体情况来选用相适的方法。如施工难度太大,可以合理的把内力转到墙体当中。剪力墙防裂指数和折减指数是成正比的,防裂指数如果越小,那么折减系数就会越小,相反则会更大。在现时期的剪力墙结构设计过程中,对于其折减指数的控制大都控制在0.5以上,如此才可以有效提升剪力墙连梁结构效果。
3.2.1科学设计边缘构件
在设计剪力墙结构中,边缘构件设计属于整体设计中非常重要的一个环节,为此施工人员需对施工相关信息进行充分的了解,具体可通过两种方式来应对边缘构件问题。①做好具备约束性边缘构件剪力墙的处理;②处理好无约束力的剪力墙边缘构件问题。这两种方式间存在差异性,与无约束力边缘构件相比,有约束力的边缘构件其在承载力上会更强一些,最大承载力能够达到40%多。在实施剪力墙结构的施工过程中,可根据实际施工情况来选用最适合的边缘构件类型,不管是构造边缘构件,或是约束边缘构件,均需要达到相应的施工要求。
3.2.2计算工作
在剪力墙结构的设计中,如结构较简单,便需对建筑物使用空间的协同面积进行充分的计算;如结构相对复杂的情况下,需对建筑结构的内力及抗震性进行有效的计算。在此当中可有效利用计算机,开发适合的程序与软件,以此实现精准的计算。对于相应参数及指标的设置,需结合实际情况来确定,防止对剪力墙产生负面影响,进而提升剪力墙结构整体稳定性。
4.结语
总体来说,在整体建筑结构当中,剪力墙结构具有较重要的价值和作用。在建筑结构的设计中,剪力墙结构可以有效提升建筑整体稳定性,所以其在现代的建筑结构设计中得到了比较广泛的应用。因此为了能够保证建筑结构设计合理性,需结合结构实际要求来实施,合理的设计剪力墙结构,为建筑结构整体质量的有效提升创设条件。
参考文献:
[1]杨叶辉.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J].居舍,2018(10):86.
[2]郝如.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J].山西建筑,2018,44(29):61-62.
[3]戴茂辉.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探讨[J].建材与装饰,2017(27):89-90.