阐述建筑工程结构设计中剪力墙结构设计分析

发表时间:2020/9/8   来源:《城镇建设》2020年3卷12期   作者:王加允
[导读] 社会城市化的加剧,推动了建筑行业的发展,在建筑工程结构设
        摘  要:社会城市化的加剧,推动了建筑行业的发展,在建筑工程结构设计当中,剪力墙结构的应用日益广泛,优化了建筑工程的结构,同时也促进了建筑工程结构设计能力的有效提升,提高了建筑工程项目的质量安全,基于此,对剪力墙结构设计进行规范十分必要。文章主要围绕建筑工程结构设计中剪力墙结构设计进行分析与讨论。
        关键词:建筑工程;结构设计;剪力墙结构设计
        1 剪力墙结构概述
        剪力墙结构是在建筑工程建设中用来承担风力荷载、地震等引发的水平荷载的墙体结构类型,因此又可以被称之为抗风墙体结构或者抗震墙体结构,此种墙体结构应用的主要目的就是避免结构剪力对建筑工程造成破坏。剪力墙结构主要是由钢筋材料和混凝土组合而成,具有较强的荷载性能,建筑单位通常会应用此种类型的墙板结构替代梁柱等建筑框架结构。
        2 剪力墙结构设计
        剪力墙结构设计是指,在建筑工程结构设计当中,工程设计人员将钢筋混凝土墙板替代传统建筑框架结构,此种墙体结构可以承载来自于各个不同方向的荷载里,使得建筑房屋结构处于稳定的状态。通常来说,建筑工程建设期间每隔3m或5m左右会设置一面剪力墙结构,剪力墙结构的数量在设计阶段必须严格控制,并非设置数量越多越好。建筑工程结构设计中如果应用了过多数量的剪力墙结构,可能会导致房屋结构中作用力失衡,为此,工程结构设计人员必须根据建筑房屋实际结构类型和荷载分布情况科学设置剪力墙结构。
        3 剪力墙结构设计原则
        剪力墙结构墙体的外平面部分承载性能相对来说比较小,墙体内平面部分荷载性能比较强,如果其与外平面方向的梁结构存在连接设计,可能会导致墙肢平面存在外弯矩的情况,为此,结构设计人员在设置剪力墙结构的时候,要尽量避免出现外平面搭接设计。剪力墙结构的设置应该尽量沿着主轴方向,处于不同方向的剪力墙结构要尽量相互连接,但是不得存在拉通对直的连接设计。设计人员在进行抗震设计的过程中,两个不同方向剪力墙结构的侧向高度要保持一致,剪力墙结构设计要相对简洁,设计中不得出现单向有墙的设置,不同方向的剪力墙结构要保持平均分布的状态。此外,设计过程中应严格控制剪力墙结构数量,剪力墙结构分布数量过多,建筑抗侧力刚度会随之增加,与此同时其重力和震力也会增加,如果剪力墙结构分布数量较少,那么建筑结构稳定性和抗侧力都会随之降低,为此要合理控制。
        4 剪力墙结构设计要点
        4.1 剪力墙结构平面布置设计
        工程设计人员进行剪力墙结构设计时,工程设计人员要结合建筑结构中不同墙体类型和分布情况实施设计分析,其中墙体结构内力分布情况、受力属性以及墙体结构的破坏形态等都是重点考量的因素。此外,设计人员还要重视墙体结构配筋数量和构造形式的设计问题。一般来说,剪力墙结构主要是用于承担建筑结构来自于竖直方向的压力,此种压力主要源自于墙体结构和建筑物整体荷载重量。结构设计过程中设计人员要注重剪力墙结构的实际荷载计算分析,确保结算结果的准确性,剪力墙的布置要尽量沿着建筑结构平面主轴的方向,剪力墙结构的布局形式要科学合理,其结构平面设计应保持均衡性,并处于对称状态。对于墙体结构中存在较大伸缩应力或者温度应力的部分,结构设计人员要在墙体结构中适当增加钢筋的配筋系数,优化墙体抗荷载强度和实际抗震效果。
        4.2 剪力墙结构大墙肢设计
        对于剪力墙结构设计来说,其剪力墙墙肢设计是非常关键的设计要点,结构设计人员在制定剪力墙结构设计方案的过程中,一方面要考量墙体结构的延展性,与此同时还需要严格控制墙体结构的标高和宽度尺寸,在此期间需要注意,墙体宽度和高度的比值不得超过2。这样一来才能尽量确保剪力墙结构墙肢设计的合理性。如果剪力墙结构为弯曲状,在进行墙肢设计的时候要重点控制以下几个技术要点。

首先,剪力墙结构标高必须与工程标准保持一致,在墙体设置范围内,要应用相关施工技术设置预留孔洞,各个预留孔洞的设置要合理分布在剪力墙结构中,尽量消除墙体弯曲部分形成的作用力对墙体结构造成的不良影响,防止后续墙体结构开裂。其次,设计过程中为了强化剪力墙结构的支撑性能,必须严格控制墙体高度设置,如果墙体结构高度超过8m以上,设计人员应在特定位置设置开孔处理,剪力墙施工结束之后要应用混凝土对之前设置的空洞实施封堵。
        4.3 剪力墙配置数量设计
        虽然剪力墙结构性能优越,但是在建筑工程实际建设期间,建筑结构中的剪力墙结构数量并非是越多越好。如果工程设计人员在结构设计中盲目增加剪力墙结构的用量,不但会影响到建筑工程结构受力的均衡性,还会增加施工成本,造成资源损耗。之所以要设置剪力墙结构,主要目标就是优化建筑结构荷载性能,为此剪力墙结构中包含大量钢筋材料和混凝土材料,剪力墙结构的墙体密度较高,抗震性能相对优越,但是如果在结构设计中应用大量剪力墙结构,由于剪力墙结构自身较重,会显著增加建筑物整体的重量,不但没有起到优化建筑稳定性的目的,反而增大了建筑基础的荷载压力,大大提升建筑应用安全隐患,削弱建筑结构的防震性能。为此工程设计人员必须结合建筑物结构属性其结构荷载参数优化剪力墙结构的配置数量,充分发挥其结构的应用优势。
        4.4 剪力墙转向空间结构设计
        工程设计人员在进行剪力墙承重结构设计的时候,通常回采用承重板横纵交错排列的设计方式,以便形成稳定安全的承重结构体系,对于其转向结构的设计技术人员要格外重视,应在剪力墙设置的主轴方向设置双向结构形式,这样一来,剪力墙承重结构内部会存在一定的空间,该结构能够同时承载两个不同方向的重力荷载,全面优化墙体结构性能。应用剪力墙结构侧向刚度对其进行结构优化设计的时候,要注重结构材料的选择应用,尽量选择轻质材料,减轻墙体重量,扩张墙体结构的内部空间。
        4.5 剪力墙连梁结构设计
        在剪力墙结构中,连梁结构对于其结构性能优势的充分发挥具有不容忽视的作用。工程设计人员在进行连梁结构设计的过程中要严格控制墙体的平衡程度、墙体刚度以及墙体与墙肢的连接紧密程度。在进行连梁结构设计时要应用设计工具和专业计算系统进行辅助,明确结构内部各重要参数,确保参数的精准度。
        4.6 剪力墙边缘构件设计
        工程设计人员进行剪力墙边缘构件设计的过程中,边缘构件的形态设计是比较关键的控制要点。剪力墙结构边缘構件的设计方案要根据建筑施工现场环境和剪力墙施工技术的应用进行制定,在设计过程中要将剪力墙边缘构件按照作用类型进行分类划分,此外,边缘构件设计还与墙体箍筋情况、配筋数量以及剪力墙墙肢的实际长度进行设计,进而通过对剪力墙结构的规格参数和形态控制,实现边缘构件的完善设计。如果在钢筋配置中,约束构件对于剪力墙基础结构存在约束,设计人员要适当调整墙体刚度,降低整体刚度,优化边缘构件对于结构的约束性能。
        5 结语
        综上所述,在整个建筑工程的项目当中,剪力墙对于建筑物的整体性能有着非常重要的影响,故在建筑结构设计中有必要对各类型剪力墙的受力情况、剪力墙结构体系的布置原则及其构件设计原则等进行深入了解,从工程实践入手对设计方案进行持续优化和调整,确保建筑结构的安全及各项性能均能达到预期设计目标。
        参考文献:
        [1] 于明.建筑工程设计中的剪力墙结构设计[J].建材与装饰,2020(6):80~81.
        [2] 田力.论建筑工程设计中的剪力墙结构设计[J].门窗,2019(15):135+138.
        [3] 吴杰.建筑结构设计中剪力墙结构设计分析[J].城市建设理论研究(电子版),2019(6):143.
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