天津市建筑设计院 天津 300074
摘要:剪力墙结构融入到建筑中,将提高建筑的抗震能力,保证建筑的稳定性,这就是为什么设计师必须开始重视剪力墙地设计,以优化整体建筑构件,保证建筑结构进一步被优化。
关键词:剪力墙结构设计;建筑结构设计;应用
1剪力墙结构的概念与特点
1.1剪力墙结构的概念
在建筑工程中,剪力墙结构又被叫做抗震墙、结构墙或者抗风墙,属于一种剪力墙体,其本身的实际厚度较薄,但是其建设规模大,一般情况下会采用混凝土材料来替换传统建筑中的框架主梁,用以承载各种来自外界的压力,其本身的承重能力较强,和建筑中的梁柱所承担的压力不相上下,并且还对水平力具有控制能力。剪力墙结构属于建筑物整体中的支撑部分,一般情况下不会被破坏或者拆除,其所承担的压力源主要来自于地震等自然灾害或者外界风力造成的水平荷载,对抗源自外界因素带来的压力破坏,能够在很大程度上保证建筑的安全性和稳定性。依据墙体的实际开洞情况,一般会把剪力墙分为多肢型剪力墙或者双肢型剪力墙以及框架式剪力墙等不同类型。
1.2剪力墙结构的特点
在整体的建筑结构中,剪力墙结构的最主要作用就是抵挡各种情况下所产生的建筑荷载,剪力墙属于工程建筑中的一项重要建筑支撑结构。在建筑中的剪力墙结构是一项能够有效抵挡竖向荷载和横向荷载的建筑结构,更是能够和建筑墙体和建筑物楼板共同形成建筑受力系统的主要工程结构之一。与此同时,现有的剪力墙结构也存在着自身缺陷,大多表现为剪力墙体的无法拆除情况。在当前阶段,因为剪力墙的整体结构设计占整体建筑设计的造价比重较大,所以被一部分建筑企业在施工过程中限制使用。因此,要对剪力墙的整体设计结构展开更为深入的研究和讨论。
2剪力墙结构的设计原则
2.1合理的高度以及宽度
剪力墙结构的设计需要按照严格的建设标准进行,为了确保其发挥最好的性能会根据其实际的需求对其高度以及宽度进行的调整。恰当的高度可以更好的支撑建筑以及承载各方面的作用力。剪力墙的高度较高,但是其厚度较小,为了让剪力墙尽可能的承担更大的负荷就需要进行高度与厚度比的计算,而且在设计中需要注意双向受压的影响。
2.2连梁调整的原则
剪力墙结构设计中对连梁也有很高的要求,根据研究发现如果连梁的跨度比在5以下,就会导致总弯矩中产生的载重比例小,水平方向上就会产生反弯,导致剪切裂缝的出现,当连梁跨度比高于5时,连梁承载力与一般框架梁相同。因此需要设计人员根据实际的情况确定连梁的跨度比。
2.3系数调整原则
剪力墙结构的设计需要利用实际的数据,通过公式计算得出。计算中的系数调整显得尤为重要,基本的系数调整原则为建筑结构中楼层最小地震剪力小于楼层水平地震剪力。设计人员可以降低建筑自身的重量,以提升建筑的抗震能力。
2.4因地制宜原则
建筑建设必须要遵循因地制宜的原则,根据实际情况的地质条件等进行结构设计。而且设计中还需要控制构件的数量,过多的构件将会对建筑楼层间出现扭转以及剪切变形,因此需要根据实际的需求竖向构件的数量,过重的构件会影响建筑的整体重量,导致剪力比重失调,降低建筑的抗震能力。
3建筑结构设计中剪力墙结构设计应用
3.1平面布置
结合剪力墙设计工作的要点和原则,在进行剪力墙的平面布置工作时,要使其能够满足均匀对称的施工要求,保证其质量中心和刚度中心能够达到最大程度的延伸和拉直,这样就能够减少大部分的不平衡力产生。
在此之外,执行剪力墙的抗震结构设计工作时,需要对剪力墙做出多向设置或者双向设置,使剪力墙的实际功能作用得以最大程度的发挥。与此同时,还要对剪力墙的抗侧力刚度保持重视。运用计算公式来准确的计算出剪力墙的抗侧力数值,降低因剪力墙体的抗侧力刚度过高而造成的墙体自身重力升高或者有更强的震力产生,不但会提高建设工程的成本,还对建筑的可靠性和稳定性有负面影响。
3.2合理定位剪力墙
在对剪力墙进行平面布置工作时,要严格遵循均匀、对称原则,保证剪力墙体结构内的刚度中心和质量中心能够全部重合,用以减少扭矩。针对内外部剪力墙,需要尽最大可能将其拉通、对直。与此同时,还要保证剪力墙的肢截面结构简单、规则。相关工作人员要将剪力墙的各项数据和相关数值进行精确,把剪力墙自身所拥有的各项数值进行相关运算,将剪力墙的各项基本功能细化,明确剪力墙在整体施工建筑中所占地位和自身价值,明确剪力墙的建筑地位。这样才能使剪力墙设计在建筑工程中获得更好的发挥空间,并未建筑工程在日后的发展中提供更加充足的可借鉴依据以及经验,为我国的建筑行业发展起到促进的作用。
3.3剪力墙结构设计的墙体配筋
在施工的过程中,对剪力墙的配筋工作进行严格的把控工作,争取在最大程度上提升建筑结构的整体安全性、稳定性以及整体建筑工程的使用经济性,这些因素主要基于剪力墙自身的面广量大。在建筑工程施工过程中,对剪力墙的墙体进行配筋工作时,主要作用是在建筑内测预防竖向钢筋发生意外,并且在外侧安放水平钢筋。如果在配筋工作能够满足相关的计算,并且达到最小配筋率。加入在剪力墙体的整体结构设计工作中采用双向钢筋网片,就会使迎水面保护层自身的厚度达到30mm,这样能够对墙体配筋工作的材料有一定的节约。
3.4大墙肢的处理
建筑结构各体系在设计时需要考虑其性能,剪力墙结构设计时需要注意其延性。通常情况下,结构的高度、宽度比在3以上时会达到最高的延性,弯曲能力较强,提升建筑的荷载能力。如果高宽比在3以上就需要在墙体上开洞形成上文中提到的不同类型剪力墙结构,减少裂缝的出现。当大墙肢的比例在8以上时,要把承载力计算在大墙肢上,但会造成小墙肢承载力增加产生较大的损害出现裂缝。
4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
设计环节目前仍然是影响建筑业质量最重要的因素之一,因为它不仅在建筑中发挥着积极的作用,而且与建筑结构的安全稳定密切相关,建筑工程中的人和物必须要保护,为了使得建筑物有更好的结构性能,建筑公司必须控制剪力墙的设计原则,以便将良好的科学知识应用到结构设计中,所以我们要提高施工技术的质量和水平,因此,在多年工程实践的基础上,要学会如何将剪力墙更好的应用于建筑设计中。
参考文献
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