摘要:我国经济建设的快速发展推动我国各行业发展迅速的同时改善我国人们的生活品质。建筑结构设计是建筑工程施工建设的重要前提,对于实际施工效果和整体施工性能质量有着直接关键的影响。现阶段,在建筑结构设计中广泛应用剪力墙结构设计,借助剪力墙结构的优势特点,进一步提高建筑结构的稳定安全。
关键词:剪力墙结构;建筑结构设计;应用
引言
科学技术的快速发展使我国快速进入现代化技术发展阶段,很多先进技术运用到各行业中。剪力墙是建筑结构中用于抗震、抗负载等作用的主要结构,在设计施工的过程中应充分考虑与其他建筑结构之间的连接性,保证整体设计的合理性。剪力墙的应用目前十分广泛,对维护建筑寿命有很大影响。
1剪力墙的定义
首先,建筑体的剪力墙的建设强度很大,与承重墙体一样是不允许用私自打孔处理,否则可能会引发较大的稳定性隐患,并破坏建筑体的整个结构设计。剪力墙是建筑结构的重要的抗力构件,其与梁板柱等共同组成建筑物的受力体系填充墙不是承重构件,只起维护和分隔空间的作用。其次,剪力墙的施工处理和普通的墙体有很大区别,其内侧是由混凝土钢筋的组合形式进行建设的,整体呈现出实心的结构,钢筋的用量与墙体的受力之间有很大关系。一般的低层建筑中由于受力更加稳定,不需要加设剪力墙,而高层建筑,尤其是顶部更容易受到风力和地震的影响而产生晃动,剪力墙是必备结构。
2剪力墙结构在建筑结构设计中的应用
2.1剪力墙结构的地基基础设计
高层建筑通常会设置地下设施,如果施工范围内的地基条件良好,建筑时可以考虑利用天然或复合地基;当建筑层数较高超过十层时,通常会选择利用经济效益较高的梁板式筏形基础;如果建筑层数大于二十层时,墙间距通常不大,通常会选择平板式筏形基础,提升建筑合理性。如何选择基础形式最主要考虑剪力墙的实际间距,同时还需要综合考虑结构抗震设防烈度、建筑实际层数、是否作为人防地下室等因素,筏板最小厚度根据建研院地基所的经验一般取层数x50为宜,板厚过小即使计算通过也可能存有隐患。如果施工区域内地基条件不理想,那么最好采用桩基础,需要以单桩承载力特征值为基础,小高层则需要合理利用防水板,采取独立桩基承台;如果是高层建筑,布桩时则需要沿墙下承台梁布设,同时还要加构造底板,最好不选择满堂布桩方案。
2.2剪力墙截面厚度控制
想要取得良好的剪力墙结构设计效果,还需要严谨认真地进行剪力墙厚度的计算,有效控制剪力墙厚度在合理范围内。之所以要严格要求控制剪力墙的截面厚度,其实就是为了更好地保障剪力墙的平面刚度和稳定性,剪力墙截面的最小厚度根据位层高度的不同具体数值要求也不尽相同,按照国家制定的规定标准,在非抗震类的建筑机构设计中,剪力墙最小的截面厚度应该小于层高的1/25,但仍需要保持在160mm的最低厚度之上。关于剪力墙截面的结构和厚度,都有国家出台的严格的标准要求,在进行剪力墙结构设计时,必须要全面充分地了解这部分知识,并且严格遵守,规范设计。
2.3超限调整分析
对于剪力墙的设计可以从最小需求点出发展开需求分析,能够更好地兼顾建筑建设的经济性和实用性。首先,建筑体的高度对承重的抗力的需求之间存在着同一性的问题,在进行楼层之间的剪力墙建设时需要按照高度的提升适度增加。随着楼层的升高,剪力墙的抗震设计需要适当增加,并从最小需求出发逐渐提升,能够更好控制在不同方向的抗力。其次,建筑体也是一个整体,在设计时不能仅仅考虑相邻两层之间的建设结构,还需要通过对建筑体的全面分析将受力情况进行拆解,使建筑体整体能够呈现出较强的抗剪力效果。
根据浅析受力分析的结果对墙体建设负重限额进行适当的上调,更有利于延长建筑体的使用寿命。
2.4剪力墙布置优化
可以采用的优化措施有:1.尽量控制结构整体侧移刚度,经验表明,当楼层的层间最大位移与层高的比值接近1/1000时,结构刚度达到最优。在满足建筑功能的前提下,尽量布置大开间剪力墙,充分利用剪力墙的材料强度,以减少剪力墙的数量。经验表明,相比小开间剪力墙,大开间剪力墙的单位面积混凝土用量和用钢量都明显更少。2.剪力墙应该尽量布置在建筑周边,尽量在角部布置剪力墙,尤其是离刚心最远处,以便增加结构的抗扭刚度和整体侧移刚度。在建筑中部尽量少布置剪力墙,这样可以减少结构的平动刚度,用最少的剪力墙使结构满足周期比、位移比的要求。3.剪力墙布置应该尽量均匀,尽量少布置短肢墙,若短肢墙数量较多,其剪力设计值和最小竖向配筋率均会增加。4.剪力墙的形状应该规则,简单,应避免出现复杂和多向转折的截面,这样可以减少边缘构件的数量。墙体尽量布置成“L形、T形”等简单形式,不要过于复杂,同时剪力墙的翼墙长度尽量大于等于翼墙厚度的3倍,以减少约束边缘构件的长度及配筋。5.合理布置剪力墙的墙肢长度,控制墙肢的轴压比,使剪力墙的配筋大多为构造配筋。如果组合墙配筋量较大,可采用结构软件中的组合墙配筋计算程序进行分析,考虑翼缘的有力作用,提供更为合理的配筋。
2.5平面内搭接
在实际的设计环节,剪力墙结构平面这个布置方向要沿着主轴的方向进行相对应的设计,所涉及的设计方式要更科学合理,不能应用对峙和拉筒方式,在设计的过程中,如果方向不够一致,要确保剪力墙结构能够形成统一的整体,以此在更大程度上提升剪力墙结构的刚度。剪力墙结构的垂直方向布置的时候,要从下到上进行连续性的布置,从根本上有效避免刚度出现减小等问题,使剪力墙结构的具体刚度能够更加均匀的分配,针对剪力墙结构开洞处而言,要着重做好连梁和墙肢设计。从整体情况来看,要充分确保剪力墙结构数量得到充分的控制,从根本上有效规避剪力墙结构密集等相关问题,针对建筑整体的探测力刚度进行切实的平衡,以此使整体建筑结构平面能够得到科学合理的布置。
2.6墙体钢筋配置
剪力墙内是钢筋混凝土结构,钢筋配置可以较好地提升墙体的韧性,需要提前进行钢筋配置后再进行浇筑施工。钢筋作为剪力墙的建设骨架,可以增加与混凝土的凝合力,在出现振动影响时也可以顺着钢结构进行传到,使整个墙体的受力更加均匀。根据建筑体抗震性能需求,0.2%的钢筋用量可以较好对抗四级地震对建筑体造成的影响。而不同的剪力墙结构的配筋量也有一定的差异,如孔洞开挖较多的墙体应当适当增加钢筋结构的引入以维持墙体的韧性。设计人员要根据剪力墙的压力进行计算,根据计算的结果适当增加一些钢筋用量基本可以满足需求。由于剪力墙的形状和厚度都是固定的,如果盲目增加钢筋的用量会占据一部分混凝土的浇筑体积,并增加墙体本身的重力。在计算时不仅要考虑建筑体的重力影响,还需要考虑到剪力墙自重问题。
结语
在现代建筑结构设计中尤其是在高层建筑设计中,剪力墙结构由于具备很大的优势,因此得到了广泛的应用,在设计过程中,设计人员要结合专业理论,根据剪力墙种类多、灵活性强的特点,结合实际情况对设计进行反复论证,在降低建设成本的前提下进行合理设计,以保证建筑质量的稳定性和安全性,使剪力墙结构能够最大限度地发挥其作用,提高建筑的使用寿命和使用效率。
参考文献:
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