摘要:随着我国经济水平的提高,人们对居住建筑的安全性等要求越来越高,而剪力墙结构有着整体性能良好、抗震能力较好、弹塑性形变能力优秀、侧向墙刚度高等优点,因此被广泛运用在各类建筑物中。即便如此,剪力墙结构依旧是建筑结构设计中的一部分,有个别建筑结构是无法与剪力墙结构匹配的,建筑工程设计人员还需要结合具体工程项目情况,适宜地将剪力墙结构设计方案融入建筑工程整体结构设计方案中,最大程度地保障建筑物主体结构设计的统一性、有效性和整体性。剪力墙的应用目前十分广泛,对维护建筑寿命有很大影响。因此,文章系统性地介绍了剪力墙结构的定义分类和设计原则,并详细讨论在建筑结构设计中的具体应用。
关键词:建筑结构;设计;剪力墙结构
中图分类号:TU973 文献标识码:A
1剪力墙概述
剪力墙的侧向墙刚度高,配合优秀的弹塑性形变能力后,有一个相对比较小的位移,即便在风荷载力高或是遇到地震时,依旧能够承受一定程度的水平荷载,吸收更多的负荷能量。依据剪力墙的洞口大小、洞口排列措施等要素可以将剪力墙结构划分为多种:如果总门窗洞口面积除以剪力墙整体面积结果的百分比小于 15% 且建筑物结构洞口边长尺寸小于洞口之间的净距交集孔洞和墙边长度的净距,通常称之为整体墙;倘若建筑物规划需要在低层有大空间需求,建筑工程中上层结构采用剪力墙结构,利用低层框架结构承载中上层剪力墙自重及其他力的,则为框支剪力墙;建筑物结构洞口边长尺寸大于洞口之间的净距交集孔洞和墙边长度的净距,连梁线刚度和墙肢线刚度互相贴近剪力墙墙体的即为壁式框架剪力墙。剪力墙按照不同方式分类还有更多的类型,无论如何,设计人员主要是结合实际工程情况和建筑施工要求,根据建筑要求灵活运用不同的框架结构,将剪力墙结构设计方案适宜地融入建筑工程整体结构设计中,这样才能从整体结构性能上提升建筑工程施工的质量。
根据建筑体的需求差异和实际地质情况,可以将剪力墙的形式和结构分为不同的类别。首先,对于一些支撑性要求一般的建筑体,可以设计一整面墙体来实现抗剪力作用。在整体剪力墙中要求实现抗剪力可应用的墙体达到85%以上。整体墙沿着竖直方向的建设要有对抗墙体变形和弯曲的效果,要求将外包线设计建设成抛物线的形式。其次,一些在剪力墙上的孔洞开设达到50%以下时,要求将孔洞建设为带状分布形式,并加强墙体的双肢建设工作,能够呈现出抗弯曲可抗扭曲两种建设需求,对于维持建筑体的稳定性更加有效。最后,还有一些整个抗剪力效果以四边框的形式进行呈现的,由于本身的不稳定和易变性问题,要求在设计建设时多引入一些连梁,保证实际建设需求。
2剪力墙结构设计
2.1把握剪力墙外形与尺寸
多数剪力墙的受力都是由墙肢完成的,因此需要对剪力墙的外形与尺寸做出详细、合理的设计,旨在发挥出剪力墙结构设计的最大效益,实现最佳比例设计。剪力墙结构需要承载来自水平方向和竖直方向的荷载,对剪力墙结构内刚度的分部可以区别于一般建筑工程墙体结构设计,要确实保障剪力墙墙肢界面高度与墙厚之间的比例为 8 ∶ 1,尤其是大开间的剪力墙结构,在设计时最好要布设出 2 件合并的方案,以满足剪力墙力荷载传递的需要。剪力墙的外形通常为“T”或“L”型,这两种设计都是为了维持以剪力墙结构为主要结构的建筑工程整体稳定性能,都可以有效提升剪力墙的侧面墙刚度,在一定程度上减轻了墙体的重量。这样的剪力墙结构外形设计方法强化了建筑工程投资方在施工项目上的成本控制。同时要注意的是,剪力墙外形突出主题的部分要在附属方向符合长度标准,通常两个方向的差额不宜超过 1m,否则在实际建筑工程项目施工中可能在剪力墙结构主体上出现配筋现象。
2.2墙体受力分析
剪力墙的受力分析可以为设计和施工建设提供重要的数据支撑。首先,根据建筑体可能受到的力的影响,可以分为水平、竖直和其他方向,在设计时必须充分考虑多种受力情况充分保障设计的合理性。
一般由于地震和风力等因素对建筑体造成的力的作用主要是在横向。横向的建设强度可以保证建筑体不容易发生变形和弯折等情况。竖直方向的影响主要来源于建筑体本身的重力等因素的影响,要求强调墙体建设的强度,满足高层建筑的负重需求。根据力的分解原理,其他方向上的受力也可以较好地分解为上述两个方向进行处理。其次,墙体的受力与所选择的建筑建材之间也有一定的关联,高质量的钢材可以提升墙体的韧性。设计人员需要对市场上常见的建材品质进行了解,结合建设需求合理设计,在维护建设单位实际效益的同时,以保证建筑体的剪力墙施工质量。
2.3剪力墙结构计算参数的合理选取
(1)嵌固端参数的合理选取,应该特别注意通过调整地下室顶板室内外高差来调整底层层高和嵌固端以下一层层高的比例关系,达到既满足刚度比要求又尽量减小地下室剪力墙的墙厚的目的。(2)可以根据高层住宅剪力墙结构填充墙所占比例来确定周期折减系数,高层一般可以取0.9~1.0。(3)连梁刚度折减系数的合理取值,计算内力时折减系数不小于0.5,计算位移和位移比时可不折减。
2.4重视连接点处的选择设置和施工质量
建筑连接点处的位置设计和质量标准对于整个建筑物的稳定性和安全性有着十分重要的决定性作用。这就要求设计人员充分考虑剪力墙结构设计中应用材料的特性,采取科学合理的搭配使用尽可能地降低材料自身原因带来的不良影响。现阶段,人们对于建筑的建设质量要求越来越高,建筑的安全稳定性以及使用舒适性是决定民众对于建筑工程项目满意与否的关键,所以,设计人员需要不断提升自身设计水平,增强建筑物主体连接点处施工建设强度,提高其稳固性和安全性,确保建筑结构的合理牢固。
2.5剪力墙连梁超筋的处理
现阶段,主要有三种方案进行剪力墙连梁超筋现象的处理。首先是尽可能缩小建筑物连梁的高度、截面积;其次是要对剪力墙结构设计中抗震方面的连梁弯矩和监理进行改动,使其能够起到减缓地震波动的影响;最后是连梁超筋现象较为明显时候,根据连梁破坏对承受竖向,可取连梁截面的最大剪压比限制确定剪力,然后按照强剪弱弯的要求,针对性地配置纵向钢筋。如果不能保证在大震时连梁的延时性要求,相关设计人员就有必要重新计算整个结构,重新优化调整剪力墙结构布置,使连梁的承载力在要求范围内。
结束语
剪力墙结构设计的合理性和科学性通常都会直接影响使用该结构设计修筑物的整体安全性,在地震中坍塌的剪力墙结构建筑设施相对较少,因此该建筑工程结构性设计使用范围和影响力经受时间考验后广泛运用在各类建筑物中。本文从剪力墙结构的常规设计出发,介绍了三种常规剪力墙结构设计原理和注意事项,以此为基础引出了后续的建筑结构设计中剪力墙结构设计要点,整理出剪力墙外形与尺寸、剪力墙连梁设计、内墙体配筋、剪力墙内大墙肢和墙截面厚度五个影响剪力墙结构设计质量的要素,并对其一一提出了对应策略,希望可以为相关建筑工程结构设计研究提供一定帮助。综上所述,剪力墙结构有着整体性能良好、抗震能力较好、弹塑性形变能力优秀、侧向墙刚度高等特点,不断对剪力墙结构设计做出优化是提升建筑工程结构设计质量的主要途径,建筑工程设计人员需要适宜地将剪力墙结构设计方案融入建筑工程整体结构设计方案。
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