探究建筑剪力墙结构设计优化策略

发表时间:2020/12/29   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:王瑛岚 陆云鹏
[导读] 摘要:建筑剪力墙结构可以增强钢筋混凝土的水平力竖向力的承受能力,同时能够减少建材消耗,提高整体的刚度,在高层建筑中被广泛应用。
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        摘要:建筑剪力墙结构可以增强钢筋混凝土的水平力竖向力的承受能力,同时能够减少建材消耗,提高整体的刚度,在高层建筑中被广泛应用。建筑剪力墙结构依然存在明显的问题和不足,因为建筑剪力墙自身的抗侧刚度非常大,受地震影响剧烈,需要加强上部和基础结构的设计,剪力墙结构通常由混凝土浇筑形成,自重非常大,对地震反应强烈很容易造成严重的损失,无法承受巨大压力。要积极针对建筑剪力墙结构进行设计优化,保证剪力墙结构的优势充分发挥。
        关键词:建筑剪力墙;结构设计;优化策略
        引言
        我国社会经济高速发展的背景下,人民群众对居住环境的要求也在不断提高,随着越来越多的高层建筑不断出现,建筑剪力墙结构已经被广泛应用。剪力墙结构能够使得墙壁厚度与填充墙平面厚度保持一致,确保室内没有突出框架,增强空间的整体利用效率,也可以对建筑空间进行合理优化。当前,很多设计人员都根据自己的施工经验对剪力墙的结构尺寸进行分析,造成剪力墙结构设计或多或少的问题,严重影响了剪力墙工程的施工质量。
        1剪力墙结构的概念
        建筑剪力墙结构能够直接利用钢筋混凝土取代梁、柱增强框架的整体承载能力,而钢筋混凝土墙板可以承受竖向和水平力,在高层建筑中被广泛应用,剪力墙结构可以对空间进行有效分割,保证结构墙高度与房屋高度持平,高达10m至100m,宽度根据建筑平面布局进行设置,通常在几米至几十米左右,墙体非常薄,仅为20~30cm,墙体的抗侧移刚度比较大,墙外刚度比较小,大部分建筑物水平剪力能够直接分配到剪力墙结构上。
        2剪力墙结构设计的主要原则
        2.1楼层间最小剪力系数调整原则
        建筑结构设计要积极对不同楼层的最新剪力系数进行适当调整,从而有效减少房屋重量,增强建筑物的整体抗震性能,严格控制剪力墙的数量。对剪力墙进行准确处理,确保剪力墙的结构侧向刚度,满足剪力墙最小奖励系数,从而有效控制建筑工程的整体造价,减少施工成本。
        2.2楼层间最大位移与层高之比的调整原则
        由于楼层间的扭转变形和剪切变形,对建筑结构具有非常重要的影响,所以需要利用竖向构件,对剪切进行变形控制如果竖向的构件过多,很容易使得减重增加,造成设计不够科学,无法满足楼层的建筑需要,所以要尽可能减少扭曲变形问题,积极确保楼层间的最大位移和层高比例的整体效果。
        2.3剪力墙连梁超限的调整原则
        连梁超限是剪力墙设计最常见的问题之一。如果墙的实际宽度高度比例小于2.5,很可能造成弯曲变形超出规定,为此在剪力墙设计时一定要针对剪力墙的超限原则进行分析,连梁与剪力墙跨高需要保持在安全距离以内,避免超限。通过水平缝形成双连梁或者多连梁,确保剪力墙结构的稳定性,保障建筑施工的整体质量,同时也可以缩减施工工期。
        3建筑剪力墙结构设计的主要思路
        3.1充分考虑墙的宽高和受力状况
 
        图1-剪力墙与外平面梁链接示意图
        在剪力墙结构设计时要根据墙体的宽度,高度进行分析,避免出现墙面过大而墙体厚度偏小等问题,如果墙的长度超长,很容易产生较宽裂缝,造成配筋断裂,严重影响建筑结构的稳定性,所以墙的长度一般不超过8m。剪力墙结构设计时还需要将减速结构中的剪力墙和柱区分,保证构件厚度和长度,符合设计要求。剪力墙设计应该对构件承受的竖向力和水平力进行充分考虑,保证剪力和弯矩符合设计规范。剪力墙需要承受比较大的压力,所以要确保剪力墙自身的延展性,在水平作用力下还能够满足相关要求,剪力墙平面设计所承受的刚度和承载力更大,剪力墙的外承载力刚度偏小,需要注重对剪力墙与外平面梁之间的有效连接,避免出现弯曲超限等异常问题。如图1所示:
        3.2剪力墙设计计算方法
        剪力墙的设计计算会直接影响最终的设计结果,要采取科学高效的计算方式,明确剪力墙和宽度之间的距离。用最小剪力系数进行考虑,根据我国房屋建设的规定,要判断施工过程中房屋所使用的自重降低,还要确保房屋的整体抗震性能。因为剪力墙结构的抗侧刚度比较小。通常情况下需要进行长墙布置,在电梯或楼梯间会形成刚度比较大的内桶。能够增强抗震的效果。
        4剪力墙结构的主要优化方案
        4.1基础方案与承重构件的设计优化
        根据建筑工程的施工场地环境进行分析,明确具体的施工工艺和施工技术,避免对周边建筑地质环境造成破坏,设计人员应该在原有资料的基础之上进行认真调查,确保建筑工程设计与实际的水文地质条件相符合,设置科学的框架范围,增强建筑物整体的安全性与稳定性,剪力墙的抗震等级包括三级,其中竖向和水平布筋最小配筋率要大于0.25,基础剪力墙要大于0.3。对整个设计方案进行全面优化,同时加强构件的质量控制,确保施工标准和施工工艺符合设计要求,完全按照国家标准进行设计优化。
        4.2提高建筑结构的性能
        剪力墙结构设计必须要注重抗震性能,确保各部位的受力状况得到有效控制,避免因为局部结构受力不均匀导致建筑结构失稳,利用专业的眼光对结构薄弱环节进行科学处理,增强设计方案的优化,提高建筑工程整体的抗震性能。一般来说,在剪力墙的结构设计中,无约束边缘构件的处理要比之有约束边缘构件的处理的负载能力低40%左右,同样,抗震能力的效果也要低20%左右。
        4.3确定剪力墙结构的设计理念和计算方法
        建筑剪力墙结构方案设计需要根据剪力墙结构的受弯状态进行分析,增强粘性,通常剪力墙脆性特点,会导致抗震性能薄弱。剪力墙结构在设计优化时要保证计算更加精确,利用计算机对剪力墙结构进行精确计算,同时还要根据自身的专业知识,对运算结果进行检验,确保最终的结果,误差降至最低,从根本上消除误差。
        结语
        对建筑剪力墙结构设计优化的方式进行详细分析,能够进一步提高建筑剪力墙结构的应用效率,有效缩短施工工期,节约施工材料,促进高层建筑得到全面发展。积极加强建筑剪力墙的结构设计优化,确保其使用寿命的全面延长,消除不必要的安全隐患。通过对剪力墙结构进行深度优化,也可以保证剪力墙施工的整体质量达到预期要求。
        参考文献:
        [1]李青春.建筑剪力墙结构设计优化策略研究[J].工程建设与设计,2020(21):40-41+44.
        [2]张莉莉.剪力墙结构设计及优化浅析[J].门窗,2019(16):138.
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        [4]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):54-55.
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