建筑剪力墙结构设计优化策略研究 高佳亮

发表时间:2020/12/29   来源:《基层建设》2020年第25期   作者:高佳亮
[导读] 摘要:现阶段,我国社会经济和科学技术发展水平不断上升,同时也在很大程度上推动了建筑领域的快速发展,特别是对建筑结构设计方面的要求更为严格,以往传统模式下的建筑结构设计已经无法满足当前人们提出的设计要求,这就需要建筑结构设计者基于社会大众要求,对原有建筑结构设计进行相应地创新。
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        摘要:现阶段,我国社会经济和科学技术发展水平不断上升,同时也在很大程度上推动了建筑领域的快速发展,特别是对建筑结构设计方面的要求更为严格,以往传统模式下的建筑结构设计已经无法满足当前人们提出的设计要求,这就需要建筑结构设计者基于社会大众要求,对原有建筑结构设计进行相应地创新。就此本文基于剪力墙结构,探究其在建筑结构设计中的应用策略,具有一定的现实性意义。
        关键词:建筑工程;剪力墙结构设计;优化策略
        1导言
        从根本上来讲,建筑结构设计质量好坏,与建筑结构的安全稳定性有直接联系,因此设计者在进行建筑结构设计过程中,应该明确剪力墙结构设计是整个建筑结构设计中比较重要的内容之一,从中意识到其对整个建筑结构而言的设计优势,基于设计质量基础,结合建筑实际来优化剪力墙结构,将人们对建筑结构设计提出的要求考虑其中,科学进行剪力墙结构设计,一方面保障整个建筑结构在实际使用中的安全性,另一方面在于满足人们对建筑结构设计的美观要求。
        2剪力墙结构设计的优势
        其一,经济性。相比较于传统模式下的框架式梁柱,剪力墙结构所需要的成本投资要高于框架式梁柱,但从安全角度来看,剪力墙结构更为突出,这主要在于剪力墙结构主要是由钢筋和混凝土两者相混合,不需要其他材料,以上对整个工程而言,有效节约时间和资金方面的成本支出,提升整个工程经济效益;其二,稳定性。这主要在于剪力墙结构是由钢筋和混凝土两者混合而成的,从外观来看,明显比传统模式下的框架式梁柱更占据应用优势,另外,剪力墙结构在支撑能力上也更为明显;其三,连续性。在进行剪力墙结构设计时,对各区域进行划分的目的在于对构件进行分隔,根据水平或竖直方向分布来维护各区域,以此来强大强化剪力墙连续性的作用,即使当前建筑格局性质为独立分化,也能促使整个建筑构成一个完整体;其四,规则性。因建筑内部空间的使用功能存在不同,所以相关设计工作人员会根据建筑的使用功能进行区域划分,促使整个建筑的剪力墙结构设计规则化,为之后建筑空间在维护上提供便利。
        3建筑剪力墙结构设计优化策略
        3.1基于受力的科学计算,优化剪力墙结构设计
        剪力墙结构的设计应综合分析水平荷载和竖向荷载的双重作用,在科学计算受力大小的前提下进行剪力墙优化设计,以确保剪力墙承受荷载和压力控制在有效的范围内,符合建筑工程的安全性建设标准。在剪力墙结构设计过程中,应明确分析剪力墙与宽度的数量关系和楼层间的最小剪力系数。从工程建筑剪力墙设计的相关规范来看,设计剪力墙应在降低其自重基础上,同时确保剪力墙的抗震、抗风能力。基于一般剪力墙抗侧刚度比较小,在剪力墙设计中,应布置一定量的大长度剪力墙,或以电梯间大刚度内筒的形式来弥补短肢剪力墙的抗侧刚度不足的缺陷。科学化的剪力墙设计既保障了整体结构的稳定,又提升了建筑的抗震效果。总体而言,剪力墙设计的结构应基于现实情况,在承受荷载的科学计算下,进行剪力墙结构的优化设计。这些只是剪力墙结构优化设计的一般思路,还应基于工程建筑建设进行深入探究。
        3.2剪力墙肢厚度设计
        在进行剪力墙结构设计过程中,应结合建筑实际来确定墙肢长度和厚度,这主要在于墙肢长短和厚度直接决定剪力墙结构设计质量,是保证剪力墙结构稳定性可靠性的关键因素。在进行剪力墙肢厚度参数设计过程中,应以剪力墙结构刚度要求来进行设计。一般来说,对于高层建筑,剪力墙墙肢厚度通常设计为20cm,同时与填充墙之间的厚度处于一致状态;若该高层建筑没有地下室情况,其基础埋深深度、墙体高度分别为250cm以上和500cm以上,对于墙肢厚度要求应比填充墙厚度高,下墙肢长度不得高于800cm,下跨长度不得低于600cm。从整体上来看,只有科学进行墙肢厚度、长度参数的设计,才能从根本上起到对剪力墙结构的加固作用,保证其在未来建筑实际使用中的安全性、可靠性。


        3.3连梁设计
        剪力墙连系梁本质上是当前连接墙肢架构的关键性构成元件,一旦经过强化、压缩处理就会导致后续的管控质量下降。例如,在建筑设计阶段中,需要采用合适的方式调控剪力墙连系梁的具体高度,结合工程的实际需求,合理控制建筑内部空间的整体高度,防止因尺寸而导致连系梁外部形状出现严重变形状况。在此建筑规划中,工作人员合理管控剪力墙架构塑性的数据,结合当地的环境需求加强具体的抗震效果。对载荷进行合理研究,将其限定在可操控的范围之内,依照多种应力需求,开展系统性的运算,以便其可以在今后的发展过程中做到合理的规划。
        3.4剪力墙截面厚度设计
        在进行建筑结构设计剪力墙结构设计过程中,还要将剪力墙截面厚度考虑其中,以此保证整个房屋在结构设计上的安全性和可靠性。当前我国建筑结构设计的相关规范标准中已经明确对剪力墙最小厚度提出规定。打个比方来讲,若当前未开始进行建筑抗震设计阶段,则剪力墙最小厚度应设置在整个建筑层高1/25以上,且高于建筑层高的160mm;若当前处于建筑抗震设计阶段,首先剪力墙底部加强去结合建筑抗震等级,最小厚度应在整个建筑层高的1/20以上,且低于建筑层高的160mm,基于以上,在进行剪力墙结构设计过程中,要想确保整个剪力墙平面外的刚度和稳定强,这就需要降低剪力墙在平面外和墙肢相交时的支撑力量,将剪力墙实际厚度考虑其中,以此来确保整个建筑的安全性和稳定性。
        3.5剪力墙结构中边缘构件的优化设计
        剪力墙结构的优化设计是多层面、多角度的。结构尺寸及外形优化设计仅是其中的一个层面,同样对剪力墙结构的边缘构件进行优化也能达到建筑剪力墙结构优化设计的效果。具体体现在以下2个方面:构造边缘构件的约束,在规定范围内,明确其墙肢长度和箍筋配筋的特征值;剪力墙边缘构件的约束。约束对象主要是暗柱、端柱和翼墙。对相关搭建结构的约束是为了确保剪力墙的刚度,避免层间位移。对于剪力墙边缘构件的优化设计,应基于建设的规范要求,合理增大边缘构件如暗柱、端柱的截面尺寸。
        3.6剪力墙框架梁设计
        所谓框架墙,具体指的是剪力墙与框架两者连接所处位置,一般来讲,连接方式可分为两种,一种为框架梁与剪力墙平面外连接;另一种为框架梁与剪力墙平面内连接,从本质上来讲,以上两种连接方式存在一定的差异性,对于前者,虽然其与普通框架梁设计比较相似,但其中需要特别注意的是,设计者要将剪力墙伸出梁纵向钢筋锚固考虑其中。若剪力墙厚度在200mm左右时,就会导致梁纵向钢筋深入剪力墙内部锚固区域弯折前水平投影长无法达到标准,这就需要相关设计师采取锚固处理,对伸出梁纵向钢筋进行加固,防止因此导致锚固发生损坏。在进行框架梁连接时,如果梁体跨度和梁体高度两者之间比例在5以上,就可根据框架梁设计标准进行相应设计,若比例在5-6之间时,因框架梁手里所处位置在框架梁与连梁两者中间,这就需要增加配筋梁在其中的设计。
        4结束语
        总之,剪力墙结构优化设计对建筑工程来讲是一项极为重要的工作,基于剪力墙结构的基本概况,进行优化设计的思路探讨、具体策略探讨,使剪力墙结构得以完善和发展,从而促进建筑工程的特色化建设。
        参考文献:
        [1]关志荣.剪力墙结构概念设计在建筑结构设计中的运用[J].黑龙江科学,2020,11(02):70-71.
        [2]于明.建筑工程设计中的剪力墙结构设计[J].建材与装饰,2020(06):80-81.
        [3]曹彬,李铭.高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].中国建筑金属结构,2013(22):65.
        [4]韩保江.剪力墙结构设计在建筑设计中的应用[J].工程建设与设计,2019(06):5-6.
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