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摘要:在城市化进程不断加快的背景下,人们生活水平得到快速提高,同时对建筑的需求与标准也日益提升。在民用建筑结构设计中,加强剪力墙结构设计能够确保建筑质量,提高建筑使用效益。文章首先介绍了民用建筑剪力墙结构设计的基本特点与要求,在此基础上,深入分析优化民用建筑剪力墙结构设计的具体措施。
关键词:民用建筑;剪力墙结构;结构设计
引言
剪力墙结构是我国民用建筑的一大重要结构体系。通过合理设置剪力墙位置和数量,不仅可承重,还可形成有效的抗侧力结构体系。剪力墙结构对建筑空间进行合理分割,同时不露梁柱,室内房顶平整,不占用过多的空间,尤其适用于建筑。加强剪力墙结构设计分析,对于促进我国建筑行业发展具有重要意义。
1民用建筑剪力墙结构设计特点及要求
1.1剪力墙结构的设计特点
民用建筑结构受力具有轴向变形、侧移控制、结构延性和水平荷载等几个主要特征,在进行民用建筑剪力墙结构设计时应该保证其具有以下特点:结构自重大、抗侧刚度大、侧移小、吸收性能较好、能够减弱地震带来的冲击等。一般来说,民用建筑的剪力墙结构的高度和厚度都较大,抗剪切力的机械强度在荷载下的能量消耗较小,所以在对二十层以上的民用建筑进行设计时可以以全截面抗弯为依据来计算剪力墙截面弯曲破坏的最大极限承载力,可以知道洞口越小,剪力墙的整性能就越好。另外,这种设计下的剪力墙还能对整体的空间结构进行合理划分,使室内的框架结构变得更加简洁美观。但是要注意的是,剪力墙结构是混凝土构件,也就是说它本身是有一定的重量的,这就很容易在地震时引发严重的地震反应,并且剪力墙的结构还有一定的抗侧刚度使地震时的反应进一步加大,进而在一定程度上使得建造费用增加,所以在实际的建造中应先对剪切力的结构特点有一个清楚的了解,把握好民用建筑剪力墙结构设计的特点。
1.2结构设计要求
剪力墙是建筑结构中的重要结构形式,这种结构形式能够承受建筑水平及竖向荷载,防止结构受剪破坏。剪力墙又称为抗震墙,侧向变形小,延展性好且能承受较大的荷载,表现出优秀的抗震性能。在进行剪力墙结构设计时需要满足以下设计要求:(1)悬臂剪力墙墙肢的结构设计,要设计好墙肢底截面的设计;(2)按照设计标准中的墙体洞口对剪力墙进行分类,可分为整体墙与连肢墙。不同的墙体类型需要进行不同的细节设计;(3)做好连肢墙的结构设计。尤其要注意墙肢较小时的墙肢轴压比值的计算。当连肢墙的洞口开的较大降低了墙肢刚度时,此时要将连肢墙看作框架结构进行设计。把握住剪力墙结构设计的具体要求,在设计过程中不断优化结构设计细节,是民用建筑剪力墙结构设计的重要内容。
2民用建筑剪力墙结构的设计及优化
2.1合理布置剪力墙结构
合理布置剪力墙结构是剪力墙结构设计和优化的第一步。首先,区分普通剪力墙和短肢剪力墙。普通剪力墙是指墙肢的长度(截面高度)与厚度之比大于等于8的剪力墙,即200mm厚的剪力墙,墙肢长度宜大于等于1600mm。短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm,各肢截面高度hw与厚度bw之比为5~8的剪力墙。短肢剪力墙结构抗震性能较差,实际工程中,应根据具体工程所在地区、抗震设防烈度、工程地质情况、基础形式等综合考虑造价,慎重选择短肢剪力墙。其次,设置剪力墙结构,防止出现独立的小墙肢。独立的小墙肢的存在会增加施工难度,有必要合理地将孔洞合并起来。最后,应保证剪力墙结构的整体刚度。设计时控制其基本自振周期0.05-0.08n(n为结构总层数)较为适宜。通过这个公式可以确定剪力墙刚度的大致范围,并且保证刚度和剪力墙的层数相匹配,进一步拓展其有效空间和承载力。还可用层间位移角指标来控制。
在剪力墙刚度的混凝土控制中,应遵从位移极限规范的要求,以增加建筑墙肢与连梁之间的抗剪性,进一步下降截面规划难度系数。
2.2科学进行平面布置
在布置剪力墙的过程当中,要尽可能坚持对称性原则,将墙面结构的重心保证与高度能够有效的结合在一起,降低误差产生的可能性,保证作用力能够达到均衡。在剪力墙设计的过程当中,应当按照主轴方向的不同进行多重方向设计,在进行抗震能力设计的过程当中,不应当简单的进行单相墙设计。为了能够保证建筑物的整体质量与安全性能够得以合理满足,最大限度上的降低资源消耗,应当适当的减少剪力墙侧向刚度,由于墙体测抗力刚度的不断增大,墙体自身重力将会随之增长,所以导致剪力墙所具有支撑效果无法得以有效发挥。
2.3对墙身设计环节的优化
在剪力墙结构设计中,需要对墙体进行优化设计,包括剪力墙数量、长度以及厚度的优化。在保证建筑结构的整体抗震功能的前提下,降低造价,这是初步设计中非常重要的一部分。在施工图设计阶段,要做剪力墙的配筋优化设计,保证结构中的水平和垂直钢筋的匹配,斜截面和正截面的剪切和弯曲承载力能够有效地结合。以完成规范的验证工作,并在详细规划中严格符合规范要求,合理安置暗柱和端柱,进一步完善一级、二级和三级结构抗震措施,保证建筑结构稳定性的全面提升。另外,在结构墙身详细规划过程中,还要对钢筋的间距进行合理安置,全面提高墙身规划的质量。优化原则是选择小直径的高强钢筋,将墙身的计算结果控制在构造配筋范围内,仅满足最小配筋率要求即可。如若遇上高度较高,平面规则性又差的结构,剪力墙的分布钢筋的配筋率应适当提高,控制在较小的幅度内,可略高于最小配筋率。
2.4合理处理边缘构件
剪力墙的边缘构件有两种分别是构造型边缘构件和约束型边缘构件,在设计时应该根据剪力墙的具体结构进行选择。针对那些下部位于加强位置上的和不具有抗震性能的民用建筑的剪力墙应该选择构造型边缘构件,针对那些加强位置和临部上层以及民用建筑和重荷载下墙体的轴压比平均值等于或大于下表所规定的数值时,一般选用约束型边缘构件。
2.5合理设计过渡层
由于在地震时会给民用建筑底层框架剪力墙带来较大的受力,并且在荷载的作用下,过过渡层的剪力墙墙体的承载力会在一定程度上降低,所以在实际的设计过程中要对其过渡层进行合理的设计。如果对剪力墙的墙体进行计算,当荷载较小的时候计算的结果可能会变高进而降低了其抗震性能。所以,在进行设计时要设置相应的构造柱间,使后续的强过渡层能够提高其传递地震剪切力的性能,进而提升过渡层的延展性能和消耗能量的能力。
结语
综上所述,剪力墙作为民用建筑的一个重要结构,它设计是否合理关系到整个建筑结构安全性和防震性,所以一定要合理设计剪力墙。在设计时一定要根据建筑的实际情况选择合适的剪力墙设计方案,设计合理的门洞、过渡层、剪力墙平面,并且选择合适的边缘构建,严格遵循相应的剪力墙设计原则,进而保障建筑结构能够承受相应的荷载和水平压力,充分发挥其建筑结构的坚固性,为居民提供安全的住房环境。
参考文献:
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