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建筑结构设计应用研究

发表时间：2021/6/11 来源：《基层建设》2021年第6期作者：马利莎

[导读] 摘要：在建筑工程设计过程中，通过合理设计剪力墙结构能够加强建筑物的稳定性，延长使用寿命。

        中国中元国际工程有限公司西安分公司陕西省 710000
        摘要：在建筑工程设计过程中，通过合理设计剪力墙结构能够加强建筑物的稳定性，延长使用寿命。剪力墙结构能够满足不同地区的条件和设计需求。这就要求相关建筑设计人员要灵活使用剪力墙的样式，并合理选择施工材料，确保设计方案符合建筑物的水文条件等。尤其是在地震多发区或者自然灾害较多的地区合理设计剪力墙结构，能够减小建筑物的摆动，对于增强建筑物的稳定性和安全性，都能起到十分显著的作用。
        关键词：剪力墙结构；平面布置；墙体配筋
        引言
        随着科学技术的不断发展，先进的建筑技术被广泛应用于建筑施工中。剪力墙结构设计技术就是其中之一。在具体的施工过程中有必要将剪力墙施工的特点与建设项目的实际施工条件相结合，以制定适当的施工计划，以确保剪力墙结构施工设计的质量。
        1.建筑工程建设中的剪力墙结构设计要求
        1.1要求调整楼层之间最小剪力系数
        首先，在施工的过程当中，为了降低房屋及构筑物的自身重量，进一步增强建筑物的抗震能力，应该在短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩40%以内的前提之下，尽量控制剪力墙的数量。其次，在遵循上一前提的基础之上，对剪力墙进行大开间处理，使得剪力墙结构的侧向刚度变得更好，从而可以有效降低了建筑工程成本。
        1.2要求调整楼层之间最大位移和楼层高之间比例
        在剪力墙结构的设计过程中，设计的重点主要集中在对楼层之间的扭转变形和剪切变形的处理上。建筑物的剪切变形处理是用竖向构件的数量进行控制的。因此，一旦竖向构件的数量过多，剪力墙的剪重比例势必变得偏大。这种不合理的剪力墙结构设计将直接导致建筑楼层之间的扭转变形，且变形的程度较大。在这种情况之下，剪力墙结构同样难以满足建筑物楼层之间发生位移的需要。因此在剪力墙结构设计中，建筑物楼层之间的位移不能仅仅依靠竖向构件的刚度进行调整，还应该尽可能地减少楼层之间的扭转变形，这就需要注意调整楼层之间最大位移和楼层高之间的比例。
        1.3要求调整剪力墙连梁超限
        剪力墙的跨高比小于2.5，可能会出现剪力和弯矩超过相应的规定限度的现象。因此剪力墙结构设计还应该遵循剪力墙结构的连梁跨高比大于2.5的原则。应该注意的是，剪力墙的连梁跨高比也不是越大越好，例如：在保证剪力墙连梁刚度不发生变化的前提下，当剪力墙的连梁跨高比在5～6之间的时候，剪力墙的剪力或者弯矩就会出现超出规定限值的现象，势必导致剪力墙结构出现异常。因此在剪力墙结构设计过程中，必须对剪力墙连梁的超限情况进行调整，一方面保证剪力墙施工质量，一方面控制建筑工程资金成本投入。
        2.建筑结构设计剪力墙结构应用
        2.1剪力墙体平面布置
        剪力墙设计阶段，首先要进行剪力墙体平面布置，并且依据规范要求的设计原则，将剪力墙中心能够更好的契合墙体的实际刚度，继而保证功能要求符合规范要求，以实现墙体保持良好平衡作用。另外，在对墙体平面进行设计时，要充分考虑到主轴方向进行排列，通常情况下会选择多方向或者双方向进行安排，该种安排方式能够使得墙体能够达到预期平衡功效。当剪力墙的安全性能达到规定标准要求后，要充分考虑到剪力墙的现场施工，要制定更切合实际的管控措施降低施工成本，比如降低其侧抗拉力刚度等方式。另外，采用该种方法在降低施工成本的同时，也能够有效控制墙体重量。

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        2.2科学规划剪力墙的厚度和长度
        在设计剪力墙结构的过程中应当科学选择厚度和长度，有效利用墙壁结构。剪力墙壁的高度应适当根据实际情况选择。墙的长度太长或太短，将直接影响墙结构的质量，不会提高墙设计的稳定性。墙的厚度也是重要的因素之一，在设计尺寸限制时，应考虑剪力墙结构的耐久性。通常情况下，建筑墙体剪力结构的墙缝厚度应为20厘米，与填充墙的厚度相对应。但是，如果没有在高大的建筑物中计划地下室，则埋入式地基的深度应超过250厘米，墙的高度应超过500厘米，墙体的大小应大于填充墙的强度。下壁的高度不应超过800厘米，下部空间的高度不应超过600厘米。另外，在确定墙体的大小和长度时，我们还可以从两个因素入手：一是严格按照建筑标准的要求设计地震墙的震级和参数施工。通常，如果抗震能力达到一或二度，则其直径应至少为16厘米，高度应大于1/20;如果达到第三层或第四层，则壁厚应等于或超过14厘米，并大于地板高度的1/25。增强件下部的壁厚参数也可以根据不同的水平来建立。第一层和第二层的尺寸应大于地板高度的1/16，并大于20厘米;在第三和第四层中，尺寸应不大于图层高度的1/20，且不小于16厘米。
        2.3墙身钢筋设置
        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。
        2.4边缘元件的合理构造
        在建造剪力墙结构的过程中，边缘组件的安装是关键环节之一。它要求建筑工人充分了解建筑的适当细节。一种使用边缘构件的适度剪力墙，而另一种使用剪力墙边缘构件。它们之间有一些区别：与非边界材料相比，绑定具有更高的负载能力，最大承载能力可以达到40%以上。在剪力墙结构的构造中，可以根据实际构造条件选择边缘元件的类型。无论是边缘材料还是边缘存储材料，都必须满足构造要求。通常情况下，如果指定的值大于最终指示符，则可以设置对象的最终类型;三维建筑物或线条的水平以及下部钢筋的最终位置的指示器小于指定值，可以使用主要的建筑物类型。
        2.5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。
        结语
        剪力墙的优化设计对于整个建筑工程结构设计作用明显，将直接影响到整个建筑框架的安全稳定性。故而，在对剪力墙结构设计阶段，要严格按照国家规范和标准要进行设计，并且结合建筑现场施工的实际需求，对其进行优化设计，以发挥出剪力墙的最大效能，对于提升工程质量、安全和节省造价作用意义明显。
        参考文献
        [1]袁海梅，郜志远.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究[J].建材与装饰，2019（7）：74～75.
        [2]张修广，冯学刚.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].居业，2019（2）：53.
        [3]马云童.短肢剪力墙结构在高层建筑中的特点和应用[J].四川水泥，2019（2）：189.