摘要:剪力墙结构是目前建筑施工领域中非常普遍的一种结构设计方式,其能够有效提升整个建筑物框架结构的稳定性与安全性,对建筑综合施工质量问题的影响非常显著。目前来看,剪力墙结构的应用技术已经相对成熟,剪力墙结构设计及施工研究也在不断增多。对此,为进一步提高建筑结构施工综合水平,简要分析建筑结构设计中剪力墙结构的运用,希望可以为建筑施工提供帮助。
关键词:结构设计;剪力墙结构;结构位置
引言
剪力墙结构作为目前建筑工程结构设计中较常使用的形式,具有抗侧刚度大、抗震性好等特征,尤其是对于现阶段的高层建筑来说,剪力墙结构的运用能够确保建筑的稳定性和安全性,提高建筑的实用价值。本文就重点对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用加以说明,希望可改善建筑结构设计水平,丰富建筑实用性能。
1剪力墙结构概述
1.1剪力墙结构的概念
剪力墙也叫结构墙或抗震墙,属于剪力墙体,与寻常墙体相比厚度更小,但建设规模更高,一般选择混凝土板材料作为框架中的梁柱,用于承担外界压力,因此,剪力墙的整体承受能力更强,和柱子的受力能力基本相近,而且可以掌控结构的水平力。剪力墙结构是建筑物的重要支持结构,所承担的压力通常来自外界风力、地震等环境因素引发的水平荷载。剪力墙能够有效抵御外部因素带来的影响,提高建筑结构的安全性和稳定性。结合墙体开洞情况,一般可以将剪力墙划分为双肢剪力墙、多肢剪力墙、壁式框架剪力墙等。
1.2剪力墙结构的优势分析
剪力墙结构最主要的优势在于美观、稳定性强、经济性高。其中,稳定性强来源于剪力墙较强的刚度与承载力,可以有效抵御外部荷载,对于水平荷载的抵抗作用更为明显,因此,剪力墙结构设计能够有效加强建筑整体的稳定性,这也是剪力墙结构应用最主要的优势。经济性高指的是剪力墙通常会选择混凝土浇筑的施工方法,能够在保证剪力墙综合性能与作用的基础上降低钢材的用量,因此成本投入较少,这也是剪力墙结构获得广泛应用的优势之一。美观性是在经济快速发展、人们对生活质量的追求越来越高的背景下对建筑建设的要求发生了转变,剪力墙结构可以将建筑内部分隔墙和承重墙有效结合,特别是隔断墙设计,能够留余更多的建筑内空间,提高使用功能的同时也提高了整体的美观性。
2建筑结构设计中剪力墙的设计原则
2.1大墙肢的设计
在剪力墙结构设计与施工期间,相关人员普遍都能够意识到大墙肢时对于整个剪力墙结构的影响力,这也是目前建筑结构设计期间非常重要的环节。但是,在具体设计与施工期间大墙肢的问题最为明显。大墙肢对于建筑物而言具备比较高的设计难度,其本身的抗震性能及抗荷载效果属于设计核心。一般情况下,在设计处理方面有2个重点。一是墙肢的整体设计,采用短墙肢进行部分替代,在设计期间需要预留施工洞,并在整体施工完成之后再进行填充,普遍而言,剪力墙结构的墙肢应控制在8m以内,促使剪力墙可以保持一次有效延伸,同时规避因为墙肢过长而导致脆性损坏;二是需要适当提升墙肢的配筋量,剪力墙结构的优势在于不需要任何钢筋介入,其可以有效降低整体施工成本、施工难度及复杂程度,同时还可以提高整个建筑结构的抗震性能。对此,在大墙肢施工期间需要尽可能满足抗震要求,并应用相应的措施在墙肢中适当增加钢筋配合比,尽可能提升剪力墙的整体强度及承载力,规避配筋量少而导致墙体弯曲等问题,提高整个剪力墙的抗震性能,提升建筑稳定性。
2.2剪力墙结构的设计
剪力墙需要采用双向设计,构成空间结构,特别是抗震防御区,在双向设计期间尽量确保两个方向的刚度一致。剪力墙平面分布需要保证其均匀性,刚度中心尽量与建筑中心靠近,从而降低扭转效应,根据实际情况利用改变墙肢长度与连梁高度的方式控制钢心位置。剪力墙的抗侧刚性较强,结构自振周期较短,承受的水平地震作用较大,这对于结构来说可能会带来影响。对此,可以通过剪力墙抗侧刚度与承载力较强的优势,在结构设计中降低纵横墙体厚度,或者通过主次结构的设计提高墙体间距,降低整体的墙体数量,从而达到控制抗侧移刚度、减少结构重量、降低墙体水平地震剪力的效果。剪力墙的主要特征便是平面刚度与承载力较大,但平面外刚度和承载力却相对不足,若剪力墙和平面外方向梁连接,则可能会提高墙肢平面外弯矩;若梁高高于墙厚的2倍,则梁端弯矩可能会对结构安全性带来影响,因此,需要通过合理的设计方法保证设计的安全性。若楼面截面不大,则可以将结构设计为半刚接来控制墙肢平面外变距。
2.3节点以及构件的设计
为更好地提高建筑结构设计的合理性,需要在建筑设计期间充分考虑节点与构件方面的设计。目前,水平分布筋、水平施工缝、边缘构件属于设计中的重点。(1)水平分布筋。剪力墙周围的构件是需要进行现浇的,需要把双墙板水平方向的钢筋全部埋在边缘处的现浇构件里,这种方式可以约束墙板端头处的部位,厚度和一般的现浇墙差不多,不会因为对抗剪截面而造成削减。(2)竖向分布筋。在叠合式剪力墙里面,竖直向上的分布筋在现代技术规范中可以这样设计,水平缝合部位可以参照技术规范来连接,在错开的连接当中把钢筋连接起来,这种方式可以更好地满足结构计算方面的要求。
3剪力墙结构在建筑结构设计中技术的应用
3.1合理安排平面设计
在剪力墙设计时,首先要进行平面设计。需要注意的是,剪力墙中心位置需要和墙体刚度保持一致,从而在最大程度上有效提升墙体的平衡能力。在设计时,根据主轴方向、多方向内容进行合理化安排。另外,在进行平面设计时,还需要根据目前建筑行业发展的核心要求,选择合适、环保、节能性材料。这样不仅能够在一定程度上有效提升企业经济效益,同时,还进一步推动了建筑行业的健康发展。
3.2剪力墙的规划布置
在剪力墙结构设计中,需要参照空间特点展开合理布局,一般情况下,如果是高层建筑,会采用双向剪力墙结构,确保两侧剪力墙刚度的均衡性,减少水平位移的产生,避免剪力墙在外界荷载作用下出现扭转,提高建筑结构的稳定性。剪力墙的水平地震作用力较大,自振周期短,结构本身稳定性很容易受到影响。所以在设计过程中,需考虑到力的平衡,可通过减小剪力墙厚度,或者增加剪力墙之间的间距,来降低水平地震作用力带来的影响,防止位移、断裂等问题的出现。同时上述操作也能够降低剪力墙自重,削弱建筑结构承担荷载。如果剪力墙设计中存在较大洞口,洞口位置要保证在一条线上。考虑到墙体结构受力情况,应展开应力的科学划分,确保两者均衡性、对称性。底部结构如果设置框架支撑层,落地剪力墙的数量要在上部剪力墙数量的一半以上。剪力墙设计中,需充分考虑抗震性能要求,避免楼板平面等结构因变形发生危险。
3.3强调建筑设计人员培训
建筑结构中剪力墙设计人员的能力和素质直接影响剪力墙的质量,为了提升剪力墙的质量,保证剪力墙的稳定性,需要加强对设计人员的培训,保证建筑人员各项专业能力过硬,并能够结合现场实际做好剪力墙设计工作,保证剪力墙的合理性。首先企业在设计人员招聘的过程中需要先对设计人员的资质以及设计能力进行审核与考核,加强对设计人员工作理念以及核心素养进行分析,选拔出更优秀的剪力墙设计人员。
结语
总之,建筑结构的设计质量,与房屋建筑结构整体的安全性和稳定性具有直接关联。建筑结构设计人员为了能够提升设计的安全性与科学性,在充分应用剪力墙结构进行设计,在保证设计质量的基础上,充分考虑人们对建筑结构设计提出的实际需求,进而为人们设计出更加舒适、美观的建筑空间。