摘要:随着我国城市化进程不断的变化,现代建筑结构设计剪力墙结构具有独特的优势,其可以有效降低项目的建设周期,提高效率和建筑本身的使用寿命。因此也获得了广泛应用。虽然剪力墙结构设计具有这些特点和优势,但并非所有建筑都能应用剪力墙结构,目前,剪力墙的位置和尺寸等内容的设计都没有建立明确的标准规范,多数情况下只能依靠设计人员的设计经验进行设计,这也导致剪力墙结构设计存在一定的偏差,可能会引发一些质量及安全隐患。因此,设计人员需要全面考量剪力墙结构设计中的各项影响因素,结合建筑工程的实际情况调整设计方案,进一步发挥剪力墙结构的应用效果。
关键词:建筑;结构设计;剪力墙;应用
引言
近年来,随着建筑领域的快速发展,人们对建筑建设质量也有了新的要求,这使得建筑企业针对施工技术积极探索创新路径,在这一背景下,建筑结构设计也衍生出了新的技术方法,剪力墙结构便是其中一种。目前,建筑结构设计汇总获得了普遍运用。建筑结构设计决定了整个项目的建设质量和建筑体的使用寿命,因此,提高建筑结构设计质量成为施工建设中的重点内容。剪力墙结构具有较强的韧性和抗震能力,已经成为许多高层建筑结构设计中的必然选择。为了进一步发挥剪力墙结构在建筑设计中的应用价值,设计人员需要掌握设计要点和原则方法,确保剪力墙结构设计能够达到建筑结构设计要求。
1建筑结构设计中剪力墙的概念
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。
2建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
2.1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。
2.2科学控制剪力墙的弯矩
建筑工程中剪力墙结构的设计需要结合实际工作要求,对剪力墙的结构以及特点等进行分析。剪力墙自身的抗压能力以及承载力比较强,但是平面外的承载力相对来说却比较低。导致剪力墙连接的位置可能会由于外部承载力能力差的情况导致墙体出现弯矩,这也是剪力墙比较容易出现的问题。针对这个问题首先在剪力墙设计中需要控制好弯矩。可以在剪力墙墙面连接的位置设计与剪力墙外侧的连接结构。
具体的操作中可以先设计梁轴线的位置,并结合轴线的位置和方向以及剪力墙的方向,合理计算弯矩,保证设计的科学性。同时,做好扶壁柱的设计工作,合理设计扶壁柱可以提升剪力墙的强度和刚度,保证剪力墙质量。如果在剪力墙设计中出现扶壁柱设计问题,需要及时更改设计,如果无法更改,必须立即采取有效的改善措施,可以通过在梁墙间设计暗柱的形式做好配筋的预估和计算,控制好弯矩。此外,也可以设计对梁端稳定构件对弯矩进行控制。
2.3剪力墙连续梁方案
连续梁指的是剪力墙中连接墙肢结构的梁,具有跨高比小、连接墙肢刚度大等特点。连续梁除起到连接作用外,还具有较为明显的支撑作用,能够有效抵抗地震荷载、风荷载带来的影响,一旦连续梁结构出现问题,建筑结构也将受到较大影响。所以在设计中需结合实际情况,合理设计连续梁施工方案,增大其刚度,保障结构的稳定性。在工程实际设计中,剪力墙连续梁的设计宜按“强墙肢弱连续梁”原则进行抗震设计,为了提高连续梁的延性,通常情况是对于跨高比较小的连续梁内宜设置交叉斜筋,交叉斜筋的走向与主拉应力的走向一致,目的是抵抗弯剪作用下主拉应力的变化,从而控制应力变化产生的裂缝问题。另外,交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能,相较于传统配筋连续梁具有更大优势,在提高剪力墙结构质量,增强建筑结构整体性和稳定性上起到了显著作用。
2.4着重加强对大墙肢的处理
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。
2.5剪力墙结构计算
在进行剪力墙结构设计过程中,若剪力墙结构相对比较简单,只需要进行建筑使用空间协同面积的计算;若剪力墙结构复杂情况,还需要对建筑的抗震性能、内力进行相应计算。在剪力墙结构计算过程中,可借助当前比较先进的计算机信息技术,或者是相关APP等来保证计算的准确度。在确定剪力墙结构中各项数据参数和指标时,应结合建筑结构实际情况来设定,以此最大限度地避免对剪力墙结构带来的不利影响,强化剪力墙在整个建筑中的稳固。
结语
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。
参考文献:
[1]吕洪建.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].房地产导刊,2019(14):38.