建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用 欧阳鹏

发表时间:2021/7/26   来源:《基层建设》2021年第13期   作者:欧阳鹏
[导读] 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。
        中南建筑设计院股份有限公司  湖北省武汉市  430000
        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:建筑工程;剪力墙结构;设计;应用
        1剪力墙结构设计的优点
        1.1稳定性好
        剪力墙结构设计在建筑结构设计中表现出了稳定性优势。当前阶段,社会经济得到了迅速发展,建筑数量也呈现出了急剧增长的态势。在进行结构设计时,为了尽可能节省土地资源,建筑高度也出现了快速增长态势。因此,这便对建筑结构稳定性提出了更高要求。就目前形势来看,将剪力墙合理应用到建筑结构中,能够有效提升整体建筑的稳定性,从而更好地保障人民居住安全。
        1.2安全性能高
        在开展任何一项活动时,都需要充分考虑到安全方面因素对其所产生的影响。长期以来,安全一直都是保障各项活动开展的前提和基础。为此,在建筑结构设计时,也需要充分考虑到建筑结构设计的安全性。如果能够在一定程度上有效提升建筑的稳定性,便会降低自然灾害对其产生的影响。借助到剪力墙结构设计的积极作用,能够有效提升整体建筑的安全性[1]。在安全意识不断提升的背景下,更是需要认识到安全性能对其所产生的影响。尤其是在当前建筑性能更加完善的现在,不能过于追求建筑科技性,降低安全要求。
        1.3抗震性能好
        近年来,板块运动越来越活跃。相应的,这便会在一定程度上增加地质灾害发生率,尤其是在地震灾害方面。从其特点来看,具备了明显不可控性、难以预测性、破坏性较大的特点。如果在发生了地震灾害时,没有对其进行有效控制,更是会对周围地区居民正常生活和生命、财产安全造成极大威胁。然而有效利用剪力墙结构设计原则,便可以加强内部设计稳定性,从而有效提升建筑的抗震能力。具体来看,在抗震性能方面,其具备较高的承载力,当地震灾害发生时,能够降低对建筑的影响,从而保障人民生活稳定。
        2建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
        2.1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[2]。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。
        2.2确定剪力墙墙肢长度
        确定剪力墙墙肢长度时,首先应考虑满足建筑功能的要求,其次是剪力墙墙肢长度不能太长也不能太短,确定原则是,尽可能布置长墙,少布置短墙。

当墙肢长度很长时,受弯后产生的裂缝宽度会较大,墙体的配筋容易拉断,因此墙段的长度不应过大,墙肢长度宜控制在8m以内;当墙肢长度很短时,可能形成短肢剪力墙,短支剪力墙的出现可能会导致多楼层出现反弯点,受力发生改变,逐渐接近异形柱的状态,抗震性能较差。所以为保障建筑的安全性,不会将其应用在地震区域内,且不得采用全短肢的剪力墙的结构。
        2.3确定剪力墙结构的厚度
        按照现有规范要求可知,在抗震等级在一二级时,底部加强部位的剪力墙厚度要控制在200mm以上,长度要求在层高或无支长度的十六分之一,当抗震等级为三、四级时墙厚不应小于160,且不宜小于层高或无支长度的1/20。其他部位的剪力墙厚度,当抗震等级为一、二级时墙厚不应小于160mm,且不宜小于层高或无支长度的1/20,当抗震等级为三、四级时墙厚应在140mm以上,长度在层高或无支长度的二十五分之一[3]。之所以这样规定,是为避免因剪力墙厚度过小,刚度不足,导致结构稳定性减弱,产生压屈失稳情况。
        不过这一规范也存在特例,对于八级地震区的多层或地层剪力墙结构建筑来说,上述规定可能会存在较大偏差。如10层以下的剪力墙结构,在重力荷载作用下,墙肢压轴相对较低,墙柱结构只能进行构造配筋,但为保证底部结构的质量,按照层高要求,剪力墙厚度一般设定在240mm,已经超出规范标准要。所以在设计过程中,需要在规定基础上,根据实际情况加以综合分析,以确保剪力墙厚度设计的合理性。
        2.4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。
        2.5剪力墙墙体配筋的合理设置
        在剪力墙结构中钢筋使用量较大,因此合理配置剪力墙钢筋是结构设计人员应该考虑的重要问题之一,通常情况下,墙体配筋是根据结构计算得来的,但部分墙配筋是按照规范规定确定的,在剪力墙墙身配筋过程中建议在满足结构计算的前提下,将墙体的水平、竖向分布钢筋分别按墙体的外侧、内侧进行配筋设计,这样既满足墙体承载力的要求,又能降低钢材的用量,从而实现节约钢筋材料的目的。
        2.6合理确定剪力墙结构边缘构件
        剪力墙布置完成后合理确定剪力墙边缘构件显得尤为重要。设置剪力墙边缘构件目的是为了增加墙体的延性,增大耗能能力,从而进一步降低其他结构构件的抗震需求。剪力墙边缘构件一般指的是剪力墙中的暗柱或者端柱,暗柱一般位于墙肢平面的端部、转角以及剪力墙开较大洞口后洞口两边位置。在剪力墙中设置边缘构件,既可提高墙体的承载力,又能提高墙体的延性。
        综上所述,建筑剪力墙的设计中存在多种剪力墙形式,不同剪力墙的应用工程存在一定的区别,因此需要结合具体工程情况选择合理的剪力墙。同时在剪力墙设计和施工中需要做好剪力墙位置、弯矩、延伸以及厚度等方面的处理,并做好人员的培训工作,保证剪力墙设计和施工的合理性。
        参考文献
        [1]王萌.框架剪力墙结构特征及建筑施工技术应用方法[J].工程建设与设计,2019(23):11-13.
        [2]蔡颖.高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析[J].住宅与房地产,2019(34):69.
        [3]兰旭博.跃层剪力墙结构的抗震性能分析[D].河北工程大学,2019.
 
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