建筑结构设计中的剪力墙结构设计研究

发表时间:2021/8/19   来源:《建筑实践》2021年40卷4月(上)10期   作者: 纪宁芳
[导读] 设计人员应充分掌握剪力墙结构的设计要点,保证剪力墙结构设计能满足建筑的建设要求。

        纪宁芳
        安徽贵兴市政建设有限公司  池州市  247000
        
        摘要:随着社会的进步与发展,人们对建筑工程的质量要求不断提升,为满足不断提升的社会需求,建筑行业内一直在积极的探索创新路径,多种先进的建筑工艺和施工方法被不断应用到建筑的建造过程中,在一定程度上提高了建筑工程的建筑质量,推动了建筑行业的综合发展。剪力墙结构就是近年来获得广泛应用的一种建筑结构设计,通过科学的应用剪力墙结构,能大幅提升建筑的综合性能。但目前行业内关于剪力墙结构设计的尺寸、安装位置等尚未形成统一的规范和标注,主要依靠设计人员的经验展开设计,使得不同建筑中剪力墙结构的设计和安装都存在一定差异性,也可能存在一些安全隐患。设计人员应充分掌握剪力墙结构的设计要点,保证剪力墙结构设计能满足建筑的建设要求。
        关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;措施
        1剪力墙结构
        剪力墙结构主要是指建筑墙的截面高度和厚度的比例,促使其维持在5~8,通过钢筋混凝土替代以往建筑物中不同方面荷载作用的墙体。建筑结构设计中剪力墙结构非常重要,其主要作用在于将建筑本身的受力裁剪开,促使建筑可以承受更大的压力,提高整个建筑的承重能力。剪力墙结构的优势主要有3个方面。
        (1)稳定性。剪力墙结构具备比较突出的刚性特征,可以提高建筑物的支撑性能和稳定性,这也是剪力墙结构的主要作用与优势。
        (2)经济性。剪力墙结构主要是通过钢材料填充制造而成,可以直接应用混凝土浇筑的方式进行施工,整个施工的经济效益相对较高,属于施工部门常用的施工方式。
        (3)美观度高。随着人们生活水平的不断改善,对建筑结构的要求不仅在于安全舒适上,同时对美观度的要求也在不断提高。
        目前,人们已经开始注重建筑美观度,在美观度方面的资源投入及选择重视度也较高。剪力墙结构的设计能够满足人们对于建筑的美观度要求,特别是对于一些隔断墙而言,能够非常理想地满足人们的审美要求。虽然剪力墙结构具有许多优势,但也存在一定的缺陷与不足。一方面是剪力墙结构本身的重量比较大。因为剪力墙结构的施工主要是以混凝土浇筑的方式,较高的重量也会对建筑物本身形成一定的重力负担,所以对建筑的承重及承压的要求相对较高。另一方面是延续性较差。因为剪力墙结构本身减少了钢筋的配合比使用量,所以整个结构的延续性效果相对较差,对于建筑结构的稳定性也存在一定的负面影响,同时整个施工的工序也相对较复杂。
        2建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
        2.1合理布置剪力墙平面
        在平面布置时,应从以下方面来开展:(1)剪力墙平面布置应始终坚持对称性和均匀性的原则,使得墙面中心可以完全和结构刚度中心重合,通过这种控制来减小扭矩,实现与墙体的对直;(2)抗震剪力墙结构设计时,应尽量选用两侧都有剪力墙的设计方案;(3)始终沿中心轴线的方向保持对称性;(4)将剪力墙抗侧力刚度控制在合理的范围内,设计人员在设计的过程中,可以直接利用T=(0.05-0.06)n公式来进行设计,其中,T代表的是经验公式,n为剪力墙结构层数,在此公式下,确定剪力墙刚度的范围,保持刚度和层数相符合;(5)剪力墙布置不宜太密,尽量多布设均匀长墙,少布设短墙,最好使得墙肢厚度沿着高度方向上呈现均匀变化的趋势;(6)坚持“强周边、弱中部”的布设要求,将剪力墙平面布设为L、T、十字形等多种简单形式,以提升剪力墙结构的稳定性。


        2.2正确处理剪力墙的墙肢
        对高层民用建筑中的剪力墙结构设计而言,为提升其总体的结构性能,相应的设计标准中明确规定了剪力墙延展性要求,因为高层民用建筑中的剪力墙高度较大,在设计时就应该从延展性方面考虑,尽可能用弯曲剪力墙来替代原先的剪力墙结构,以通过这种方式来使得剪力墙的机械强度达到相应的标准。对于一些长度较大的剪力墙而言,可以通过开洞的方式减少结构裂缝的出现,使得在整个建筑结构中,剪力墙中的钢筋可以更好地发挥其支撑作用。因为大墙肢在地震作用下很容易断裂,因此,如果剪力墙中的墙肢长度超过了8m,一般可以通过开洞设计的方式来减弱地震效应干扰。
        2.3合理处理边缘构件
        通常情况下,对高层民用建筑剪力墙结构设计而言,其边缘构件一般包含了构造型和约束型两种,为提高剪力墙结构性能,对于处于下部处理加强位置且抗震性能相对较差的高层民用建筑剪力墙而言,选择构造型边缘构件;而对于加强部位和高层民用建筑与重荷载作用下墙体轴压比平均值超过设计标准的情况而言,更适宜选用约束型边缘构件。对构造边缘构件而言,其在设计时应符合正截面受压或者受拉承载力的计算标准,对于构造边缘构件竖向分布钢筋而言,其最小配筋率、根数、直径都应该与相应的设计标准相一致,在达到计算值、最小配筋率、根数、直径等的标准下,其中的多余钢筋可选用小直径钢筋,但不应小于剪力墙竖向分布钢筋的强度等级和直径。
        2.4合理设计过渡层
        过渡层的设计效果同样与剪力墙结构体系性能之间有着直接的关系,主要是由于高层建筑结构中非常重视结构抗震性这一性能,地震灾害发生的瞬时时间段内,地震作用力将对剪力墙产生巨大的冲击,而当过渡层剪力墙墙体受到部分荷载干扰时,势必面临承载力减小的趋势,对剪力墙结构性能的不利影响非常大。因此,高层民用建筑中的剪力墙结构设计中,应从整体的结构性能着手,对剪力墙的各个细节加以适当调整,使得各个结构参数都符合设计标准。设计人员在充分进行了相应的受力特点分析以后,才能够开展相应的结构计算,通过科学的过渡层布置,来起到地震能量的削弱作用。对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构,如底层框架剪力墙,因为过渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震发生的过程中,需提供最大的抗倾覆力和抗剪切力,当处于垂直均匀荷载的情况下,过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者压剪应力状态下,一旦存在横向的荷载作用力,在过渡层或者转换层的设计中,应使得其横向承载力、抗裂性能同步减小。
        2.5对剪力墙的连梁设计展开优化
        剪力墙设计中的连梁设计也非常重要,通过科学的连梁设计,建筑结构刚度得以改善,可以在一定程度上将侧向位移控制在合理的标准内,进而来提升整体建筑的稳定性。但因为耦合梁剪力墙设计时常常会受到诸多因素的影响,如果在设计过程中缺乏对这些因素的科学考虑,可能会导致剪力墙的结构性能难以达到标准,无法提升高层建筑的整体性能。比如,在剪力墙设计中,如果连接梁的横高度过小,连接梁就无法在整个高层建筑内发挥其作用,具体来说,当受到反复的荷载作用力时,结构裂缝将难以避免,剪力墙的质量安全问题突出。因此,针对连接梁在剪力墙中的作用,在剪力墙设计时应尽量选用高连接梁,做好相应的受力分析。
        结束语:综上所述,在建筑工程结构设计中,剪力墙结构的设计极其重要,不仅关系到建筑工程项目的质量及安全等方方面面,还可提高建筑企业的经济效益,促进其整体质量水平的不断提升。所以要求相关工作人员能够结合剪力墙的特点,遵循相应设计原则来进行建筑剪力墙结构的设计,以切实提高整体建筑设计水准。
        参考文献:
        [1]于涛.建筑工程中异形柱与短肢剪力墙结构设计问题的思考[J].科学与财富,2019(32):322.
        [2]刘荒茁.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].住宅与房地产,2018(11):69.
        [3]覃小红,黄满华,刘莉莎.高层建筑中剪力墙结构的设计要点分析[J].居业,2018(2):18–19.
        [4]樊国焰.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的运用研究[J].科技创新与应用,2018(11):146–147.
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