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摘要:在建筑工程中,建筑结构设计中剪力墙结构设计是十分重要的内容,剪力墙结构在建筑结构中主要承担着各种作用力的作用,它对建筑结构的完全稳定有着直接的关系,同时也是保护建筑工程内人员和财产安全的必要的措施。因此,为了更好的实现建筑结构的性能,建筑企业必须要把握剪力墙设计的原则,进而合理有效的应用到建筑结构的设计中,来提高建筑工程的质量。
关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;应用
1剪力墙结构的概念
剪力墙结构中使用钢筋混凝土墙板来替代框架结构中的梁柱,能承担各类荷载所引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构在高层房屋中被广泛运用。剪力墙结构除了能够承受和抵抗纵横向的主要承重外,还能起到空间分割的作用[1]。结构墙的高度一般与整个房屋的高度相等,自基础直至屋顶,高达数十米到100多米;其宽度则视建筑平面的布置而定,一般为数米到数十米。相比较而言,其墙体较薄,通常为200~300mm。剪力墙结构在其墙身平面内的抗侧移刚度很大,而其墙身平面外刚度却较小,几乎可以忽略不计。所以,建筑物上大部分的水平作用或水平剪力通常都会被分配到剪力墙结构上,这也是剪力墙名称的由来。
2建筑结构中剪力墙结构设计的主要形式
2.1实体墙
由于建筑不同,因此相应的剪力墙结构设计形式也不同,实体墙是其中的一种,同时它也是剪力墙结构设计中一种常见的表现形式,其受力性能与不开洞墙一样,类似于竖向的悬臂结构构件,其最大特征是抗侧力能力强,即使在水平作用下出现了弯曲变形的情况,但是其截面仍能够满足截面假定,继而应力和力形成了几何曲线关系。实体墙大多都被设置在建筑物结构外围,发挥抵抗地震扭转的良好作用,有效延长建筑结构的使用年限。
2.2整体开口墙
在剪力墙结构设计的过程中,在墙体开洞面积较大,同时在水平力作用下,部分出现弯矩的墙体会变为整体开洞墙体,其洞口成列分布,再加上,产生弯矩的墙体在整体弯矩中所占的比例较大,因此不存在反弯点。
2.3多肢剪力墙
多肢剪力墙是指建筑结构剪力墙体上分布的洞口较多,各个墙肢之间主要靠相邻的墙体连接起来,连续梁墙体的刚度较小,在地震作用下,墙肢之间产生的力会传给连续梁,从而影响了墙体的稳定性,不仅安全性降低,而且各个墙体的单独作用未能得到充分发挥。
2.4框架式剪力墙
现阶段我国的框架式剪力墙主要具有以下这几个特点:剪力墙具有的刚度不足,墙体上的开洞较小,连续梁刚度减弱。由于墙肢洞口的宽度很大,在水平力作用下,部分建筑结构墙肢会出现反弯的情况,要想确保整个建筑结构的稳定性,还需要根据实际情况,适当加强剪力墙墙体厚度。
3剪力墙结构设计原则
3.1控制剪力墙的高度和宽度
建筑结构设计中剪力墙结构具有着重要的作用,它对建筑物起着一种支撑作用,同时它也能够对各种荷载都能够起到一定的抵挡作用,不仅支撑作用好,还具有不错的抗震能力。剪力墙主要包括墙肢和连梁,而在剪力墙结构的设计中一定要控制好剪力墙的高度和宽度,剪力墙的结构形状类似于板状物,高度比较高而厚度比较小,由于它要对各种荷载进行承受,因此,在对剪力墙结构的设计中,就要严格把握好其高度和厚度的比例,对于比值在3之内,进而再参考柱体结构原则进行设计,对于比值在3-5之间的,要根据双向受压结构的设计原则来进行,从而来满足其性能要求。
3.2避免剪力墙与平面外梁相连
剪力墙的结构主要是承载平面内的承载力,而对于平面外的承载力一般都是比较小的,因此,在剪力墙的结构中,如果和平面外梁相连则很容易就会造成墙肢向外弯曲的情况,为了避免外墙向外弯曲,在对剪力墙结构设计的时候就要特别注意不要和平面外梁相连,而如果剪力墙不能避免和平面外梁相连的时候,在对剪力墙的结构设计中就还要涉及相应的保护措施,这样当两者相连发生问题的时候,也能够很好的进行处理和解决。
3.3全面分析剪力墙所承载的作用力
剪力墙的作用主要是对建筑物中的各种荷载进行承受,因此,在对剪力墙结构进行设计的时候,还要对其所承受的各种作用力进行全面的分析,从而来保证剪力墙结构的性能符合使用的标准。在对剪力墙结构的设计中,首先要对墙体所承受的水平和垂直方向上的作用力要进行准确的分析,并进行相应的安全性判断和验证,然后,对于墙体的斜截面的承载力也要进行分析和判断,并验证它的稳定性,保证剪力墙的结构合理性和稳定性。
4建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
4.1剪力墙墙肢长度的确定
对剪力墙墙肢的长度进行合理化的设计可以保证剪力墙结构的稳定性,在一般的情况下为了进一步保证剪力墙的延展性,还可以对于特殊部位进行弯曲性设计,这样能够有效的避免弯曲对剪力墙稳定性造成的影响。在实际的施工中,还可以采用连续肢墙的方式来实现保证墙体的宽高比目的。从而最大程度上保证强力墙的稳定性。
4.2确定剪力墙设置的厚度、合理优化剪力墙外形比例
剪力墙的作用很多时候是为了防震,因此其厚度要根据抗震等级进行设计,形状上一般采用稳定的“L”形和“T”形,这种设计可以最大程度上的满足剪力墙的侧向刚度,从而实现较小体积和自重的目的。
4.3连梁与配筋设计
连续梁钢筋配置在高层建筑中具有极为重要的作用,能够有效的增加建筑结构的延展性,同时改善墙体结构对上部荷载的承受力,从而使得建筑界具有一个良好的稳定性。在进行连续梁钢筋配置的时候,需要相关的设计人员依据结构内部钢筋的实际分布状况,对钢筋结构进行科学合理的布置,从而改善墙体结构的刚性,进而保证好结构的抗震性。另外,因为连续梁结构会承受较大的剪力,所以对其稳定的要求也相应的会较高,这就要求工作人员在实际操作过程中,严格按照相关的规定,实现合理配筋。
4.4边缘构件设计
边缘构件设计工作在剪力墙结构设计工作中占据着极为重要的作用,科学的边缘构件设计可以改善剪力墙结构的整体延展性,从而有效的避免墙体结构出现位移现象,相应的剪力墙结构的抗剪能力也会得到提高。剪力墙边缘构件有暗柱和端柱两种,在边缘构件的设计过程当中,设计者需要对其合理的进行约束。同时为了保证这种约束的有效性,还需要保证好边缘构件自身的约束力,如此才能有效的增加整个建筑结构的稳固性特点。若是剪力墙构件上承受的荷载过大时,楼层间的位移就会增大,从而影响到整体结构的抗震性。
4.5连接接缝构造节点
在连接接缝构造节点上,一般采用的是灌浆套筒连接技术,该技术能实现墙内墙内竖向钢筋受力的连续性。但不适用于截面宽度较小、钢筋较密的剪力墙构件。因此在设计时,采用大直径钢筋代替小直径钢筋来连接预制墙板。考虑连接处钢筋居中,这样可以不影响预制墙体的竖向钢筋的连续性,且不会削弱预制剪力墙混凝土。
结语
剪力墙结构的设计应用已经是较为关键的方面之一,它不仅能优化建筑结构的设计,还能够保证建筑结构的稳定性与安全性。尽管剪力墙结构的设计已经被广泛应用,但是剪力墙结构的设计仍然存在着许多问题,我们应该对其进行分析,根据实际情况提出相应的优化措施。还应该结合时代的发展,将剪力墙结构与软件等技术结合起来,完善剪力墙的结构设计。
参考文献:
[1]张月军,郑伟.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探析[J].科技展望,2015,25(12):16.