建筑结构设计中剪力墙结构的应用宋国亮

建筑结构设计中剪力墙结构的应用宋国亮

关键词:建筑结构;剪力墙结构;具体应用

引言

目前,我国的经济水平越来越高,人们的生活水平以及生活质量也得到了很大的改善,对建筑质量的要求也越来越高。在建筑结构的设计过程中,要想提升建筑结构的质量就要注重剪力墙设计,选择合适的地理位置,定位剪力墙结构,做好剪力墙中大墙肢的处理,控制墙体的配筋,只有这样,才能优化建筑结构,提升建筑质量。

1剪力墙结构的概念

剪力墙我们又可以将其称之为抗风墙、抗震墙或者结构墙,由于在建筑结构设计中剪力墙的厚度较小,数量非常庞大,通常采用钢筋混凝土板来提点传统框架中的梁柱,在建筑结构中主要承担来自各方面的压力和荷载作用。因此,剪力墙结构自身的受力能力较强,可以与建筑结构中的柱子相媲美,有助于建筑整体结构的稳定性和安全性。剪力墙作为建筑结构设计中非常重要的支撑体系,不能被拆除或轻易破坏,需要承受自身重及外界风力、地震等自然灾害的水平荷载。剪力墙根据受力特点不同分成以下几类:首先,整截面剪力墙,顾名思义剪力墙具有整体性特点,墙肢高度上需要具备受压、受弯、受剪要求,这种剪力墙的主要变形方式为弯曲变形。其次,开洞式剪力墙,开洞式剪力墙大多时候处于受压、受弯、受剪的状态。另外,联肢剪力墙,在应用过程中受到外界荷载作用实际应力不能保持直线分布,变形曲线与小开口变形曲线相类似。由于剪力墙结构具有很好的刚度、抗震能力、整体性,因此受到很多房地产开发商的关注与应用。但是在实践过程中剪力墙结构还存在一些不足之处,这就需要设计人员正确认识剪力墙结构,能够根据实际情况做出科学合理的结构设计,进一步保证剪力墙结构的整体性能,提高建筑结构设计水平。

2简述剪力墙的设计原则

2.1系数调整

建筑进行结构设计首先考虑的就是结构抗震性能,这是由于抗震性能是建筑能够稳定与耐用的保障,需要知道建筑抗震性能的高低主要受到建筑楼层之间水平作用以及剪力的影响,设计首要任务就是把结构间可能受到的水平地震作用造成的剪力以及作用力保持在最低限度。而剪力墙在结构设计中应用需要根据建筑具体的工程项目情况调整好结构重量和相关力学系数,目的是尽量不影响结构自身稳定的基础上,借助自身自重降低的方法有效增强结构抗震的力学性能。

2.2连梁调整

若是结构设计出现连梁的跨度比低于五这个数值,那么建筑所受总弯矩所占较小比例的是只有极小部分室友竖向荷载造成弯矩,同时水平荷载作用会产生较大反弯变形引起剪切变形,最终使得墙体内部引起剪切裂缝。如果连梁跨高高于五这个数值时,则总弯矩所占较大比例的主要是受到竖向荷载作用引起的弯矩,其受力情况基本与一般框架梁一致。因此设计需要严格要求结构中连梁跨高比的大小,有效做到剪力及弯矩避免在抗震组合作用下发生不符合设计规定情况。为了安全起见,实际建筑进行剪力墙的结构设计需要设计人员充分分析工程情况,做到具体情况具体分析,同时调整好横梁距离,尽量保证最终工程建筑满足抗震要求,并在保证建筑质量情况下减少成本支出。

3剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

3.1明确墙肢长度

要想保障剪力墙结构具备较强的稳定性,施工单位需要明确墙肢长度。通过合理墙肢长度的明确,保障剪力墙的延展性。需要注意的是,施工单位需要对墙体的特殊部位采取相应的特殊处理,以弯曲型墙体设计为例,施工单位可以通过弯曲型墙体设计,保障墙体的稳定性,还可以通过连续墙肢的施工方式,保障墙体的宽高比始终处于标准范围内。

3.2明确墙体受力状况

从本质角度而言,剪力墙属于竖向构件,会受到多个方向的应力。因此,在剪力墙结构设计中,设计人员需要对墙体的受力状况进行分析,主要分析剪力墙水平方向及垂直方向的剪力,明确剪力墙结构的受力形式和承载的具体荷载,保障剪力墙结构设计的正确性。

3.3明确墙体厚度

剪力墙结构的墙体厚度在相关标准规范中有明确的规定。以短肢剪力墙为例,其底部加强部位的厚度需要超过200mm,剩余部分的厚度需要超过180mm。与此同时,设计人员需要考虑到剪力墙结构的刚度变化,通过阶段变化的方式进行剪力墙结构的墙体厚度设计。一般来说,剪力墙墙体厚度的变化范围需要控制在50~100mm的范围内,以此保障剪力墙结构墙体的均匀性。另外,如果施工过程中出现混凝土等级变化或者强度变化,设计人员需要错开楼层开展剪力墙结构设计,以此提升剪力墙结构的稳定性。

3.4合理配置墙身钢筋

墙身是剪力墙结构的重要组成部分,更是承受荷载的关键。因此,在进行墙身钢筋的配置时,设计人员需要严格按照相关标准进行,首先明确剪力墙结构在水平和垂直两个方向上的承载力,使剪力墙结构的墙体结构符合国家关于墙体抗震的要求;然后,计算出剪力墙结构的钢筋配比,从而得出相应的配筋率,以此进行墙身钢筋的配置。需要注意的是,无论建筑剪力墙结构采取几级抗震设计(共有一级、二级和三级这三种),其钢筋配比例都要控制在0.25%的范围内,而且保障墙身钢筋间的距离,将其控制在8~300mm的范围内。

3.5合理设计边缘构件

边缘构件的设计水平会对剪力墙结构的延展性产生直接的影响,需要受到设计人员的重视。一般来说,剪力墙结构的边缘构件包括暗柱与端柱这两种,设计人员需要通过边缘构件的合理配筋,保障剪力墙结构的稳定性及抗震性。与此同时,在进行边缘构件设计过程中,设计人员需要合理调整超限,避免剪力墙结构出现位移超限问题。具体而言,设计人员需要按照楼层间剪力墙数最小的要求,明确剪力墙结构的抗震性要求,确保其地震倾覆力矩控制在40%以内;并合理设置楼层最大位移和层高的比例,保障剪力墙结构的质量,避免墙体出现结构突变。

3.6做好连梁设计

设计人员可以通过提升剪力墙结构的连梁截面积,提升剪力墙结构连梁的抗剪能力。但是连梁面积的提升范围有一定的限制,因为连梁截面积的增加会提升连梁的刚度,从而增加剪力墙结构吸收的地震力,对整个建筑的稳定性产生不利影响,因此设计人员需要适当提升连梁的截面积。与此同时,如果提升剪力墙结构的连梁截面积,难以有效提升剪力墙结构的抗剪能力,设计人员可以通过降低连梁刚度的方法,保障剪力分配比例的合理性,以此提升连梁的抗剪性能。目前最常用的连梁刚度降低方法为调整连梁刚度折减系数,实现剪力的合理分配,提升连梁的抗剪性能。

3.7开洞处理措施

在建筑结构设计中,有些剪力墙需要进行开洞处理,设计人员需要在剪力墙结构中考虑这方面的内容。开洞剪力墙的侧向刚度更为均匀,设计人员需要确保剪力墙结构的刚度中心和形心重合,充分发挥出开洞剪力墙的优势。一般来说,如果建筑结构的墙长大于8m,设计人员需要在开洞的超长墙肢中添加连梁,根据超长墙肢承受的地震作用及具体受力状况,选择最佳刚度的连梁,保障超长墙肢结构的稳定。

结束语

综上所述,剪力墙结构具备显著优势,设计人员需要保障其结构的合理性。通过本文的分析可知,设计人员需要明确剪力墙结构的墙肢长度、墙体受力状况及墙体厚度,合理配置墙身配筋、合理设计边缘构件,做好连梁设计,并应用先进的软件对剪力墙结构相关数据进行分析,保障剪力墙结构数据分析的准确性,为剪力墙结构设计提供准确参考依据。

参考文献

[1]贾智立.浅析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体实践[J].江西建材,2017(9):59-61.

[2]苏立强.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的运用研究[J].建材与装饰,2016(26):106-107.

[3]余添朋.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用价值分析[J].江西建材,2016(11):11-18.

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