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摘要:随着现代经济的不断发展,建筑行业的发展也达到了一个新的高度,相关的建筑结构设计方法在不断渗透到人们的生活当中,其中剪力墙结构由于具有较好的抗震性和抗侧刚度大等优点被广泛的应用到建筑结构设计当中。因此,文章就建筑结构设计当中剪力墙结构设计的应用进行了研究。
关键词:建筑结构;剪力墙;应用
前言
建筑结构设计中剪力墙虽然所占的比例很少,但是却承担着十分重要的作用。剪力墙的结构稳固,在建筑工程中一般充当结构的支撑面,以此增加建筑工程的稳定性。由于剪力墙的整体性较好,在建筑工程中充当十分关键的作用,尤其是在高层建筑中,剪力墙的优点更加突出,所以剪力墙的应用在建筑工程中十分广泛。正是由于剪力墙的应用广泛,位置重要使得剪力墙工程质量要求的严格性。剪力墙的应用不可以一味的默守陈规,应该从实际出发,以确定剪力墙的尺寸规格等。只有在对剪力墙有了详细的了解后,才能在工程设计施工中对剪力墙的设计运用得心应手。下面从以下几个方面对剪力墙进行解析认识。
1剪力墙结构概述
建筑在进行结构设计时会按照不同的建筑需求以及不同的施工方式对结构功能进行细化区分,一般的建筑结构可以分为框架结构、混合结构以及剪力墙结构,在这三种结构当中剪力墙结构的各方面效果最为突出,所以在建筑中使用的力度较大。
剪力墙又可以称为抗风墙或者抗震墙,在建筑中的主要功能是分担大风以及地震对建筑的冲击,减小建筑墙体的负荷。尤其对自然环境产生的剪切破坏有很强的阻止作用。剪力墙在结构上已经十分突出,为了发挥其最大作用一般剪力墙会采用强度较大的钢筋混凝土作为施工材料。
简单分析来说,剪力墙结构的受力原理主要是使用有一定量坚固的钢筋混凝土墙板对由上至下垂直方位和水平方向的压力进行承受和分散。目前许多设计单位为了进一步加强剪力墙结构的抗压性会将之前普通材质的梁柱换为钢筋混凝土墙板,这样材料的更换不仅增强整体建筑的稳定性还对建筑结构的水平力进行了有效的控制。
2剪力墙结构的厚度和长度的选取
2.1剪力墙结构的厚度
一般情况而言,剪力墙的厚度没有特别明确的要求,但是如果对建筑物的抗震有明确的规定,那么就要查找参考抗震规范。抗震规范.64.1条有明确规定剪力墙底部加强墙厚一、二级抗震等级时最好大于200mm而且不得小于楼层高度的1/16其它地方的则不得小于160mm。这就是对剪力墙厚度的设计要求,在对剪力墙设计时,一定要看清楚要求再去设计。
2.2墙肢的长度
剪力墙墙肢的长度一般小于等于8m,另外在结构设计中为了使剪力墙具有比较强的延展性,一般都将高宽比超过2的设计为延展性剪力墙,这样的剪力墙对弯曲破坏有一定的抗性。
3剪力墙结构设计计算的原则
剪力墙在整个工程中虽然占据的比重比较小,但是剪力墙的设计确实不容小觑的。设计剪力墙是一个繁琐而又全面的设计过程。如果没有进行过实地考察,就理想的对剪力墙进行设计,那么后果当然是毋庸置疑的。剪力墙的设计要保证和整个建筑物的融合性,更要能发挥出剪力墙自身的作用和性质。只有这样才能真正的设计出符合要求的剪力墙。
3.1楼层之间最小剪力系数的调整原则
剪力墙虽然拥有很多优点,但并不是说剪力墙的布置越多越好。剪力墙会增加建筑工程本身的自重,另外地震引发的结构不稳定也有一部分是剪力墙的影响。所以,在满足工程设计各方面要求的前提下,合理的设计布置剪力墙的数量,对工程的稳定性有很大的影响。剪力墙的合理布置,不但可以加快工期,更可以节约经济成本,提升利益空间。
3.2楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
楼层层间的最大位移与层高之比不但会影响建筑工程整体的作用力,更会决定其剪力墙的含量多少。必须在保证剪力墙的含量不会对建筑工程中水平荷载产生影响的前提下,合理布置剪力墙的数量和形状。
4剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
(1)平面布置
在对剪力墙进行平面布置时,要尽可能地按照均匀对称的原则,使墙面结构的质量中心和刚度中心达到完全重合,从而减少扭矩,内外剪力墙要尽量进行拉通和对直,减少不均衡作用力的产生。同时,剪力墙最好可以沿着主轴的走向,进行双向或多项布置;对抗震功能进行设计时,要尽可能避免出现单向墙的设计模式,保证剪力墙的功能可以得到充分发挥;为了确保建筑质量和安全,减少施工成本,剪力墙在进行结构设计时,其抗侧力的刚度不应过大,如果抗侧力的刚度过大,会导致震力过大,墙体自身的重力也会随之增大。对于剪力墙侧向刚度的数值大小,可以通过经验公式T=(0.05—0.06)n来计算,其中n代表建筑结构的层数。将计算的结果与建模时的标准进行对比,可以清晰地了解其刚度是否过大。
(2)墙肢截面厚度
建筑行业对于建筑结构设计中的剪力墙厚度进行了规范,规定了其厚度的最小值,对于短肢剪力墙,还规定其底部的加强部位不能小于0.2m,其他部位不能小于0.18m,从而有效保证剪力墙的稳定性能和结构刚度,保证建筑的整体质量和安全。
(3)剪力墙连梁设计
高层住宅剪力墙结构中,由于开间不大或墙长较长时开洞后形成连梁,若两墙肢之间出现跨高比较小的连梁时,在计算过程中,容易产生连梁抗剪超限的情况,通常有以下几种解决方案:①增大截面,可以提高连梁自身的抗剪能力,但随着连梁刚度增加相应内力也增加,其对抗剪能力的提高是有限的。在梁宽一定的情况下,通过加高连梁梁高的方法;在梁高一定的情况下,也可以通过加宽梁宽,加宽截面却对连梁刚度的贡献较小,仅为线性关系,使得抗剪力的提高值仅大于分担剪力的增加值。②调整设计内力,在增大连梁截面对提高抗剪能力没有效果的情况下,可以通过人为的内力调整,对连梁刚度进行折减,控制剪力分配比,解决连梁抗剪问题。最简单的调控方法是在计算参数选取时,调整连梁刚度折减系数,仅对内力配筋计算时才能采用。在整体计算及非地震荷载作用下,连梁刚度不予折减,这时连梁应具备足够的抗弯和抗剪承载能力,以满足正常使用的要求。对于跨高比大于5的连梁,应按框架梁设计,且必须满足框架梁各项要求。③也可设水平缝形成双连梁、多连梁或采取其他加强受剪承载力的构造措施,譬如设置交叉暗撑等措施来提高连梁抗剪承载力。
(4)边缘构件设计
在对剪力墙结构进行设计的过程中,边缘构件设计比较重要,边缘构件设计可以使得延伸性增加,并防止产生水平位移的问题,剪力墙整体抗剪能力得到提高。剪力墙边缘构件主要是端柱、暗柱等,结合实际的情况,对边缘构件或者是约束边缘构件进行设计。要做好建筑结构设计中剪力墙的结构设计,相关的建筑结构设计师不仅需要采用一系列科学方法提高施工设计水平,更需要具备灵活创新的思维和严肃认真负责的工作态度,从而进一步保障建筑结构中剪力墙的设计质量,最终更好地推动建筑行业不断向前发展。
5结束语
建筑结构设计中,剪力墙结构设计得到了很大的应用。在现在,建筑的形状在不断发生着改变,同时人们对建筑的需求也在不断发生着改变。为了更好的进行剪力墙建筑的结构设计,设计人员要不断进行技术创新,优化结构设计中剪力墙的数量和布置,这样才能更好的把剪力墙结构的建筑做好!
参考文献:
[1]付艳强.论剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技风,2014,01
[2]遵艳君.刍议剪力墙结构设计在高层建筑中的应用[J].河南科技,2014,07