建筑结构设计中剪力墙结构的应用孙龙江

建筑结构设计中剪力墙结构的应用孙龙江

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摘要:随着我国社会经济的快速发展,人们生活水平也相对提高,对于建筑结构设计的要求也更加严格,为了满足人们对建筑功能性、经济性、安全性等方面的追求,建筑结构形式逐渐朝着多样化发展,结构传力路径也变得更加复杂,结构设计人员仅依靠自身的经验往往难以达到最优的设计方案,在这种情况下,设计软件为结构设计工作提供了良好发展空间,搭建完整剪力墙结构也变得更加简单。下面文章主要从剪力墙结构的特点和优势出发,对剪力墙结构设计展开分析和探讨。

关键词:建筑结构;剪力墙;结构设计;应用

引言

随着城市可用土地面积的缩小,城市建筑大都采用高层建筑,高层建筑对建筑结构的稳定性及抗震性能有较高的要求,使得剪力墙结构在高层建筑结构中的应用较为广泛。剪力墙结构的平面与壁厚相同,且室内存在突出的框架柱,不仅可以提升建筑结构的稳定性,还可以提升建筑的空间利用率,具备显著的经济效益及生产效益。因此,对于剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用研究是很有必要的。

1概述

1.1剪力墙的布置要求

整体建筑的结构设计中剪力墙往往承担传导荷载,风荷载与地震轴力以及剪力作用的组合作用,此外还起到建筑隔离墙作用,通常情况剪力墙的结构布置顺序是沿着主轴线布置的。由于剪力墙的延性变形,弯曲延性以及抗脆性较强,在剪力墙进行结构设计时需要注意使剪力墙高宽相对布置大一点,墙厚要相对布置小一些。

1.2剪力墙的结构特点以及类别

剪力墙根据是否开洞来对剪力墙进行类型划分,共分为四种,即实体墙与小开口的剪力墙和框架壁墙以及双肢多肢的剪力墙。剪力墙具有稳定的结构特性,可以有效提升建筑结构的质量安全,但是在施工中由于涉及诸多复杂环节,因此相较于其他结构其施工成本偏高。下面简单叙述不同剪力墙所具备的特征:首先整体剪力墙。这一类剪力墙指洞口没有或者洞口数量较少且一定的剪力墙;其次框架剪力墙。这一类剪力墙通常开洞尺寸较大,同时墙肢,连梁部位十分明显,墙肢偏宽以及连梁的高度较高。由于墙肢及连梁的相交部位形成节点,同时节点尺寸较大,会形成弯曲刚度很大的一处刚性区域;此外水平荷载作用下不计剪切变形以及梁柱的节点刚域,选择D值法进行内力分析;第三联肢剪力墙。这一类剪力墙通常洞口布置成列,剪力墙存在明确的墙肢以及连梁,墙壁所有洞口分布均呈直线;最后小开口剪力墙。这一类剪力墙的洞口沿竖向布置成列,同时整体墙体的洞口总面积占墙面积的15%以上,然而洞口占比依旧很小。由于水平荷载作用使得剪力墙出现整体的弯曲变形,与此同时墙肢出现局部变形,值得注意的是局部变形这一过程中墙肢变形绕着截面的中心轴出现,此外对应处局部弯曲的应力以及墙肢造成的整体墙体弯曲应力也会相应出现,

1.3剪力墙结构设计原则

进行建筑剪力墙结构设计时,应遵循4个基本原则:(1)设计计算过程中,要整体考虑剪力墙竖直和水平方向的结果,考虑不同方向上剪力墙的受力情况,在得知内力的情况下,要结合剪力墙的偏拉情况以及偏拉对剪力墙和界面和主界面造成的施力情况进行分析验算。(2)剪力墙和平面外的梁进行衔接时,容易导致墙体向平面产生外弯矩,因此,进行剪力墙结构设计时,要避免和墙外的平面梁相互连接。(3)剪力墙结构是一个平面结构,需要承受竖直方向的压力,因此,进行剪力墙结构设计时,要保证墙体结构对外力的承受能力以及墙体的刚度。(4)由于剪力墙的尺寸比较大,而且厚度比较薄时,为了保证剪力墙的受力合理,当剪力墙的长厚比在3~5时,应将墙体设计成异形柱形状;当长厚比小于3时,要将墙体设计成柱形。

2剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

2.1剪力墙平面设计

剪力墙结构在应用中主要承担竖向荷载与水平力的作用,在布置剪力墙的过程中应该沿着平面主轴线依次进行设计。另外,为了保证剪力墙质量和刚度中心的一致性,在设计过程中需要保证剪力墙平面布置满足对称原则,减少剪力墙扭矩所产生的不利影响。另外,在进行剪力墙平面布置优化的过程中,应该注意建筑剪力墙的抗震作用,并在选择设计方案的时候能够减少单向平面布置的应用,从整体上提高建筑结构的抗震效果。

2.2优化剪力墙比例结构

剪力墙结构对建筑结构整体性能有着决定性影响,在设计过程中应该注意剪力墙比例结构的确定,满足墙体本身的外形与安全性要求。这就需要设计人员充分考虑竖直方向与水平方向所承受的荷载作用,从而调整和优化剪力墙比例结构。需要注意的是剪力墙结构设计,墙肢截面高度应该满足8倍厚强度要求,尽可能选择大开间剪力墙的形式,当无法使用大开间剪力墙的时候,应避免开间布置。从而保证剪力墙结构的受力均匀。墙体设计的时候通常我们采用“T”“L”两种结构,这来各种结构相对来说比较稳定,能够减轻剪力墙自身重力,缩小结构体系,切实提高剪力墙的刚度和承载力。

2.3加强对剪力墙边缘构件的优化

进行建筑工程剪力墙结构设计时,设计人员还需要加强对剪力墙边缘构件的优化,在设计过程中,可以采用2种方法进行优化,分别是约束构造边缘构件和约束边缘构造,设计方法虽然有所不同,但是最终都能有效保证墙体边缘构件的合理性。进行边缘构件优化时,设计人员需要结合相关施工规范明确剪力墙的墙肢长度,进行边缘构件优化主要是针对剪力墙中的翼墙、暗柱以及端柱进行的,因此,在施工过程中,施工人员可以适当增加端柱和暗柱的截面尺寸以及配筋数量,从而更好地保证剪力墙的质量。

2.4加强对剪力墙大墙肢的优化

要提高建筑工程中剪力墙结构设计的合理性,设计人员要加强对剪力墙大墙肢的优化,保证剪力墙具有良好的延展性。一般情况下,剪力墙的宽高比要小于2。另外,要降低剪力墙的剪切破坏程度,需要保证墙体具有足够的高度,在施工过程中,可以对墙体进行分段施工,通过开洞技术将墙体分成多个独立的小墙段,从而更好地减少墙体在弯曲过程中所出现的裂缝。但是当剪力墙的高度超过8m且发生地震时,墙体就容易受到巨大的剪力作用,容易造成大墙体的损伤,对此,可以采用施工洞的方式进行处理,工程完工后,在用混凝土填补施工洞。

2.5做好连梁设计

连梁位于剪力墙墙肢之间。在实际的应用中,当剪力墙受到较强的荷载时,会导致墙体发生变形,为提高剪力墙的荷载能力,在墙肢间进行连梁的安装,进而对墙肢之间的荷载水平进行有效的改善,提高墙体的安全性。因此为避免发生墙体出现荷载超标的情况,在剪力墙结构设计中,做好连梁设计是十分重要的。所以设计师在进行设计时,需做好连梁设计,将连梁的跨度进行增加,从而增强剪力墙的整体抗震性能。在建设剪力墙过程中,可以增加剪力墙结构的厚度,从而提高连梁设计的作用。

结语

随着我国经济的发展,我国建筑工程的数量也越来越多,建筑高度也越来越大,剪力墙在建筑过程中的应用也越来越广泛,为了更好地保证剪力墙的质量和结构的合理性,设计人员要加强对当前剪力墙结构设计的优化。

参考文献

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