剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用庄佳杰

剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用庄佳杰

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摘要:建筑结构设计人员的设计行为对整个建筑的后期施工意义重大,在建筑结构设计中,设计人员要做好多种结构形式的设计,其中最常见的结构形式为剪力墙结构。剪力墙结构的优化设计将促进整体建筑结构合理性和稳固性的提升。本文基于重视剪力墙结构设计的思想,对剪力墙结构的设计要点进行了分析,并且介绍了其在建筑结构设计中的具体应用措施。

关键词:剪力墙结构设计;建筑结构设计;应用策略

引言

建筑结构设计活动要遵循科学、合理的设计原则,在当前建筑行业快速发展的背景下,剪力墙结构施工技术也得到不断的优化,因此更需要做好剪力墙结构的设计。设计人员对剪力墙结构进行设计时,要关注剪力墙结构的自身优势,并使其优势充分发挥出来。优化设计的剪力墙结构可以控制施工成本、缩短施工周期,更能够保障工程质量。

1剪力墙结构定义及特点

1.1定义

在建筑结构体系中,结构体系分为很多种,剪力墙结构可以看做是一种承重体系。剪力墙结构是一种能够同时承受横向力和纵向力的结构形式,将其应用在建筑结构中,符合大部分工程的质量要求。剪力墙结构自身结构是由横向和纵向的钢筋混凝土墙构成的,和传统的梁柱这一承重构造不同,钢筋混凝土墙能够同时抵抗其自身荷载以及荷载产生的力。剪力墙结构在近年来的建筑结构中应用较为广泛,且显著改善了建筑结构性能。

在应用剪力墙结构时,要根据不同工程的要求选用不同的剪力墙结构,现在已经得到应用的剪力墙结构主要分为四类,分别为实体墙结构、小开口整体剪力墙结构、联肢剪力墙结构、壁式框架结构。主要是按照墙体的洞口面积大小来划分的,一般情况下,当墙体无洞口或洞口的面积小于墙体面积的15%时,剪力墙结构为实体墙。当洞口面积大于墙体面积的15%时,剪力墙结构为小开口整体剪力墙,此时正应力存在于洞口两侧,且会有反弯现象出现在连梁处。当洞口开的过大,已经对墙体的整体性造成破坏时,结构形式为联肢剪力墙。最后当洞口开的过大,且墙体大部分已出现变形,此时要采取过渡式的剪力墙结构,即壁式框架结构。

1.2特点

相较于其他的建筑结构形式而言,剪力墙结构能够更加稳定的支撑建筑整体工程,且安全性较高,能够很好地承受各个方向的荷载。常常在高层建筑中使用。剪力墙结构整体美观度较高,能够提升建筑的综合效益。但是剪力墙结构也有自身的应用局限,剪力墙结构不适用于空间间隔较大的建筑类别,剪力墙结构还存在工程造价高、空间布局不灵活等问题。

2剪力墙结构设计要点

2.1位置选取

在选取剪力墙结构位置时,要遵循相应的原则,施工人员要确选取的剪力墙结构的位置呈现出对称分布的状态,且能够均匀的分散开。在具体的工程中布置剪力墙结构时,要注意有些部位是不能布置剪力墙的,如端部楼电梯处。剪力墙结构要按照建筑纵向及横向进行布置,建筑的房屋端部以及形状变化多的地方更应该布置剪力墙结构,以稳定荷载。

2.2梁板布置

对于高层住宅建筑而言,在布置梁板时,需要考虑用钢量,且需要按照梁板厚度设置用钢量。在建筑工程中,用钢量要严格控制并尽量降低,因此,要控制好梁板厚度。要结合板内设备穿管所需厚度的要求,同时了解挠度和裂缝情况,在此基础上,使设计出的梁板厚度尽量低,且不能出现较多的次梁,要尽量简洁布置。

2.3剪力墙间距和厚度

要将剪力墙结构的间距和厚度控制好,在计算剪力墙结构厚度时,要利用周期比、位移比和最大层间位移等指标进行,通过这些指标计算出的剪力墙的厚度取值比较精准,且和工程的契合度高。同时还要关注不同抗震等级下的轴压比,并严格工程稳定和安全性能的要求设计出合理的剪力墙间距与混凝土厚度。

2.4剪力墙的墙肢长度

在大部分建筑工程中,剪力墙的墙肢长度都应该控制在小于8m的范围内,在这个长度范围内不易出现拉断配筋的现象。合理的剪力墙墙肢长度需要满足以下参数要求,一是要多于墙肢厚度的8倍,二要确保剪力墙整体长度符合要求,应小于4m。部分工程需要较长的墙体,此时要在墙体上开洞,并严格控制高宽比,比值一般控制在大于2的范围内。

3剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

3.1应用墙体配筋的控制

在应用剪力墙结构时,会比其他的结构形式耗费更多的钢材,在这一现状下,设计人员在设计时应做好对墙体配筋的控制,控制好墙体配筋有利于节约能源资源,同时可以体现出剪力墙结构的经济性。控制配筋的常见做法是在钢筋内部布置迎水面保护层,布置的具体位置为水平钢筋外侧和竖向钢筋内侧。同时要想切实减少配筋量,还可以使用双向钢筋网片。

3.2短肢剪力墙的设计

当剪力墙结构中的剪力墙的墙体的截面厚度小于300mm,且计算得出的各肢横截面的高度与厚度之比为4~8之间时,要做好对短肢剪力墙的设计。短肢剪力墙具有较小的肢厚,在住宅建筑中适用短肢剪力墙,能够提高空间布局的灵活度。短肢剪力墙在我国剪力墙结构中的应用还不普遍,在应用过程中也出现了相应的问题。当应用短肢剪力墙时,建筑整体结构的稳固性会降低,且会降低建筑整体的承载力。因此,短肢剪力墙只能作为长肢剪力墙的补充,可以在剪力墙结构中适当的应用短肢剪力墙,不能在结构中全部布置短肢剪力墙。若建筑自身需要布置较多的短肢剪力墙,则此时要注重短肢剪力墙的布置形式,一般为筒体或常见的剪力墙形式。

3.3平面布置

剪力墙结构中会涉及到较多的平面布置环节,在进行平面布置时,施工人员要将平面均匀、对称的进行布置。在具体的布置过程中,要尽量保持同一平面内剪力墙结构的重量中心与刚度重心接近,这样便可以很大程度上提高建筑结构的稳固性,不至于出现建筑结构的扭曲。平面布置过程中要考虑剪力墙结构的连续长度,若连续长度过长,要在墙体开洞,且要将墙体进行划分,划分成均匀的墙面,以抵抗建筑剪切力。在设置独立剪力墙结构时,要科学的确保其墙面总高度与截面高度的比例,应将其比例控制在大于2的范围内。墙体上的洞口也要精准施工,要使洞口平齐,洞口整体分布呈列状。在开洞时,要避免出现洞口的交错或叠合,一旦出现上述现象,会导致剪力墙结构刚度受到影响。平面布置还应该和抗震设计结合起来,此时平面布置形式应采取双向或多项方式。在布置剪力墙平面时,要关注剪力墙的墙肢截面高度与其厚度的比值,看是否存在小墙肢的现象,若存在,要对剪力墙结构进行加密处理,并对框架柱进行箍筋,确保结构稳固。

3.4连梁钢筋配置

在剪力墙结构中,重要的承重构件之一是连梁,因此,要做好对连梁部位的钢筋的配置。连梁的施工要按照抗震施工的要求进行。当抗震等级要求为四级时,控制剪力墙配筋率时,参数为大于0.2%。当抗震等级为三级及以上时,控制剪力墙配筋率时,参数为大于0.25%。剪力墙连梁的配筋率的计算需要同时做好承压计算,此时可以适当的对配筋率进行提高,当满足承压要求时,建筑结构便具有更好的稳固性和抗变形能力。

结语

剪力墙结构已经成为一种具备普遍应用性的结构形式,在当前高层建筑和超高层建筑不断增多的情形下,剪力墙结构越来越受欢迎,为建筑行业的发展提供了更多的可能。剪力墙结构的设计需要不断优化设计方案,需要发挥剪力墙结构的优势,更需要为建筑结构设计的整体优化提供支持。我国剪力墙结构的发展还有很长的路要走,要注重设计实践,积极借鉴先进经验,以提高我国剪力墙结构的设计和实际应用水平。

参考文献:

[1]杨如意.浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J/OL].河南建材,2018(02).

[2]周文华.剪力墙结构设计原则及其在建筑结构设计中的应用研究[J].江西建材,2017(07).

[3]孙合平.建筑结构设计中剪力墙结构的应用及优化设计[J].建材与装饰,2016(33).

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