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摘要:建筑工程结构设计中最重要的要求是结构稳定、建筑安全,而对于建筑结构设计来说,剪力墙结构设计的可靠性以及准确性是整个建筑工程项目中的最主要基础。剪力墙结构设计的抗震性以及抗测刚度大的特点使得其在建筑设计中应用广泛,但是随着公众对建筑结构的要求越来越高,剪力墙的结构设计也出现一些问题。因此,对于剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析是很有必要的。基于此,本文对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用进行了分析。
关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;应用
引言
剪力墙又可成为结构墙、抗震墙与抗风强,决定着建筑物的抗震与荷载的能力、水平。根据剪力墙的排列、多少与大小可以将其分为不同的类型:壁式框架,是指洞口尺寸较大的墙体,并且墙肢线与梁线的刚度相互贴近;框支剪力墙,此种剪力墙的底部需要有较大的空间,通过框架支撑剪力墙,但不用于地震高发区。
1剪力墙结构设计的优势
1.1稳定性
由于剪力墙使用含有钢筋的混凝土,相较于传统的框架式梁柱来说,剪力墙结构设计整体的性能好,对于整个建筑来说,钢筋混凝土的支撑效果也更好。
1.2经济性
因为剪力墙的结构设计混合钢筋与混凝土,因此不需要过多填充钢材料,也减少了用混凝土浇筑钢材料对建筑结构进行加固的步骤,不仅节省环节,而且降低了建筑工程项目的成本,更有利于企业的经济效益。
1.3美观性
由于剪力墙结构的刚性较大,可调节性强,应用较为广泛,可以较大范围的满足人们对于美观的要求。
1.4连续性
剪力墙结构设计的主要目的是作为分隔构件对建筑进行不同区域的划分,以及对各个区域进行相应的水平方向和竖直方向的维护。因此,在整个建筑设计中,剪力墙的结构应该具有一定的连续性,既要保证建筑物的稳定性,又要使得建筑物之间不同的格局彼此分开又彼此相连。
2剪力墙结构设计的要点
剪力墙结构是一种空间结构体系,主要用于承受以下负荷:一是竖向荷载,主要是指梁板传递的恒(活)载、竖向地震作用和剪力墙自身重量等;二是水平荷载,主要包括地震作用和水平风荷载等。剪力墙内力和变形分析主要考虑到以下两种情况:一是在极限承载力状态下,剪力墙能安全承受重力荷载;二是在正常使用极限状态下,结构变形在可控范围内,且满足规范要求可有效延长建筑结构的使用周期。
在不同的空间环境中建筑的使用功能存在一定差异,剪力墙有时需开设门窗洞口,根据这一特性可将剪力墙分为以下几种类型:①整截面墙。若由于建筑使用功能的要求而无需开设门窗洞口,或者洞口的总面积低于剪力墙总面积的16%;②整体小开口墙:若剪力墙上开洞的面积较大,且洞口结构是呈竖直方向排列的,同时洞口的总和面积超过剪力墙总面积的16%;③联肢墙。若剪力墙在竖向有一些面积较大的洞口,剪力墙的整体性能会呈大幅下降,将这类剪力墙看作一些单肢剪力墙或墙肢由一系列连梁连接起来组成的,这种剪力墙称为联肢墙。
3剪力墙结构设计在结构设计中的应用
3.1剪力墙在建筑结构设计中的平面布置
在平面布置中,剪力墙应该尽可能避免单面出现墙,尽量保证对称的原则,同时使得墙面结构的各中心重合。例如,刚度中心、质量中心以及密度中心都应该彼此重合。剪力墙的平面布置最主要的是要利用剪力墙的抗侧力刚度和承载力来保证建筑的简单规则以及合理布局。
3.2边缘构件的约束处理
一般来说,在剪力墙的结构设计中,无约束边缘构件的处理要比之有约束边缘构件的处理的负载能力低40%左右,同样,抗震能力的效果也要低20%左右。因此,在建筑工程的施工项目中,要根据实际情况选择合适的边缘构件,并对其进行相应的处理,最大限度的增强剪力墙的抗侧力刚度以及抗震力,使整个建筑能够更加稳定。
3.3剪力墙中大墙肢的处理
就剪力墙结构的意义而言,其自身的结构具有延伸性的特征与优势,并且直接影响其自身的性能,所以在实际施工过程中可以利用该特征充分发挥其效用。通常情况下,在设计剪力墙的结构时,相关的工作人员很可能将高状结构作为设计的目标,而这样的墙体会严重降低建筑物的稳定性,因此在施工中应该尽可能避免此种形式的设计,全面提升剪力墙结构的刚度。如果剪力墙的长度较小,很可能会造成墙体裂缝,减低对整个墙体配筋的支撑效用,严重影响建筑的稳定性,并且威胁用户的生命安全。为了能够避免上述现象的发生,需要在设计与施工的过程中,对剪力墙进行留洞,以此检测剪力墙实际的支撑效果,当施工完成以后可以在对该洞进行填筑,通过这样的方式,能够将长墙变为短墙。另外,还可以在设计剪力墙结构的过程中,根据建筑物的实际需求开展设计工作,同时预留洞,并采用针对性的计算方式分析大墙肢的实际承受能力。
3.4控制墙体的配筋
设计剪力墙结构时,需要充分考虑建筑工程的经济效益与安全质量,就剪力墙来说,其结构不仅影响建筑墙体的指令,还会影响墙体内部的配筋。通常情况下,在剪力墙实际的施工中,要将钢筋置入其中,以此提高剪力墙的稳定性。但是,如果全部依靠钢筋来提升剪力墙的稳定性,就会增加钢筋的使用量,进而提高建筑企业的资金支出,影响其实际的经济收入。因此,在设计剪力墙结构时,需要有效提高墙体自身的支撑力与强度,进而降低钢筋的配比,在保障剪力墙效用的同时降低施工成本。
4建筑剪力墙结构优化的注意事项
(1)要注意建筑剪力墙结构设计方案的选择。剪力墙结构的设计方式不止有一种,不同高度的建筑物对剪力墙结构的要求是不一样的,要同时考虑剪力墙构件的材料和建筑物的层高。小于20层的建筑物,建议采用短肢剪力墙结构的设计,把混凝土结构改成砌体墙体,降低结构本身的重量。大于20层的建筑物则建议采用框架剪力墙结构的设计。(2)优化设计时要注意保证建筑剪力墙结构均衡。设计师要实地采集相关数据,根据建筑物的平面布局状况,分析可能出现的各种情况,对建剪力墙结构作出合理、均衡的设计,作出最适合的受力均衡方案,保证一个整体建筑中剪力墙结构的受力平均。(3)要制定相关管理条例。施工时加强对建筑剪力墙结构的检查和监督,保证工人按照施工图纸和设计方案施工,保证剪力墙结构的质量,保证整体建筑的质量。利用管理条例增强团队的管理意识和工人的责任意识。(4)为了防止剪力墙发生裂缝风破坏现象,其预留洞与截面高度的比应该小于四,并且小强肢体的高度要大于截面的厚度值。除此之外,还要根据实际的工程,合理的控制框架的规格,以此保障施工人员与用户的安全。
结束语
总而言之,由于我国国土资源的匮乏性,为了节省建筑工程的施工成本,需合理应用我国现存的资源,剪力墙结构作为现阶段多、住宅的主要结构形式之一,是当前建筑设计人员开展设计工作的主体目标。对于建筑整体质量来讲,剪力墙结构设计十分重要,它是确保建筑结构整体稳固性的基础,也是增强建筑整体安全性的关键,只有给予剪力墙结构设计高度重视,才能使我国社会群众生活在舒适且安全的环境中。
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