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【摘 要】随着我国经济的高速发展,城市人口持续增长,高层建筑的数量也随之增加。剪力墙结构是高层建筑结构的重要组成部分,一定程度上反应我国高程建筑的建设水平,而且,剪力墙结构作为一种常见的建筑结构形式,由于其自身具备的诸多优点,受到了建筑设计师的青睐和喜爱,并在建筑结构设计中得到了十分广泛的应用,因此,本文就剪力墙结构设计的基本原则及剪力墙结构优化设计的几点建议进行分析。
【关键词】建筑结构设计;剪力墙结构;运用;分析
引言
剪力墙是纵横两个方向均由钢筋混凝土墙组成的空间结构体系。除了承受楼板的竖向荷载外,还要承受风荷载、水平地震作用等水平作用。早期我国剪力墙的结构设计和内力分析的研究不够深入,设计人员采取设计经验对建筑物剪切墙的结构和截面进行设计,通过各种数据的验算调整设计结果。为确保剪力墙结构的安全性,往往,剪力墙结构偏于保守,结构刚度过大,不能充分发挥钢筋混凝土结构的性能,如果考虑地震对高层建筑的影响时,将进一步增加剪力墙的刚度,造成材料的浪费。因此应合理设计剪力墙的结构和剪力墙的数量,充分发挥剪力墙结构的性能。
一、剪力墙结构设计的基本原则
(一)调整楼层最小剪力系数方面的原则
在进行剪力墙的设计中对于其构件尽可能的减少布置,其中最佳的设计方案就是进行大开间剪力结构的布置,使得侧向刚度结构能够达到最好的状态。同时,楼层间的剪力系数也要确保较小,但是不能超过相关规范规定的范围,短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩以及和整体总底部承受的地震倾覆力比一定要不大于1∶4,这样不但能够将结构自身的重量减小,并且还能减少地震所带来的损害,可节约成本。
(二)调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
在对规范规定的最大楼层间的位移进行计算时,假如建筑所处地区出现地震的情况比较多,对楼层的标准值在进行计算时可以将结构的整体弯曲变形进行保留,在以弯曲变形为主的建筑中需要计入扭转变形。在高层建筑当中重点需要考虑的就是楼层间的剪力变形以及扭转变形。结构的剪切变形主要是通过竖向构件的数量进行确定的,在实际的工程中,有很多构件还是很难满足的,同时还需要加强对构件的合理布局,如果布局不合理,就会导致产生扭转变形,那么楼层间的位移就很难达到要求。所以,相對高层建筑来说,不能简单的只是利用楼层间的位移来进行竖向构件刚度的确认,同时还需要尽可能的减少扭转变形。
(三)调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比如果太小就会出现弯矩和剪力过大的情况,这样就超过了相关规范限度,跨高比一般不小于2.5。按照相关规定的要求,在跨高比小于5时,连续梁是不能进行折减的,对跨高比的合理选择能够有效的避免剪力和弯矩过量。在进行结构设计中对以上所述有效合理的利用就能够在一定程度上降低工程成本。
二、剪力墙结构优化设计的几点建议
(一)剪力墙结构体系特点
我们知道,剪力墙结构作为建筑结构设计中至关重要的一个环节,其设计质量的好坏将会对建筑工程建设质量产生非常大的影响。而这种建筑结构形式因为具备较高的强度以及良好的延展性的优点,因此得到了十分广泛的应用,充分发挥了自身的有效价值。但是,在实际应用过程中,由于建筑工程存在很多的不确定性,当剪力墙结构发生明显的变化状态时,常常会受到一些外力因素的破坏,使得剪力墙结构的抗震性能遭到了一定的影响,同时也大大降低了建筑结构的稳定性。
一般情况下,剪力墙结构最大的优点是具备了十分理想的承载能力。并且,在剪力墙结构的侧面部分,也拥有着较大的平面内刚度,这就充分保障了建筑物的安全性。另外,在建筑内部的剪力墙结构设计中,石柱与房梁都是隐蔽起来的,有效的提高了建筑室内的美感。但是,剪力墙结构也存在着较大的缺陷,无法为人们提供更多的可利用空间,经常会给人们的日常生活造成许多的不便。
(二)剪力墙优化设计的有效措施
加强对剪力墙结构的优化设计是非常至关重要的,大部分设计人员为了保证受力的平衡,通常都会采用以一系列有效的方法措施进行解决,在加之剪力墙结构原本就具备了很好的稳定性,真正实现了经济合理的设计目的。所以,设计人员在实际设计过程中,应该充分考虑到工程安全性以及经济性的问题,通过将这两点因素合理的结合在一起,进一步提高剪力墙结构设计质量,达到理想的使用效果。
(三)合理布置结构
合理布置结构对于建筑工程结构设计中的剪力墙设计的重要性是不言而喻的。众所周知在剪力墙水平方向的安排中,设计人员如果想要将剪力墙的重量核心和其刚度核心尽可能的布置在一起,则应当尽可能的将剪力墙平面设计以对称的方式来进行,这能够有效减少剪力墙扭矩的出现并且有效提升剪力墙的抗震性除此之外,剪力墙合理布置的结构过程中设计人员还应当减少单向形式的设计,从而能够有效避免其对于剪力墙结构中的抗震性能产生不良作用,最终促进建筑工程抗震性能的有效提升另外,在合理布置结构的过程中设计人员应当使剪力墙侧向刚度能够充分发挥,从而能够在此基础上促进建筑工程结构设计中的剪力墙设计杭震效率的持续提升。
(四)加强剪力墙边缘结构
根据以往剪力墙结构试验结果,剪力墙结构的边缘约束性截面剪力墙比无约束性的截面剪力墙的极限承载力要大2/5还要多,而其抗震消耗能量也多有1/5,且墙面的稳定性也要好很多。因此,对于剪力墙的边缘结构而言,就要根据其设计使用效果和相关承载力的规定来决定其墙体边缘是设置约束性边缘结构还是非约束性边缘结构。
(五)延伸性处理
延伸性处理是建筑工程结构设计中的剪力墙设计的核心内容之一。通常来说由于剪力墙的结构自身存在着较大的延伸性,因此这意味着在进行剪力墙的设计和施工过程中其也当具备相应程度的延伸特性,这将会直接影响到剪力墙结构的整体性和耐久性除此之外,在延伸性处理的过程中为了有效的避免剪力墙结构中出现相应的破坏问题,在进行剪力墙设计时设计人员应当确保其能够满足承载力的相应要求,并且通过均匀、对称、上下连贯的设计方法的有效应用来促进其整体支撑效果的有效提升,最终在此基础上促进建筑工程结构设计中的剪力墙设计可靠性的不断进步。
结束语
总而言之,随着我国国民经济整体水平的不断提升和建筑工程结构设计可持续发展速度的持续加快,在建筑工程结构设计中剪力墙设计的进行得到了越来越多的重视和应用。因此建筑工程设计人员应当对剪力墙设计的内容要有着清晰的了解,从而能够在此基础上通过设计实践的有效进行来促进我国建筑工程整体水平的有效提升。
参考文献:
[1]秦莹.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导,2013,29:309.
[2]赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播,2012,17:45-46.
[3]秦艳,焦维.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导,2011,27:288+240.
[4]郑良平.地下建筑结构抗震性能分析与抗震简化计算方法探讨[D].重庆大学,2010.
[5]贺海斌.高层建筑剪力墙结构中剪力墙合理数量的研究[D].湖南大学,2009.
【关键词】建筑结构设计;剪力墙结构;运用;分析
引言
剪力墙是纵横两个方向均由钢筋混凝土墙组成的空间结构体系。除了承受楼板的竖向荷载外,还要承受风荷载、水平地震作用等水平作用。早期我国剪力墙的结构设计和内力分析的研究不够深入,设计人员采取设计经验对建筑物剪切墙的结构和截面进行设计,通过各种数据的验算调整设计结果。为确保剪力墙结构的安全性,往往,剪力墙结构偏于保守,结构刚度过大,不能充分发挥钢筋混凝土结构的性能,如果考虑地震对高层建筑的影响时,将进一步增加剪力墙的刚度,造成材料的浪费。因此应合理设计剪力墙的结构和剪力墙的数量,充分发挥剪力墙结构的性能。
一、剪力墙结构设计的基本原则
(一)调整楼层最小剪力系数方面的原则
在进行剪力墙的设计中对于其构件尽可能的减少布置,其中最佳的设计方案就是进行大开间剪力结构的布置,使得侧向刚度结构能够达到最好的状态。同时,楼层间的剪力系数也要确保较小,但是不能超过相关规范规定的范围,短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩以及和整体总底部承受的地震倾覆力比一定要不大于1∶4,这样不但能够将结构自身的重量减小,并且还能减少地震所带来的损害,可节约成本。
(二)调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
在对规范规定的最大楼层间的位移进行计算时,假如建筑所处地区出现地震的情况比较多,对楼层的标准值在进行计算时可以将结构的整体弯曲变形进行保留,在以弯曲变形为主的建筑中需要计入扭转变形。在高层建筑当中重点需要考虑的就是楼层间的剪力变形以及扭转变形。结构的剪切变形主要是通过竖向构件的数量进行确定的,在实际的工程中,有很多构件还是很难满足的,同时还需要加强对构件的合理布局,如果布局不合理,就会导致产生扭转变形,那么楼层间的位移就很难达到要求。所以,相對高层建筑来说,不能简单的只是利用楼层间的位移来进行竖向构件刚度的确认,同时还需要尽可能的减少扭转变形。
(三)调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比如果太小就会出现弯矩和剪力过大的情况,这样就超过了相关规范限度,跨高比一般不小于2.5。按照相关规定的要求,在跨高比小于5时,连续梁是不能进行折减的,对跨高比的合理选择能够有效的避免剪力和弯矩过量。在进行结构设计中对以上所述有效合理的利用就能够在一定程度上降低工程成本。
二、剪力墙结构优化设计的几点建议
(一)剪力墙结构体系特点
我们知道,剪力墙结构作为建筑结构设计中至关重要的一个环节,其设计质量的好坏将会对建筑工程建设质量产生非常大的影响。而这种建筑结构形式因为具备较高的强度以及良好的延展性的优点,因此得到了十分广泛的应用,充分发挥了自身的有效价值。但是,在实际应用过程中,由于建筑工程存在很多的不确定性,当剪力墙结构发生明显的变化状态时,常常会受到一些外力因素的破坏,使得剪力墙结构的抗震性能遭到了一定的影响,同时也大大降低了建筑结构的稳定性。
一般情况下,剪力墙结构最大的优点是具备了十分理想的承载能力。并且,在剪力墙结构的侧面部分,也拥有着较大的平面内刚度,这就充分保障了建筑物的安全性。另外,在建筑内部的剪力墙结构设计中,石柱与房梁都是隐蔽起来的,有效的提高了建筑室内的美感。但是,剪力墙结构也存在着较大的缺陷,无法为人们提供更多的可利用空间,经常会给人们的日常生活造成许多的不便。
(二)剪力墙优化设计的有效措施
加强对剪力墙结构的优化设计是非常至关重要的,大部分设计人员为了保证受力的平衡,通常都会采用以一系列有效的方法措施进行解决,在加之剪力墙结构原本就具备了很好的稳定性,真正实现了经济合理的设计目的。所以,设计人员在实际设计过程中,应该充分考虑到工程安全性以及经济性的问题,通过将这两点因素合理的结合在一起,进一步提高剪力墙结构设计质量,达到理想的使用效果。
(三)合理布置结构
合理布置结构对于建筑工程结构设计中的剪力墙设计的重要性是不言而喻的。众所周知在剪力墙水平方向的安排中,设计人员如果想要将剪力墙的重量核心和其刚度核心尽可能的布置在一起,则应当尽可能的将剪力墙平面设计以对称的方式来进行,这能够有效减少剪力墙扭矩的出现并且有效提升剪力墙的抗震性除此之外,剪力墙合理布置的结构过程中设计人员还应当减少单向形式的设计,从而能够有效避免其对于剪力墙结构中的抗震性能产生不良作用,最终促进建筑工程抗震性能的有效提升另外,在合理布置结构的过程中设计人员应当使剪力墙侧向刚度能够充分发挥,从而能够在此基础上促进建筑工程结构设计中的剪力墙设计杭震效率的持续提升。
(四)加强剪力墙边缘结构
根据以往剪力墙结构试验结果,剪力墙结构的边缘约束性截面剪力墙比无约束性的截面剪力墙的极限承载力要大2/5还要多,而其抗震消耗能量也多有1/5,且墙面的稳定性也要好很多。因此,对于剪力墙的边缘结构而言,就要根据其设计使用效果和相关承载力的规定来决定其墙体边缘是设置约束性边缘结构还是非约束性边缘结构。
(五)延伸性处理
延伸性处理是建筑工程结构设计中的剪力墙设计的核心内容之一。通常来说由于剪力墙的结构自身存在着较大的延伸性,因此这意味着在进行剪力墙的设计和施工过程中其也当具备相应程度的延伸特性,这将会直接影响到剪力墙结构的整体性和耐久性除此之外,在延伸性处理的过程中为了有效的避免剪力墙结构中出现相应的破坏问题,在进行剪力墙设计时设计人员应当确保其能够满足承载力的相应要求,并且通过均匀、对称、上下连贯的设计方法的有效应用来促进其整体支撑效果的有效提升,最终在此基础上促进建筑工程结构设计中的剪力墙设计可靠性的不断进步。
结束语
总而言之,随着我国国民经济整体水平的不断提升和建筑工程结构设计可持续发展速度的持续加快,在建筑工程结构设计中剪力墙设计的进行得到了越来越多的重视和应用。因此建筑工程设计人员应当对剪力墙设计的内容要有着清晰的了解,从而能够在此基础上通过设计实践的有效进行来促进我国建筑工程整体水平的有效提升。
参考文献:
[1]秦莹.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导,2013,29:309.
[2]赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播,2012,17:45-46.
[3]秦艳,焦维.剪力墙结构在建筑结构设计中的应用[J].科技致富向导,2011,27:288+240.
[4]郑良平.地下建筑结构抗震性能分析与抗震简化计算方法探讨[D].重庆大学,2010.
[5]贺海斌.高层建筑剪力墙结构中剪力墙合理数量的研究[D].湖南大学,2009.