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【摘 要】 剪力墙结构设计在建筑中应用广泛,一方面提高了建筑设计中的美观程度,另一方面对于提高建筑的整体质量也有着重要的作用,因此,取得了广大设计师的青睐。本文主要对剪力墙在建筑结构设计的应用进行了简要论述。
【关键词】 结构设计;剪力墙;应用
引言:
随着社会经济的飞速发展和人类生活水平的提高,人们对物质追求也提出了新要求。尤其是住宅建筑结构,在社会发展的现阶段更是出现了五花八门、满目琳琅的现象,这就要求人们在工作中不仅要在外观设计中追求样式创新,对于空间结构在保证住宅功能的基础上设计的更加人性化、美观化。在这种建筑时代背景下,建筑设计工程师为了满足人们对建筑结构的新要求,不断的追求和思考新的结构模式,这就使得剪力墙结构的应用逐渐广泛。
一、剪力墙结构概述
现如今,剪力墙结构在建筑施工设计中的应用越来越广泛,成为了建筑设计中必不可少的一项设计工作,尤其是在高层建筑中,剪力墙结构的应用更是设计的重点内容。如何在保证建筑物质量的同时又能满足人们对于建筑物新颖、个性的追求是每个设计师研究的重点内容,也是建筑设计未来发展的方向。剪力墙结构的发展和应用正好弥补了这一问题,采用剪力墙结构是建筑发展的必然产物,同时也有效的提高了建筑设计水平和建筑的质量,也是建筑施工未来发展的必然趋势。
1、剪力墙结构的基本定义
剪力墙结构是在建筑中采用钢筋混凝土来代替传统的框架中的梁柱,从而由钢筋混凝土来承载内里,并且达到结构水平力平衡的目的,在这其中所采用的钢筋混凝土板承受竖向和水平力的结构剪力墙被称为剪力墙结构。现如今,这种结构的使用已经非常普及,并且在建筑工程中承担着重要的作用,也是必不可少的重要结构体系。
2、剪力墙结构的特点
剪力墙又被人们称之为挡风墙、抗震墙、结构墙等,由此,我们可以看出,剪力墙有着多种结构的特点。在建筑结构中,剪力墙的作用主要用于承载建筑的负荷力,是一种以支撑为核心的建筑结构。通常来说,剪力墙的结构一方面能够起到承载建筑负荷力的作用,同时也担当了建筑“骨架”的作用,是在墙体和楼板之间构建出的负荷体系结构。一旦剪力墙结构被使用,那么将无法进行拆除或者破坏,这也是剪力墙结构的弱点。在很多建筑施工中,剪力墙结构由于其造价高、施工难度大等特点,往往不被建筑单位所采用,因此,剪力墙结构技术还有待进一步的改善提高。
二、剪力墙结构设计遵循的基本原则
在建筑设计中进行剪力墙的设计要遵循一定的设计原则,而且在进行设计的时候一定要严格满足这些要求。在进行剪力墙设计的时候,墙高和墙宽是要注意的首要问题,在进行设计的时候经常会出现强面非常大,在厚度上却是非常小,这样在受力方面是存在着一些问题的,同时在进行设计的时候,一定要对建筑中的区分好剪力墙和柱的作用,在肢长和厚度之间是存在一定比值的,当比值小于三的时候就要进行柱的设计,当比值大于三的时候才能进行剪力墙的设计。剪力墙在设计的时候,不仅仅要承担水平面的受力,同时要承受竖向的压力。剪力墙作为一个平面的构件,在弯矩和剪力的综合作用下是要承受很大的作用力的,而且在水平力的作用下,使得剪力墙的强度一定要满足要求,同时要具有一定的延性。剪力墙在使用的时候是要承受一个平面内最大的刚度和承载力的,这样就使得平面外的刚度和承载力相对是较小的。同时在剪力墙和平面外的梁相连接的时候,一定会造成墙肢在平面外出现弯矩的情况,这样就一定要采取相应的措施来进行防范,保证剪力墙在平面也可以是非常安全的。剪力墙在进行设计的时候,要进行设计方面的计算,在竖向和水平力的作用下,要对结构进行整体的分析,保证设计出来的墙体在受力的时候也可以保证能够承受荷载。剪力墙在进行计算的时候,还要对宽度和剪力墙之间的距离进行充分的分析,这样才能更好的确保建筑物的使用效果。
三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
1、剪力墙合理定位
剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则,尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合,从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。
2、剪力墙中大墙肢处理
剪力墙在施工的过程中由于结构本身存在着延伸性要求,因此,结构施工与设计中也需要具备相应的延展特性,这对于提高剪力墙结构整体性和工作力度至关重要。通常情况下,剪力墙在设计中极容易形成高状结构的剪力墙,且极容易呈现出弯曲破坏形式和剪力墙结构体系模式,这样一来,极容易出现脆性破坏现象。因此,在设计工作中,对于墙体长度较长的剪力墙设计在满足其承载力要求的基础上可以进行分层间隔设计,将其分割成为小而均匀的独立情断,这对于提高墙体结构的承载力十分有效。除此以外,在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小,可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。为避免这种不利现象的发生,对于超过8m的墙肢长度,可以采取以下两种处理方法:(1)开施工洞:歼施工洞即在施工时墙上留洞,完工时砌填填充墙,把长墙肢分成短墙肢。(2)开计算洞:是指在进行结构计算时设有洞,开始施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式,可以加强其它小墙肢的配筋能力。
3、剪力墙结构的墙体配筋
控制剪力墙配筋有利于结构安全及工程的经济性,因为对于剪力墙结构而言,剪力墙面广量大。剪力墙墙体配筋通常是把竖向钢筋放在内侧,而把水平钢筋放在外侧,配筋必须满足计算及规范提议的最小配筋率。若采用了双向钢筋网片,迎水面保护层厚度至少可取值为30mm,大大节省了墙体配筋。
四、剪力墙结构设计的优化方式
剪力墙应该进行双向布置,形成良好的空间结构,在一些抗震设计中,应该避免对剪力墙进行单向布置,保证空间结构的工作能力。在对剪力墙结构进行设计的时候,还应该针对相关的技术规范,对结构的合理性和安全性进行综合的考虑,在符合层间位移和层高之比要求的基础上,使计算的结果和规范值接近。在实际工程中,一些设计人员看到层间位移和规定要求不吻合时,就对侧向刚度进行大量的增加,这种方法虽然能够暂时解决问题,但应该重视剪力墙结构的剪重比,如果剪重比超过了规范的,应该使用减少结构刚度的措施,使用这种方式,不仅能够减少剪重比,还能够降低地震产生的不利影响,充分发挥剪力墙的作用。剪力墙的墙肢截面应该具有规则、简单的特征,应该保证剪力墙具有均匀的竖向刚度,门窗洞口应该上下对齐分布,连梁和墙肢的布局明晰,使应力具有十分规则的分布,同时,可以使计算简图更加规范,提高设计整体结果的安全性和可靠性,减少因为洞口设置悬殊而产生的叠合错洞现象。
我国高层建筑的结构技术规范对剪力墙的厚度做出了明确的规定,该规定的目的是提高剪力墙的稳定性和刚度。在住宅建筑中,房屋层高一般在2.8到3.0m之间,填充墙的厚度通常在200mm左右,剪力墙的厚度也应该保持在200mm左右,在建筑结构设计中,剪力墙的截面根据建筑平面布局情况选用十字形、Z字形、T字形等截面形式,同时保证剪力墙的翼缘长度是厚度的八倍左右,这样不仅能够增加墙体的抗震水平,还能够满足200mm厚的设计需求。
五、结束语
在高层建筑的不断发展中,为了满足人们对所居住房屋的超高要求,我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下,还需要在建筑物的设计层面不断地思考与追求,借鉴国外更高的建筑设计理念与技术,引进新高规和新抗震规范的材料设备,紧密结合我国当前的实际情况,不断提高建筑工程设计水平,尽可能地发挥工程效益。
参考文献:
[1]吕瑞孝,姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息,2011.
[2]刘庆.高层建筑剪力墙结构设计[J].科技资讯,2011.
[3]王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息,2011.
【关键词】 结构设计;剪力墙;应用
引言:
随着社会经济的飞速发展和人类生活水平的提高,人们对物质追求也提出了新要求。尤其是住宅建筑结构,在社会发展的现阶段更是出现了五花八门、满目琳琅的现象,这就要求人们在工作中不仅要在外观设计中追求样式创新,对于空间结构在保证住宅功能的基础上设计的更加人性化、美观化。在这种建筑时代背景下,建筑设计工程师为了满足人们对建筑结构的新要求,不断的追求和思考新的结构模式,这就使得剪力墙结构的应用逐渐广泛。
一、剪力墙结构概述
现如今,剪力墙结构在建筑施工设计中的应用越来越广泛,成为了建筑设计中必不可少的一项设计工作,尤其是在高层建筑中,剪力墙结构的应用更是设计的重点内容。如何在保证建筑物质量的同时又能满足人们对于建筑物新颖、个性的追求是每个设计师研究的重点内容,也是建筑设计未来发展的方向。剪力墙结构的发展和应用正好弥补了这一问题,采用剪力墙结构是建筑发展的必然产物,同时也有效的提高了建筑设计水平和建筑的质量,也是建筑施工未来发展的必然趋势。
1、剪力墙结构的基本定义
剪力墙结构是在建筑中采用钢筋混凝土来代替传统的框架中的梁柱,从而由钢筋混凝土来承载内里,并且达到结构水平力平衡的目的,在这其中所采用的钢筋混凝土板承受竖向和水平力的结构剪力墙被称为剪力墙结构。现如今,这种结构的使用已经非常普及,并且在建筑工程中承担着重要的作用,也是必不可少的重要结构体系。
2、剪力墙结构的特点
剪力墙又被人们称之为挡风墙、抗震墙、结构墙等,由此,我们可以看出,剪力墙有着多种结构的特点。在建筑结构中,剪力墙的作用主要用于承载建筑的负荷力,是一种以支撑为核心的建筑结构。通常来说,剪力墙的结构一方面能够起到承载建筑负荷力的作用,同时也担当了建筑“骨架”的作用,是在墙体和楼板之间构建出的负荷体系结构。一旦剪力墙结构被使用,那么将无法进行拆除或者破坏,这也是剪力墙结构的弱点。在很多建筑施工中,剪力墙结构由于其造价高、施工难度大等特点,往往不被建筑单位所采用,因此,剪力墙结构技术还有待进一步的改善提高。
二、剪力墙结构设计遵循的基本原则
在建筑设计中进行剪力墙的设计要遵循一定的设计原则,而且在进行设计的时候一定要严格满足这些要求。在进行剪力墙设计的时候,墙高和墙宽是要注意的首要问题,在进行设计的时候经常会出现强面非常大,在厚度上却是非常小,这样在受力方面是存在着一些问题的,同时在进行设计的时候,一定要对建筑中的区分好剪力墙和柱的作用,在肢长和厚度之间是存在一定比值的,当比值小于三的时候就要进行柱的设计,当比值大于三的时候才能进行剪力墙的设计。剪力墙在设计的时候,不仅仅要承担水平面的受力,同时要承受竖向的压力。剪力墙作为一个平面的构件,在弯矩和剪力的综合作用下是要承受很大的作用力的,而且在水平力的作用下,使得剪力墙的强度一定要满足要求,同时要具有一定的延性。剪力墙在使用的时候是要承受一个平面内最大的刚度和承载力的,这样就使得平面外的刚度和承载力相对是较小的。同时在剪力墙和平面外的梁相连接的时候,一定会造成墙肢在平面外出现弯矩的情况,这样就一定要采取相应的措施来进行防范,保证剪力墙在平面也可以是非常安全的。剪力墙在进行设计的时候,要进行设计方面的计算,在竖向和水平力的作用下,要对结构进行整体的分析,保证设计出来的墙体在受力的时候也可以保证能够承受荷载。剪力墙在进行计算的时候,还要对宽度和剪力墙之间的距离进行充分的分析,这样才能更好的确保建筑物的使用效果。
三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
1、剪力墙合理定位
剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则,尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合,从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。
2、剪力墙中大墙肢处理
剪力墙在施工的过程中由于结构本身存在着延伸性要求,因此,结构施工与设计中也需要具备相应的延展特性,这对于提高剪力墙结构整体性和工作力度至关重要。通常情况下,剪力墙在设计中极容易形成高状结构的剪力墙,且极容易呈现出弯曲破坏形式和剪力墙结构体系模式,这样一来,极容易出现脆性破坏现象。因此,在设计工作中,对于墙体长度较长的剪力墙设计在满足其承载力要求的基础上可以进行分层间隔设计,将其分割成为小而均匀的独立情断,这对于提高墙体结构的承载力十分有效。除此以外,在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小,可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。为避免这种不利现象的发生,对于超过8m的墙肢长度,可以采取以下两种处理方法:(1)开施工洞:歼施工洞即在施工时墙上留洞,完工时砌填填充墙,把长墙肢分成短墙肢。(2)开计算洞:是指在进行结构计算时设有洞,开始施工时仍为混凝土墙。但通过这样的计算方式,可以加强其它小墙肢的配筋能力。
3、剪力墙结构的墙体配筋
控制剪力墙配筋有利于结构安全及工程的经济性,因为对于剪力墙结构而言,剪力墙面广量大。剪力墙墙体配筋通常是把竖向钢筋放在内侧,而把水平钢筋放在外侧,配筋必须满足计算及规范提议的最小配筋率。若采用了双向钢筋网片,迎水面保护层厚度至少可取值为30mm,大大节省了墙体配筋。
四、剪力墙结构设计的优化方式
剪力墙应该进行双向布置,形成良好的空间结构,在一些抗震设计中,应该避免对剪力墙进行单向布置,保证空间结构的工作能力。在对剪力墙结构进行设计的时候,还应该针对相关的技术规范,对结构的合理性和安全性进行综合的考虑,在符合层间位移和层高之比要求的基础上,使计算的结果和规范值接近。在实际工程中,一些设计人员看到层间位移和规定要求不吻合时,就对侧向刚度进行大量的增加,这种方法虽然能够暂时解决问题,但应该重视剪力墙结构的剪重比,如果剪重比超过了规范的,应该使用减少结构刚度的措施,使用这种方式,不仅能够减少剪重比,还能够降低地震产生的不利影响,充分发挥剪力墙的作用。剪力墙的墙肢截面应该具有规则、简单的特征,应该保证剪力墙具有均匀的竖向刚度,门窗洞口应该上下对齐分布,连梁和墙肢的布局明晰,使应力具有十分规则的分布,同时,可以使计算简图更加规范,提高设计整体结果的安全性和可靠性,减少因为洞口设置悬殊而产生的叠合错洞现象。
我国高层建筑的结构技术规范对剪力墙的厚度做出了明确的规定,该规定的目的是提高剪力墙的稳定性和刚度。在住宅建筑中,房屋层高一般在2.8到3.0m之间,填充墙的厚度通常在200mm左右,剪力墙的厚度也应该保持在200mm左右,在建筑结构设计中,剪力墙的截面根据建筑平面布局情况选用十字形、Z字形、T字形等截面形式,同时保证剪力墙的翼缘长度是厚度的八倍左右,这样不仅能够增加墙体的抗震水平,还能够满足200mm厚的设计需求。
五、结束语
在高层建筑的不断发展中,为了满足人们对所居住房屋的超高要求,我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下,还需要在建筑物的设计层面不断地思考与追求,借鉴国外更高的建筑设计理念与技术,引进新高规和新抗震规范的材料设备,紧密结合我国当前的实际情况,不断提高建筑工程设计水平,尽可能地发挥工程效益。
参考文献:
[1]吕瑞孝,姜剑虹.高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点[J].科技信息,2011.
[2]刘庆.高层建筑剪力墙结构设计[J].科技资讯,2011.
[3]王春伟.高层建筑转换层结构设计中的问题分析[J].黑龙江科技信息,2011.