建筑结构设计中剪力墙结构的运用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:saraxian
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  摘要:当前在我国建筑结构设计之中,应该注重对于剪力墙结构的设计,由于剪力墙在抗震性上有着较好的性能,同时给建筑物提供一定的保障,保障了建筑物的安全,同时也给人民群众的安全提供一定的保障,所以做好剪力墙结构设计是相当重要的,对建筑结构设计的水平以及建筑物的质量产生直接影响,本文基于剪力墙结构基本特点上,探讨了剪力墙结构设计在建筑结构设计之中具体的应用。
  关键詞:建筑结构设计;剪力墙;运用
  中图分类号:TU2文献标识码: A
  引言
  在社会不断发展进步的同时,人们对于建筑的使用要求也越来越高,随着社会人口的增多和城市化进程的加快,建筑设计为了更好的适应社会发展需求,其使用功能也在向多元化发展,这也要求建筑结构设计有所改进和提高。建筑结构的设计不仅要满足人们的实用性,同时还有注重建筑的整体质量、耐久度、美观度和和谐性。因此,剪力墙结构技术的发展成了必然趋势,对于提高建筑的整体性和耐久性有着重要的作用。
  1、剪力墙概述
  1.1、剪力墙的概念
  剪力墙又可称之为抗风墙或抗震墙、结构墙,是一种构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。通常根据剪力墙上洞口的大小、多少及排列方式划分为几种类型:整体墙,指的是门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%,同时,洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸。框支剪力墙,指的是底层需要大空间时,通过框架结构支撑上部剪力墙,地震高发区中不得使用纯粹的框支剪力墙结构。壁式框架,指的是具有较大的洞口尺寸,连梁线刚度与墙肢线刚度彼此相贴近的墙体等。
  1.2、剪力墙的优势与劣势
  在建筑结构中剪力墙的设计性对于其他墙体的设计更具复杂性,但是稳定性和安全性也更高。以往剪力墙所使用的钢筋浇筑方式更合理,而且在建筑施工中对建筑材料的使用也比较少,从而降低了建筑施工的成本,提高了建筑的经济效益。另外剪力墙的对建筑的结构影响也比较小,不会影响整个建筑设计的美观性,同时也不会占用过多的室内空间,使得建筑的结构更具有合理性和美观性。
  剪力墙虽然具有很多的优势,但是在结构上也存在一定的局限性,这种局限性需要建筑设计人员在设计中重点注意。因为剪力墙对施工材料要求比较多,其是通过混凝土的浇筑而成,因此使得建筑的整体重量增加,给地基带来的压力,称重量变大,如果没有对地基进行充分的压力试验,在发生地震时很容易出现倒塌的状况,所以如果确定在建筑设计中使用剪力墙,那么就要注意对地基的加固,另外我们也应该注意到剪力墙的承重能力,相对于其他墙体的分散承重能力来说,剪力墙的承重性相对集中,所以说如果主要的墙体施工出现了问题,那么其承重性也会大大的下降。
  1.3、剪力墙结构设计应遵循的原则
  1.3.1、楼层间最小剪力系数的调整原则
  为了使结构自重进一步减轻,有效防止地震事故的出现,设计者设计中应适当的减少剪力墙,不过前提条件是在规定的水平地震力作用下,短肢剪力墙承担的底部地震倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩应的百分之五十。实际可通过大开间剪力墙,以促进其结构的侧向刚度不断提升,这样楼层最小剪力系数就可达到规范限值,从而对工程造价予以合理节约。
  1.3.2、楼层层间最大位移与层高之比的调整原则
  相较于普通建筑物,设计工作者应注重其楼层间扭转变形、剪切变形两环节。其中,在对剪切变形进行控制时,通常会根据竖向构件的数量进行相应的衡量,若竖向构件太多,那么,将加剧剪重比,阻碍了设计的合理性,使扭转变形不断拓展,对于楼层间提出的位移需求难以达到。因此,实际中要防止过多的扭转变形情况发生,不得一味的依赖于提升竖向构件的刚度对楼层间的位移进行调整。
  1.3.3、剪力墙连梁超限的调整原则
  如果剪力墙连梁只有2.5以下的跨高比,那么,将会导致剪力和弯矩超出规定的限度,因此,要求剪力墙连梁应提高跨高比,如果连梁跨高比在5以上,就必须根据框架梁实施具体的设计,当连梁跨高比达到5至6时,连梁刚度没有折减现象时将引起剪力或者弯矩比规范限值大的情况。因此,剪力墙结构设计过程中必须严格遵循连梁超限的调整原则进行,不仅使得工程造价得到了节约,而且还降低了工程投资。
  2、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
  2.1、剪力墙优化设计的策略
  对剪力墙结构优化设计过程中,我们应采取相匹配的有效措施来保障其受力的均衡性。由于剪力墙结构具有较高的安全可靠性,所有结构运行中都可以同时将自身具有的功能予以发挥,即经济又合理。因此,优化设计剪力墙结构时,必须对其整体造价及安全可靠性充分考虑,并据此科学布置剪力墙,这样,剪力墙结构就会得到很好的优化。与此同时,为了进一步降低工程造价,应运用先进高效的技术手段及相匹配的原材料以实现该目的。
  此外,对于长度较长的剪力墙,应开设相应的洞口,同时,把其划分为长度相等的几段墙面,各墙段间要通过弱连梁进行连接,各独立墙段的整体高度和截面高度之比不宜小于三,防止剪力墙出现脆性的剪切破坏现象.在设计抗震结构过程中,有效防止在洞口与墙边间出现墙肢截面高度和厚度之比在4以下的小墙肢,如果小墙肢实际截面高度低于墙厚度的4倍,那么,应严格根据框架柱的设计箍筋、根据框架柱加密区提出的具体要求实施全高加密。
  2.2、合理定位剪力墙结构
  为保障剪力墙的安全、经济,必须合理、系统地布置剪力墙结构,而剪力墙的结构布置应从两个方面着手:平面布置和竖向布置。
  从尽可能均匀、对称的原则出发,剪力墙的平面布置最好使墙面结构的刚度中心重合于质量中心以减少扭矩。同时内外剪力墙应尽可能拉通、对直。剪力墙肢截面不应过于复杂,宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度必须适中,不宜过大或者过小。若剪力墙有适宜的侧向刚度,剪力墙的抗侧力刚度和承载能力就能得到充分发挥,扩大了剪力墙的可用空间。
  2.3、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: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。
  2.4、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。
  3、结语
  综上所述,剪力墙结构在建筑设计中所表现出的优势非常明显,能够在新的环境下更好的适应建筑的发展需求,同时也满足了人们对建筑的使用需求,对于提高建筑质量也发挥着重要的作用。然而就目前来看,剪力墙结构的应用还存在着诸多问题,因此,我们还需要不断的进行探索,从而提高剪力墙结构技术水平的发展,为建筑工程的发展提供更多、更可靠的基础保障。
  参考文献:
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