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剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探析

作者:临沂鹏程木业  来源:http://www.jianliqiang.net  发布时间:2020-01-04 08:28     浏览次数 :

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  我国经济高速发展,城市集中性建设力度加大,建筑行业在近年来飞速发展,在建筑性能、外观、结构层次不断更新的基础上,人们更为关注建筑项目的施工质量、实际作用 。建筑结构设计是工程项目顺利施工的前提,项目后续施工管理基本要以建筑结构设计为依据进行,由此人们对建筑结构提出了更为严格的要求。剪力墙结构设计是一种优势较为突出的结构设计,在高层和多层建筑项目中应用广泛,能够满足现今建筑项目美观度、耐久性的要求。
 


  一、剪力墙结构在建筑结构中的设计原则

  1.墙体受力

  剪力墙结构的主要施工材料为钢筋混凝土,在以往的高层或多层建筑中,多设计为框架梁柱结构,剪力墙结构设计的应用,能够通过钢筋混凝土结构承载建筑内力,确保建筑整体的水平承载力。剪力墙结构设计需要科学计算墙体受力状况,深入分析墙体结构的各部位受力因素,由于建筑项目中墙体属于平面构件,因此需要多个方向受力,无论是水平剪力还是竖向压力,都需要在设计中充分计算,确保设计完成之后墙体能够承受各个方向的剪力,使墙体强度达到建筑项目的实际要求和标准。

  2.墙体搭接

  剪力墙结构是建筑结构设计中的特殊结构设计,由此该结构在同一平面需要承载的压力、剪力以及刚度都相对较大,平面外的压力、剪力、刚度则相对较弱,由此墙体搭接就尤为重要。若剪力墙结构与梁体结构直接连接,很可能出现平面外弯矩增加的状况。剪力墙结构设计应该注重平面外刚度、承载力的计算和验算,确保验算结果与剪力墙承载的实际要求一致,若没有经过精确的计算贸然连接墙体,则很可能为整个建筑留下安全隐患。防止平面外连接隐患是剪力墙结构设计的重要原则,若特殊情况难以避免,应该在保障建筑质量的前提下,按照相关的要求和规定设计加固措施,进而提升剪力墙平面外的稳固性。

  3.超限控制

  超限控制和调整是剪力墙结构设计的核心要素,主要体现在自连梁设计中。在设计过程中,连梁跨高比最低为 2.5,因此要保障其在 2.5 之上,才能发挥剪力墙结构的实际作用。若跨高比低于最低限度,则很可能出现剪力超出要求、弯矩过大等重要问题,在实际设计过程中,要结合工程项目的实际状况,按照相关的要求和标准展开设计,通过科学的计算和调整,避免剪力超限,同时也能一定程度的减少造价成本。

  二、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

  1.剪力墙肢类型

  剪力墙结构设计中,剪力墙肢有多种类型,在建筑建构设计中,剪力墙肢类型的应用要结合建筑项目概况、层高等多种因素进行。以高度、厚度比为依据,可分为一般剪力墙和短肢剪力墙。前者表示剪力墙结构中,高度是厚度的 7 倍,即高度 : 厚度 = 8:1;后者指高度 : 厚度 =6:1。以剪力墙墙面开洞大小为依据,可分为截面剪力墙、整体小开口墙、连肢墙、壁式框架等多种类型,其中墙面开洞面积低于 15% 的剪力墙肢,主要为曲型变形,这种变形的优势在于整个墙肢高度弯矩不存在弯点,因此不存在突变。当面积高于 15% 时,则为弯曲型变形,这种变形的墙肢高度一般没有反弯点。连肢墙具有开口大的特点,但也可能成列分布,其受力特点与小开口墙类似。在实际设计过程中,应该结合项目的具体要求进行。

  2.剪力墙的实际结构布置

  现今我国城市集中化建设,高层建筑随处可见,剪力墙结构则是高层建筑中应用广泛的结构之一。高层建筑对结构的设计要求较为严格,一般而言剪力墙结构设计以双向布置为主,如此才能发挥高层建筑的空间利用价值,在后续施工过程中形成完整的结构空间 [4]。双向布置在高层建筑结构设计中展开,能够有效提升建筑项目的整体抗震性能,进而提升建筑的安全性。需要注意的是,在设计过程中,剪力墙双向墙体的刚度应该一致或者接近,确保均衡的平面分布,还要注重剪力墙刚度中心与建筑中心的位置配置,只有合理的配置才能保障剪力墙的稳定性,使剪力墙结构的承载力进一步提升。例如在实际设计过程中,截面较小的楼面梁设计,可以应用半刚接、铰接等方式,降低剪力墙平面外弯的现象。

  3.截面厚度和墙体配筋

  剪力墙结构设计中,要求截面厚度和墙体配筋合理,主要根据为建筑项目的抗震等级系数。提升剪力墙结构的抗震性是保障建筑质量整体抗震性的关键因素,在剪力墙结构设计中,剪力墙结构的刚性和稳定性都有严格的要求:一、二级剪力墙要求墙体底部加强部位的墙厚最低限度为 200mm,且要超过这一限度,且强厚要大于层高的 1/17,剪力墙的其它部位厚度也要达到 160mm 及以上的厚度才能满足设计要求。这些截面厚度的要求适用于高层,在低高层和八度地震区剪力墙结构设计中并不适用,因此建筑的抗震等级、层高都是剪力墙结构设计的重要要素。此外,剪力墙配筋是提升结构安全性的重要措施,也是减少工程造价的有利要素。例如抗震等级于 1 ~ 3 级的建筑项目,要求竖向以及水平分布筋的最小配筋率不能低于 0. 3 %,此标准为高层建筑标准,低层建筑的剪力墙结构设计,则应该按照实际设计要求配筋。

  4.连梁设计

  剪力墙结构设计中,连梁设计是重要的设计环节,指连接墙肢与墙肢之间的梁。剪力墙作为在建筑结构中属于水平构建,若剪力墙受到的承载力超过了水平荷载限度,则很可能出现墙肢扭曲,影响建筑的美观和安全性能。连梁装置的设计均衡墙肢水平负载的重要结构,能够平均分配墙体的水平荷载,改善墙肢的不均衡受力状态,进而提升了墙肢的稳定性。需要注意的是,在进行连梁结构设计的过程中,要结合建筑项目的实际状况进行,按照国家对不同层高建筑的实际规定,合理折减连梁结构刚度和高度,提升机构的稳定性,使最终的建筑能够达到相应的抗震要求。连梁设计作为剪力墙结构的重要部分,应该被重视,并且合理设计,发挥其均衡水平载荷的重要作用。

  建筑工程项目结构设计中,剪力墙结构具有突出的优势,由此该结构现今应用极为广泛。结构设计作为建筑工程项目顺利施工的前提,在社会需求不断更新的过程中,也要随着建筑行业的新要求而更新,只有符合时代建筑发展需求的结构才能被人们接受。在现今的建筑中,剪力墙结构是核心的建筑结构形式之一,为充分发挥剪力墙结构设计的作用和价值,要求设计人员在设计工作开展的过程中,要综合考虑建筑工程项目的实际状况,优化设计方案,确保后期施工的顺利进行,进而全面提升建筑工程的整体质量。

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