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剪力墙结构设计在建筑结构设计的实践

发布时间:2020-08-14 10:11:37 点击量:

  随着经济科学技术的飞速发展,人们生活水平的不断提高,住宅建筑的设计也越来越美丽、科学化和人性化,剪力墙结构设计被开发和逐渐在建筑设计中普及。本文结合工作经验主要从剪力墙结构阐述、剪力墙结构设计原则和剪力墙结构设计要点三方面进行了探讨。
 

剪力墙结构


  关键词:建筑工程;剪力墙结构设计;结构设计;应用

  前言

  目前,土地资源正变得越来越有价值,总人口数量越来越多,市场竞争也越来越激烈,高层建筑已成为城市建筑设计的首选。高层建筑的结构设计不同于其他建筑设计,其对建筑结构的持久性、耐用性都有更高的要求,而剪力墙结构正好满足高层建筑的墙体结构要求,因此剪力墙机构设计在高层建筑设计中被广泛采用,这也是由剪力墙结构的实用性和耐久性所决定的。

  一、剪力墙结构浅述

  剪力墙是指在建筑工程中用于承受地震、风荷载等作用引起的水平荷载墙体,剪力墙也可以称为抗震墙、抗风墙,剪力墙的主要目的是为了避免建筑承受剪切作用造成的破坏。剪力墙结构是指采用钢筋混凝土墙板承受来自水平方向和垂直方向荷载的结构,在剪力墙结构设计中,施工单位经常会使用钢筋混凝土墙板代替建筑物框架结构的梁柱,从而有效地控制建筑结构产生的荷载,剪力墙结构具有良好的刚度、抗震性,在建筑结构设计中有十分广泛的应用。

  二、剪力墙结构的设计原则

  剪力墙的特点是外平面承载力小,内平面承载力大,外平面刚度小,内平面刚度大,因此,当剪力墙和外平面方向的梁连接时,会产生墙肢平面外弯矩,因此,在设计过程中,要尽量避免剪力墙的外平面搭接。在进行剪力墙结构设计时,要尽量沿着主轴的方向进行多向布置,尽可能的将不同方向的剪力墙连接在一起,但要防止出现拉通对直的现象;在进行抗震设计时,要尽量保证两个方向的侧向刚度相同,并且剪力墙结构要尽量简单,防止出现单向有墙的情况,同时要尽量保证各个方向的剪力墙分布均匀,从而充分发挥剪力墙结构的工作性能。剪力墙的数量要科学、合理,如果剪力墙比较多,会增加抗侧力的刚度,从而引起震力和重力的增加;如果剪力墙数量比较少,结构的抗侧力则会减小。

  三、建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

  3.1 剪力墙平面布置

  在进行剪力墙平面布置时,要尽量防止出现单向有墙的情况,剪力墙要沿着主轴及其他方向进行双向、多向布置;剪力墙的抗侧力刚度不能太大,一般情况下,为了充分发挥剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力,可以适当的增加剪力墙的间距,从而保证剪力墙结构的抗侧力刚度合适。设计人员可以根据经验公式T=(0.05~0.06)n(其中n为层数),计算出T值,从而判断剪力墙的数量及侧向刚度。如果计算结果T比搭模计算周期T1大,则可以适当的增加剪力墙的数量;如果计算结果T比搭模计算周期T1小,则说明剪力墙比较多,可以适当的减少剪力墙的数量或者凿开一些合理的孔洞,降低剪力墙的刚度。

  3.2 约束边缘构件处理

  无约束边缘构件剪力墙和有约束边缘构件剪力墙相比较,其极限承载力降低40%,极限层间位移角就会减少一倍,对地震能量的消耗能力就会减少20%,因此,在设计剪力墙结构时,要根据不同级别的剪力墙轴压比,选用相对应的边缘构件。剪力墙边缘构件可以分为约束边缘构件和构造边缘构件两种情况,对于一级剪力墙和二级剪力墙结构,当剪力墙底部加强部位上面的普通部位和三级、四级非抗震设计建筑底部加强部位轴压比小于相关规定时,要设置构造边缘构件;当一级剪力墙和二级剪力墙结构,当剪力墙底部加强部位和高层建筑、重力荷载作用下墙体的轴压比大于相关规定,要设置约束边缘构件。

  3.3 剪力墙墙身钢筋

  在进行剪力墙结构设计时,一般情况下,对于四级抗震设计和非抗震设计,剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%;对于一级、二级、三级抗震设计,剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。

  3.4 剪力墙连梁问题

  在剪力墙结构中,在水平荷载的作用下,墙肢会发生变形,从而引起连梁产生内力,这时连梁端部的内力会减小连接墙肢产生的变形内力,从而约束墙肢变形,连梁对剪力墙结构十分重要,因此,在进行剪力墙结构设计时,要注意连梁问题的处理。连梁超筋是剪力墙连梁常见的问题,其本质是剪力剪压比无法满足相关要求,当墙段比较长时,连梁容易超筋的部位大多集中在中间段;当墙段中墙肢截面高度相差比较大,并且分布不均匀时,墙肢处连梁容易出现超筋现象。出现连梁超筋现象后,可以采用以下几种方法进行处理:(1)可以通过调整剪力墙中连梁弯矩剪力塑形进行处理;(2)根据实际情况,适当的减少连梁截面高度;(3)当连梁破坏对垂直方向的荷载影响不大时,可以从地震作用的角度进行思考,放弃使用该连梁,计算独立墙肢在多遇地震情况下的结构内力,墙肢配筋则应按照两次计算得出的大内力进行。
 

剪力墙脱模效果


  四、建筑剪力墙结构设计的要求

  4.1 平面结构布置

  平面结构要具有良好的整体性,同时要做到简单、均匀对称、规则,对于长度、宽度比较大,或者不规则的平面结构,要设置合理的温度伸缩缝,从而有效地提高结构的整体性,为增强抗扭效果,要尽量沿着周边布置剪力墙,对于质量中心和结构刚度中心偏差比较大的结构,在地震作用下,受扭转力的影响会产生巨大的破坏,因此,在设计过程中要注意尽量将质量中心和结构刚度中心重合在一起。

  4.2 垂直结构布置

  由于垂直受力构件在转换过程中,会对建筑的垂直刚度造成影响,如果发生地震,这部分就会成为抗震的薄弱环节,因此,要对剪力墙转换层上下结构的刚度进行严格的控制。转换层的转换构建在传力过程中要尽量做到简单、直接,避免出现水平方向的多级转换和转换次梁的现象。由于剪力墙转换梁上一层墙体和中间支柱承载的垂直荷载比较大,因此,要尽量避免在这些部位设置门洞,同时要尽量加强转换层下部剪力墙的刚度。转换层会对上下传力构件的直接传力造成影响,因此,要将转换层上部的垂直抗侧力构件直接设置在转换层主结构上,防止出现多级转换的现象。

  五、剪力墙的结构设计重点

  综合所有的情况得出下面几点剪力墙的结构设计重点:(1)假如地震的影响比较突出,就不可以单一的增强剪力墙的抗侧力强度,这样做不会有较好的收益,还会造成加大投入的可能性。(2)对于剪力墙的结构设计来说,数量是比较关键的因素,因此一定要注意剪力墙的数量。假如剪力墙较大就会增加自身的重量,还会出现投入浪费的现象,剪力墙如果超标就会出现不能完成支撑的作用。(3)一定要依据设计的要求来给剪力墙配筋,依据规定的要求实施构建钢筋的施工,配筋的比率决定剪力墙结构的延伸性。(4)严格依据设计的要求来完成剪力墙的长度和厚度的设计,发挥好墙肢的承载能力,防止出现不必要的浪费。总之,一定要按照设计的要求来进行剪力墙的设计,要保证剪力墙具有良好的抗侧强度。同时,要注意控制好剪力墙的投入成本,防止发生浪费的现象。

  六、结束语

  总之,剪力墙结构在建筑工程中非常的实用,在进行剪力墙结构设计时,所以我们设计人员要根据建筑工程的实际情况,确保制定的剪力墙结构施工方案既符合施工质量标准,又能满足经济要求,从而为建筑工程的施工质量提供保障,有效地促进和谐和会的构建。

  参考文献:

  [1]孟恒敏.框剪结构工程施工流程和技术要点例析[J].建筑,2011(18).

  [2]陈强.梁式转换层结构施工关键技术探讨[J].中国高新技术企业,2010(28).

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