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剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用

发布时间:2020-09-02 08:18:45 点击量:

  剪力墙结构在高层住宅建筑结构设计中的应用

  王侃,吴辉辉,史永超

  中建二局第二建筑工程有限公司广东深圳518000

  摘要:在目前我国建筑工程施工过程中,剪力墙结构由于其坚固的刚性和良好的抗震性,在高层住宅建筑设计中被广泛的应用,在高层住宅建筑设计过程中,必须根据高层住宅建筑施工的实际情况和相关规范来进行设计剪力墙的结构,这样才能体现出高层住宅建筑剪力墙结构各个方面的性能,同时也能体现出剪力墙技术设计的方法,本文分析了高层住宅建筑剪力墙结构设计的原则和标准,同时探讨了剪力墙结构设计在高层住宅建筑结构中的实际应用情况来供大家参考。

  关键词:剪力墙结构;高层建筑结构;应用分析
 

剪力墙结构


  一、引言

  高层住宅建筑剪力墙结构本身具有抗刚度强,抗震性能好,水平位移小的优点,所以此项技术已经被广泛用于各种结构设计,在高层住宅建筑结构的设计中,大多数墙体结构使用剪力墙结构。但是,必须强调的是,目前高层住宅建筑剪力墙的位置和尺寸的设计还没有相应的标准,这就会使高层住宅建筑剪力墙结构容易受某些安全隐患的影响,这仅仅凭设计师的经验是不能避免的,以下是对剪力墙及其在高层建筑结构设计中的使用情况,来做个全面而且详细的描述。

  二、剪力墙在高层建筑中的特点和设计原则

  (一)剪力墙的特点

  剪力墙在高层建筑结构中的主要作用是承受各种负荷,同时也是高层建筑物的主要支撑结构,剪力墙可以承受重力和水平负荷的主要墙体结构,这是一种可以与墙壁和地板一起承受负荷的墙体结构,它的主要缺点是不能被移除或不能被破坏。根据中国建筑工程的现状,由于成本高和施工难,材料消耗高,剪力墙结构往往受到施工单位的限制,所以需要在高层住宅建筑设计中仔细总结剪力墙设计的经验。

  (二)剪力墙的设计原则

  在正常情况下,高层建筑剪力墙墙壁结构的高度和宽度相对较大,并且类似于圆柱形主体结构,所以在剪力墙设计过程中,必须考虑高层住宅建筑结构的受力特点来确定剪力墙结构的高度,宽度和跨度之间的比例。在剪力墙结构设计中,剪力墙平面内的硬度和承受能力强,而平面以外的硬度和负受能力比较弱,这就需要人们在剪力墙设计过程中来测试外部硬度和承载能力,使用一些好的方法来处理剪力墙的结构,来防止剪力墙在使用过程中,结构受外部环境因素的影响而出现质量问题。目前在设计和计算高层建筑剪力墙墙体结构的过程中,设计者不仅要考虑剪力墙墙体结构的水平程度,还要在确定垂直力之后,来分析整个剪力墙结构的承受能力,只有这样,高层住宅建筑剪力墙结构才能在使用时满足建筑设计的相关要求,从而提高建筑结构的整体质量,而且剪力墙结构的稳定性得到了进一步的加强。

  三、高层建筑使用剪力墙结构的优缺点

  (一)剪力墙结构的优点

  事实证明,使用剪力墙结构可以减少高层建筑结构中使用的钢材量以及降低工程成本。剪力墙墙壁结构相对较硬,可以更好地防止侧面变形,同时剪力墙强大的整体性能和相对大的硬度来承受各种负荷,特别是对于高层住宅建筑,使用剪力墙结构还可以将内墙与承重墙结合在一起,来增加高层住宅建筑的内部空间,不仅安全而且又经济又美观。

  (二)剪力墙结构的缺点

  虽然剪力墙结构有很多优点,但也存在一些缺点,首先是跟框架结构有关,剪力墙的存在必然导致建筑物的重量增加,建筑物的建造成本也会增加,所以在地震作用下,剪力墙结构的抗震效果也会增加,剪力墙相应的上部结构和下部地基需要加强保护,这就需要增加施工成本,剪力墙结构中的加固比例比较低,虽然在一定程度上少用了钢材,但是也降低了剪力墙结构的延展性,这样剪力墙墙壁的承受力就可能会降低。

  四、高层建筑剪力墙结构的设计方法

  (一)剪力墙结构设计方案要根据建筑物层数来定

  对于不到20层的住宅建筑,剪力墙结构比传统的墙体结构具有明显的优势,一方面,剪力墙结构中孔的存在可以在一定程度上减轻结构本身的重量,同时也降低了剪力墙结构的刚度,地震时剪力墙结构的地震反应也减少了,可以充分利用墙体强劲的承载力,从而在降低技术成本的同时可以提高技术承载力。从经济性方面来看,剪力墙实施有限度的开孔,节约了钢筋混凝土消耗量,降低剪力墙结构本身的重量,同时还不降低结构刚度,减少由横向力引起的结构效应,最终减少高层建筑的基本成本。

  对于超过20层的高层住宅建筑,传统的剪力墙结构不太好,这主要是由于结构顶部移动,层之间的位移难以满足相应的要求,这样结构的安全性能就不能保证,在这种情况下,就要优先考虑现代的剪力墙设计结构。

  (二)避免剪力墙连梁

  在正常情况下,高层住宅建筑剪力墙结构中的剪力墙数量相对较大并且分布比较分散,在水平载荷下,剪力墙抗变形是一样的,墙壁连梁的问题仍然比较少见。然而在某些情况下,这种问题仍然客观存在,这对剪力墙结构更加不利,因此要避免剪力墙连梁情况的发生。

  (三)在剪力墙设计中要避免超梁加固

  在剪力墙设计中出现连梁问题是可以控制的,加大连梁的跨度比例以及中间孔的高度和宽度,可以在剪力墙设计过程中适当加大连梁孔的高度,并且在设计剪力墙的过程中,设计者要尽量保持孔的垂直中心线在同一条直线上,如果客观条件不允许这样设计,就需要根据规范要求在孔的相应位置来使用加固措施,通过在中间位置开结构孔可以解决剪力墙过长的问题,设计人员要在设计剪力墙的过程中,了解剪力墙的整体分布和墙壁情况,在设计高层住宅建筑剪力墙的过程中,连接梁的设计值要减小,相邻的上下连接梁的设计值要相应的增加,这样才能满足剪力墙抗震的需求,这就需要设置暗柱和端柱等边缘部件,这样剪力墙就会消耗大量的地震波能量,边缘部件具有很强的抗拉强度,这就会提高剪力墙结构的整体稳定性。

  五、结论

  综上所述,高层住宅建筑剪力墙结构在不同类型的建筑结构中有着极其广泛的应用潜力,同时在设计和计算剪力墙结构的过程中,有必要结合相关技术来满足剪力墙结构施工的相关要求,并且最大限度地提高高层建筑的结构完整性,无论是水平还是垂直方向,都要最大限度地提高高层住宅建筑物本身的安全性。

  参考文献

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