剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析刘露

发表时间:2020/5/9   来源:《城镇建设》2020年第6期   作者:刘露
[导读] 由于剪力墙结构刚度较大,所以对风或小震作用下的层间位移角的限值要求和风作用下的舒适度的要求来说,就很容易满足
         摘要:由于剪力墙结构刚度较大,所以对风或小震作用下的层间位移角的限值要求和风作用下的舒适度的要求来说,就很容易满足。而且剪力墙承载能力大,空间布置的灵活度大,美观性也很强,因而近年来在别墅和高层建筑设计中受到了人们的高度青睐。设计人员应具备扎实的理论,娴熟的技术和丰富的经验,结合建筑设计的基本需求完成剪力墙结构设计,从而保证设计的质量。
         关键词:剪力墙结构设计;建筑结构设计;应用分析
         1剪力墙结构设计中的主要原则
         1.1规则原则
         在剪力墙结构设计中,设计人员要以区域的功能和用途及剪力墙设计的基本要求和原则为基础,合理划分建筑区域。建筑能够形成多种不同的功能区,从而满足住户对建筑的个性化需求,增强建筑空间的功能性和布局的合理性。因此,在剪力墙设计工作中,设计人员要依据业主的实际需要和行业发展趋势,调整并优化剪力墙结构设计,从而完善剪力墙设计,最大限度的展现剪力墙结构的独特优势。
         1.2连续原则
         建筑剪力墙结构能够维护建筑结构的稳定性,分割构件,分散建筑结构需要承载的作用力,从而规避刚度突变所引发的侧移问题。为改进设计的质量,设计人员需注重剪力墙结构设计的连续性,防止设计中出现结构刚度突变的问题。再者,建筑设计者在剪力墙结构设计中,需在部分墙肢施工中使用更高刚度等级的混凝土材料,不断增大剪力墙结构的抗侧刚度,将重点放在高抗震性能的结构设计中。在剪力墙结构施工中,剪力墙连续性影响因素较多。对此,设计人员应结合实际,采取针对性措施延伸剪力墙,优化结构抗震效果。
         1.3延性原则
         建筑剪力墙结构设计中,设计人员需合理利用延性原则,该原则的有效应用能够增强剪力墙结构的安全性和稳定性。为了实现延性设计,抗震设计时应做到以下原则(1)强墙弱梁;(2)强剪弱弯;(3)限值墙肢轴压比;(4)设置边缘构件;(5)做好底部加强部位;(6)对连梁进行特殊处理措施:比如采用降低连梁弯矩设计值的方法,使连梁实现弯曲屈服;采用限制连梁名义剪应力的方法来推迟连梁的剪切破坏等措施;(7)高度重视墙体设计长度的控制,当墙体长度控制在8m以内,且高宽比大于2时,容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙。如在设计中结构墙体本身较长,设计人员可采取有效措施科学处理墙体的翼缘,但须避免出现一字型剪力墙;设计中还可在部分截面设置洞口,将墙体分为若干段由弱连梁连接的性能良好的联肢墙。
         2建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
         剪力墙结构在建筑结构设计中成为较为常见的结构形式,合理布置剪力墙能够建设更为安全和稳定的建筑结构。以下笔者就剪力墙结构设计方法和剪力墙结构在建筑设计中的应用进行分析和探讨。
         2.1剪力墙结构设计方法
         基础方案设计与墙体承重设计在剪力墙结构设计中占据重要位置。剪力墙基础设计的过程中,设计人员要以建筑设计方案为基础加强分析论证,从而选择最符合工程实际的剪力墙结构形式。项目考察中,人员要充分考量建筑自身的结构和设计方式,根据建筑所在地的水文和地质概况,增强设计的科学性与合理性。在墙体承重设计时,设计人员需准确理解设计的要求和规范,并结合工程的施工数据和施工等级设计剪力墙承重构件,以此不断增大建筑结构的承重能力,加强结构的稳定性。不仅如此,设计期间还要求工作人员不断完善建筑技术和墙体设计结构,注重墙体承重计算的准确性。
         2.2建筑中剪力墙结构的应用
         (1)结构定位。
         剪力墙平面布置与竖向设计中,均匀对称原则是基础性原则。

在设计中,要求设计人员注重墙面结构刚度中心与质量中心重合,加大扭矩控制力度,在设计剪力墙期间需拉通、对直剪力墙,若需设洞口,则应进行规则化处理,使洞口上下对齐,成列布置,避免采用错洞墙和叠合错洞墙。
         (2)平面布置。
         为了保证平面布置的规则性与合理性,在剪力墙设计阶段,采取双向或多向墙体布置方式,不宜采取单向墙设计形式。且为了控制扭转,尽量加大周边及角部墙体的刚度,弱化中间部位剪力墙的刚度。在墙体抗震性能设计的过程中,如抗侧力刚度过大,则地震力便会随之增大,墙体自重增加,周期T随之减小,设计人员可通过专业的计算公式T=(0.05-0.06)n(n—为建筑结构的层数)获取剪力墙的经验基本周期值,将经验计算的周期值结果与实际建模计算出的标准周期值进行对比,依据周期与抗侧移刚度的概念关系可以了解其布置是否合理,刚度是否太大。
         (3)确定墙肢长度和厚度。
         在剪力墙结构设计中,剪力墙结构长度要适中,设计人员应以工程实际确定墙肢长度,且墙肢长度不得超过8m。如墙肢长度大于8m,则属于超长墙肢,由于其刚度大,延性差,当高宽比小于2时,出现脆性破坏。这样会直接影响剪力墙设计的质量和安全,此时应对超长墙肢进行开洞处理(真正目的在于确保其他墙肢的安全),在墙肢间设置弱连梁(连梁的净跨度与连梁截面高度的比值宜大于5),这也是设计人员必须要关注的内容。为了保证剪力墙墙体的稳定性及施工的便捷性,且保证墙体有较好的承载力及地震时的耗能能力,剪力墙的厚度要求如下:一、二抗震等级时,普通部位剪力墙的厚度不应小于160mm;底部加强部位时不应小于200mm;三、四级抗震等级时,普通部位剪力墙的厚度不应小于140mm,底部加强部位时不应小于160mm。但墙体的厚度须与填充墙的厚度保持一致,实际工程中,设计人员结合甲方的功能要求及经济性综合确定。
         (4)配置连梁钢筋。
         高层建筑结构中,连梁具有承重的功能,设置连梁可增强结构的刚度和延性,优化结构的抗震性能。所以,在剪力墙结构设计中,必须高度重视连梁的承压计算,确保连梁弯曲破坏时不发生剪切破坏,增强结构的安全性和稳定性。钢筋配置中,工作人员应当完全依据建筑设计的标准,禁止以经验主义为基础盲目地设置纵筋,从而威胁结构安全。
         (5)剪力墙墙身钢筋分析。
         剪力墙水平和垂直方向的配筋率应在0.20%以上,该标准满足四级抗震标准,而对于一级、二级和三级抗震设计,则可根据实际适度提高配筋率,让结构配筋率在0.25%以上,从而增大建筑剪力墙结构的安全系数。
         (6)边缘构件设计。
         建筑剪力墙结构设计中,设计人员要将边缘结构设计作为设计的重点内容,在过往设计经验的基础上,保证设计的质量。有约束边缘构件的矩形截面剪力墙在承载力和综合性能方面,要明显优于无约束边缘构件剪力墙,且其最大承载力比无约束边缘构件剪力墙结构高4成左右。边缘构件主要有两种形式,一种是约束边缘构件,一种是构造边缘构件。在设计的过程中,应在充分了解工程实际的基础上,完成边缘构件设计。约束边缘构件主要应用于墙体平均轴压大于规定数值的多层建筑设计中。构造边缘构件在一二级剪力墙底部加强部位上部的普通结构、三四级及非抗震设计的高层建筑、底部加强位置和相邻上层轴压比未达到规定值的多层建筑剪力墙结构设计中较为常见。
         3结束语
         建筑结构设计的水平对建筑结构的稳定性及安全性有着不可忽视的影响。采取有效的措施不断优化建筑结构设计,能够增大建筑结构安全系数。建筑结构设计中,剪力墙结构设计的应用具有较为积极的作用。为了满足住户的个性化需求,设计人员需在设计中将剪力墙结构设计作为重点,深度考虑建筑的基本情况和设计中的关键影响要素,并制定科学的设计方案和措施,以期设计出更加科学和完善的剪力墙结构,以高水平的剪力墙结构提升建筑设计的整体水平,进而为住户打造更加舒适安全的居住空间。
         参考文献:
         [1]张晓燕.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用探析[J].工程技术研究,2019(15).
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