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摘要:剪力墙结构具有施工规模大,厚度小的特点,这一特点决定了剪力墙结构的应用范围以及承载力。剪力墙结构的形状类似于板状,但与板的受力方向不同;承载力较高,与柱的受力情况类似,但是两者在其他方面有明显差异。本文就剪力墙结构的基本特性,简要讨论了其在建筑结构设计中的应用。
关键词:剪力墙;建筑;结构设计;应用
引言
剪力墙是结构设计中不可缺少的部分,在民用与工业建筑中应用广泛。结构设计时,不仅要充分发挥其承载力大、面内刚度大的优势,还要依据不同地基和抗震要求,给出科学合理的方案,使其充分发挥作用、节约成本。
一、剪力墙结构的分类
剪力墙按受力特性的不同可分为整体剪力墙、小开口剪力墙、双肢墙(多肢墙)和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙,其受力特点、计算简图和计算方法不同。虽然这几种类型的剪力墙在某些方面有很大差异,但是,计算中的力学原理基本相同,而且剪力墙结构在应用中,多数带有拐角和端柱,是一种对建筑造型适应性较强的结构构件。
二、剪力墙结构设计准则
1.层间侧向刚度的调整准则
在剪力墙结构设计中,应尽量规则对称布置,避免出现扭转不规则和凹凸不规则。为了降低建筑物本身原因造成的抗震性能低下,将地震导致的人员伤亡和财产损失降到最低,建设单位在建筑方案选型时应充分考虑到建筑造型对剪力墙布置的影响,如果楼层的抗侧力结构的受剪承载力小于相邻上一层的80%,就应调整该层的结构布置,适当增加结构构件刚度,例如增大梁高、增加剪力墙数,以使结构的整体设计满足抗震规范3.4.3条的要求。与此同时,削弱上层结构构件刚度,这样也能降低工程造价,节省工程成本,提高建设单位利益。
2.楼层间最大位移与楼层高度之比准则
在剪力墙结构设计中,应遵从楼层间最大位移与楼层高度之比满足规范要求的准则,结构计算时应时刻留意,并依据实际结果进行调整。与其它结构类型不同,剪力墙结构设计应重点考虑结构整体刚度和层间剪切变形。剪力墙作为竖向构件,在地震中需要承担水平地震力,刚度过大容易吸收过大地震力,从而导致墙体配筋率极高,难以控制成本;而刚度过小又容易在地震中倒塌。在结构设计的同时,应积极与建设单位及其它专业沟通,才能保证在既满足规范要求又节省成本的前提下,使建筑更加安全、坚固,同时造型美观。
3.剪力墙结构连梁超限的调整准则
在结构设计中,为了满足建筑布置的要求,经常会出现连梁,例如需要在一片剪力墙中间开门洞,门洞上方就形成了跨高比很小的一段梁,此时很容易出现剪力和弯矩超限的现象,从而使结构计算不通过。此时不应一味加高连梁,不但无法减小配筋,还会吸收更大地震力导致应力超限加剧,在条件允许的情况下,应适当减小此梁高度,同时增大周边构件强度,必要时减小剪力墙长度,减小连梁跨高比,使其满足结构计算要求,或将超限数值控制在一定范围内。
三、剪力墙结构优化设计的策略
1.保证施工质量
根据国家标准部门公布的各种结构设计规范和图集,建筑工程施工时应确保剪力墙结构完全按照设计图施工,不得随意减少配筋,当确实有施工难度时,应及时与设计人员沟通修改,剪力墙的钢筋绑扎和混凝土浇筑都必须“横平竖直”,构造要求必须满足规范和图集,现场项目经理和监理单位应坚守岗位,起到监督作用,施工节点应及时通知设计单位和质量检测单位验收,然后再进行后续施工,同时建设单位也应起到监督和沟通的作用,才能保证建设工程安全、平稳、有序、保质保量的完成。
2.剪力墙结构的核算和优化
在调整层高和层高比、优化剪力墙结构核算时,首要要留意层高和层高比,需求核算地震引起修建楼层位移时楼板的曲折变形和畸变。还要考虑整个建筑的扭曲。在核算高层修建时,要尽量减小变形,但不能盲目提高纵向构件的侧向刚度。调整楼板的最小剪切系数。假如底部接受地震的的破坏剪力墙倾覆力较小,为总数的40%,则设计时需要削减剪力墙数量,设计开间大的剪力墙。这样能够更好的将楼层的最小剪力墙系数操控在合理范围内,减少地震对修建物的影响,节省施工成本。
3.数量操控
剪力墙结构整体性好,刚度高,水平位移小,能最大极限地满足结构的要求。近年来,大部分建筑都挑选剪力墙结构作为其主要承重体系。但是在项目中,设计师会依据经验和实践情况对剪力墙使用方式和数量的分析与选择。其间,数量选择成为一个重要的根本准则。假如设计工程师布置过多的剪力墙,会导致剪力墙不能充分发挥其真正的功用,反而会给成本带来不必要的担负。因而,剪力墙数量的选择是工程实践中的重要准则之一。在选择数量时,应留意剖析短肢剪力墙的刚度,控制最小剪切系数,从而控制剪力墙的合理数量。
4.剪力墙连梁超限调整
在建筑使用中,剪力墙的规划要求是剪力墙的跨高比要设计在合理范围内。假如跨高比小于2.5,很容易发生剪力墙和弯矩超越规则值,即超限。因此,在剪力墙设计中,应遵守剪力墙连梁跨高比小于2.5的基本准则。但需要注意的是,剪力墙中连梁的跨高比并不是越大越好。比如:一个工程,确保了剪力墙刚度固定的准则。设计时,剪力墙连梁的跨高比为5-6。但在设计中,发现剪力或弯矩会超限。但这种挑选直接导致剪力墙的设计不符合实际需求。所采纳的措施是,当剪力墙连梁的跨高比超越5时,应挑选框架梁来调整剪力墙,以满足修建设计的根本要求。一般来说,在剪力墙结构的设计过程中要根据剪力墙连梁的超限进行调整和控制,从而使剪力墙修筑的施工顺利地进行,并使其施工的质量得到更好的保障,所以就要操控建造出资成本,实现双赢。
结束语
综上所述,虽然现阶段我国对于剪力墙设计的相关规范标准和图集已经很完善了,但是结构设计时仍需参考以往的设计成果和经验;同时剪力墙布置灵活、种类多样,结构设计时应依据具体情况进行计算和调整,对规范不可不熟也不可盲从,应在计算过程中不断优化,只有这样,才能保证结构质量,做出高水平的建筑。
参考文献
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