建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用策略 王瑞强

发表时间:2021/6/17   来源:《基层建设》2021年第7期   作者:王瑞强 韩丽丽
[导读] 摘要:现如今人们对建筑建设质量也有了新的要求,这使得建筑企业针对施工技术积极探索创新路径,在这一背景下,建筑结构设计也衍生出了新的技术方法,剪力墙结构便是其中一种。
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        摘要:现如今人们对建筑建设质量也有了新的要求,这使得建筑企业针对施工技术积极探索创新路径,在这一背景下,建筑结构设计也衍生出了新的技术方法,剪力墙结构便是其中一种。目前,建筑结构设计汇总获得了普遍运用。建筑结构设计决定了整个项目的建设质量和建筑体的使用寿命,因此,提高建筑结构设计质量成为施工建设中的重点内容。剪力墙结构具有较强的韧性和抗震能力,已经成为许多高层建筑结构设计中的必然选择。
        关键词:建筑结构;剪力墙结构;设计;应用策略
        1剪力墙结构概述
        1.1剪力墙结构的概念
        剪力墙也叫结构墙或抗震墙,属于剪力墙体,与寻常墙体相比厚度更小,但建设规模更高,一般选择混凝土板材料作为框架中的梁柱,用于承担外界压力,因此,剪力墙的整体承受能力更强,和柱子的受力能力基本相近,而且可以掌控结构的水平力。剪力墙结构是建筑物的重要支持结构,所承担的压力通常来自外界风力、地震等环境因素引发的水平荷载。剪力墙能够有效抵御外部因素带来的影响,提高建筑结构的安全性和稳定性。结合墙体开洞情况,一般可以将剪力墙划分为双肢剪力墙、多肢剪力墙、壁式框架剪力墙等。
        1.2剪力墙结构的优势
        剪力墙结构最主要的优势在于美观、稳定性强、经济性高。其中,稳定性强来源于剪力墙较强的刚度与承载力,可以有效抵御外部荷载,对于水平荷载的抵抗作用更为明显,因此,剪力墙结构设计能够有效加强建筑整体的稳定性,这也是剪力墙结构应用最主要的优势。经济性高指的是剪力墙通常会选择混凝土浇筑的施工方法,能够在保证剪力墙综合性能与作用的基础上降低钢材的用量,因此成本投入较少,这也是剪力墙结构获得广泛应用的优势之一[1]。美观性是在经济快速发展、人们对生活质量的追求越来越高的背景下对建筑建设的要求发生了转变,剪力墙结构可以将建筑内部分隔墙和承重墙有效结合,特别是隔断墙设计,能够留余更多的建筑内空间,提高使用功能的同时也提高了整体的美观性。
        1.3剪力墙结构的种类
        在剪力墙结构设计方面,为了达到建筑的使用功能要求,需要在墙体设计洞口,但这样会影响剪力墙结构的承载能力,而根据剪力墙的洞口设计,基本可以将剪力墙结构划分为以下几类:①实体剪力墙。实体剪力墙指的是结构设计中没有洞口的剪力墙,因此,这类剪力墙的稳定性和承载能力相对较强,通常不会存在质量问题。②小开口整体剪力墙。这类剪力墙设计有洞口,洞口面积一般在剪力墙整体结构的15%以内,但也会对剪力墙结构的承载能力带来影响,连梁可能会存在反弯的现象。③联肢剪力墙结构。在剪力墙中设计较大的洞口,会对剪力墙结构的整体性带来影响,导致结构截面应力较差,难以保证剪力墙的承载能力,在建筑结构设计中可能无法发挥良好的效果。④壁式框架剪力墙。这种剪力墙结构的洞口更大,剪力墙结构的整体性受影响最为明显,除梁柱外其他交接位置会出现明显的变形现象,剪力墙结构也趋近框架内力分布,剪力墙结构的设计效果不太理想。
        2建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用策略
        2.1合理设计剪力墙的位置
        首先对建筑结构的主轴位置进行确定,然后将剪力墙的位置设定在主轴方向,并以主轴为基础向其他方向进行辅助,设置双剪力墙的形式,实现不同方向剪力墙间的衔接作用,保证内部空间构建的合理性。建筑结构的设计必须保证抗震性,不得采用单向放置设计的模式,剪力墙设计中需要从两个方面对剪力墙性能控制进行分析,保证剪力墙不同方向墙体的振动周期和频率等相似,有利于促进墙体内部平衡,保证墙体内部的稳定性[2]。

同时,剪力墙截面设计中,需要以规范性和简易性为基础,剪力墙的侧体抗压能力以及内部稳定能力等远远超过建筑体的能力,这种情况下可以通过剪力墙的承载力减轻建筑的负荷,充分发挥剪力墙的作用。提升建筑的承载力同时,减少内部修筑墙体的空间,为建筑内部提供更大的结构空间。建筑剪力墙的布置中需要保证合理的间距,防止出现受力不均的情况。
        2.2科学控制剪力墙的弯矩
        剪力墙自身的抗压能力以及承载力比较强,但是平面外的承载力相对来说却比较低。导致剪力墙连接的位置可能会由于外部承载力能力差的情况导致墙体出现弯矩,这也是剪力墙比较容易出现的问题。针对这个问题首先在剪力墙设计中需要控制好弯矩。可以在剪力墙墙面连接的位置设计与剪力墙外侧的连接结构。具体的操作中可以先设计梁轴线的位置,并结合轴线的位置和方向以及剪力墙的方向,合理计算弯矩,保证设计的科学性[3]。同时,做好扶壁柱的设计工作,合理设计扶壁柱可以提升剪力墙的强度和刚度,保证剪力墙质量。如果在剪力墙设计中出现扶壁柱设计问题,需要及时更改设计,如果无法更改,必须立即采取有效的改善措施,可以通过在梁墙间设计暗柱的形式做好配筋的预估和计算,控制好弯矩。此外,也可以设计对梁端稳定构件对弯矩进行控制。
        2.3强化剪力墙的延伸处理
        建筑剪力墙设计中需要考虑可延伸性的问题,通过科学的方法和手段优化剪力墙的设计结构,保证剪力墙延伸能力符合要求。通过剪力墙结构建设形式的分析可知,剪力墙自身具有延伸性的特点,但是要想保证延伸性作用的发挥,还需要采取有效的手段,提升剪力墙结构的灵活性和使用的耐久性。剪力墙结构设计中,必须对建筑物的承载水平标准和要求进行明确,保证设计的科学性。
        2.4提升剪力墙的性能
        建筑的使用寿命一般都比较长,因此剪力墙作用发挥年限也比较久,必须保证剪力墙的强度和性能,并在墙体结构设计中重点加强剪力墙的设计,保证符合施工标准要求,防止剪力墙结构在长时间的使用中出现质量问题。剪力墙结构设计中必须对可能导致墙体受到影响的因素进行分析,有利于对墙体使用风险的预防[4],保证剪力墙结构价值的凸显。剪力墙结构的性能以及强度容易受到配筋率的影响,因此需要对剪力墙横纵向的配筋率进行分析,通过配筋率的科学计算和设计,保证剪力墙的稳定性和安全性[4]。除了剪力墙的配筋率外,还需要做好剪力墙边缘位置的设计和控制,严格按照剪力墙施工标准做好墙体边缘的设计,提升剪力墙质量,促进建筑工程的健康发展。
        2.5合理控制剪力墙厚度
        建筑墙体设计工作开展中,需要保证建筑墙体的厚度满足建筑标准,提升剪力墙的承载能力,有效预防墙体结构损坏,实现对剪力墙墙体寿命的延伸,并强调剪力墙质量的安全性。建筑剪力墙结构设计中,还需要剪力墙厚度与规划要求相符,结合具体施工情况,可以适当在剪力墙中设置一些构件,做好建筑剪力墙的支撑作用,使剪力墙结构质量能够与建筑规划要求相符。
        总体来看,在进行建筑结构设计时,需要从多方面进行综合性考虑,不仅要提升建筑整体的稳定性,同时还需要借助现代化技术的优势,使得最终建筑设计能更好地满足人民居住需求。在今后工作中,相关人员需要不断研究,结合具体工作需求,充分发挥剪力墙结构设计优势,有效提升建筑工程质量。
        参考文献:
        [1]兰旭博.跃层剪力墙结构的抗震性能分析[J].价值工程,2019,38(32):160-162.
        [2]马朝燕.建筑工程中框架剪力墙结构建筑施工技术分析[J].建材与装饰,2019(32):36-37.
        [3]周益宇.高层建筑混凝土结构方案设计与优化[J].城市建设理论研究(电子版),2019(32):40.
        [4]李晨,程健,蔡东阳.浅析PC装配式剪力墙体系深化设计要点[J].浙江建筑,2019,36(05):28-33.
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