民用建筑结构设计中短肢剪力墙技术的应用 代雪梅

发表时间:2021/6/23   来源:《基层建设》2021年第8期   作者:代雪梅
[导读] 摘要:高层住宅的广泛应用可以有效缓解用地矛盾,最大程度利用空间,因此,民用建筑是当前主流的居住建筑形式。
        上海联创设计集团股份有限公司  湖北武汉  430000
        摘要:高层住宅的广泛应用可以有效缓解用地矛盾,最大程度利用空间,因此,民用建筑是当前主流的居住建筑形式。在高层民用建筑工程中,短肢剪力墙是非常普遍的结构形式,因为在实际工程中具有较好的经济性以及结构稳定性的特点,是民用建筑安全性的重要措施和保障。民用建筑短肢剪力墙技术,具有较大的作业难度,对施工人员的综合素质要求较高。本文围绕着短肢剪力墙结构,分析其在民用建筑项目工程建设中的应用策略,并且提出一些具有一定参考价值的建议。
        关键词:民用建筑;结构设计;短肢剪力墙
        引言
        随着人们对多样化民用建筑的需求不断提高,传统的框架结构和剪力墙结构已经不能满足人们的要求。单一的结构模式各有利弊,这要求设计人员采取更加合适的平面布置,在既满足结构安全的前提下,也能够很好的利用建筑的空间结构。为了满足这一要求,设计人员科学地引用了短肢剪力墙作为民用建筑结构的主要形式利用在工程实例当中,在一定层面上推动了现代民用建筑结构的发展,但在某些方面还略显不足,针对短肢剪力墙应用的研究还比较匮乏,没有足够支撑其体系的庞大实验数据。还需要通过更多的实验结果、工程实例来论证,促进理论与实际工程进一步提升,从而为我国建设出更多高品质民用建筑。
        1短肢剪力墙的主要结构特点
        短肢剪力墙名称中的“短肢”,主要指通常2米左右的肢长。根据形状特点可以将短肢剪力墙划分为丁型、L型、T型以及乙型等多种结构形式。如果剪力墙墙肢的截面高度与墙肢宽度的比值小于4,剪力墙会形成类似于柱的结构,这种结构并非呈现为传统意义的方形或者是矩形,因此在施工作业中将这种墙体称为异形柱。当异形柱与连梁之间互相连接,形成的框架结构就被称为异形柱框架。民用建筑由于自身需要抵抗侧力位移的原因,不能全部使用异形柱结构,还需要适当地使用短肢的剪力墙,因为短肢剪力墙具有较高的稳固性特征,结构安全性能也更好。因为短肢剪力墙具有受力分布均匀的特点,进行平面结构的分布设计时可考虑使用在墙体转角处,这样连梁能够将短肢剪力墙联系为受力均匀、结构紧密的整体。在没有短肢剪力墙分布的部位,较多使用填充墙。转角处的短肢剪力墙能够承受较大的刚度以及荷载。在分隔墙位置布置的竖向构件,对建筑整体的使用功能不会造成较大的影响。短肢剪力墙适用性强,可根据建筑的实际需求,灵活地对位置和数量进行设计布置,同时尺寸也可以根据建筑平面结构的实际需求适当地调整,最终可根据建筑结构的整体抗侧力要求确定。同时剪力墙的具体尺寸以及位置,能对层间结构的刚度中心具有一定的调整作用。短肢剪力墙的结构布置具有较强的灵活性,选择方案较多,因此能够容易满足民用建筑住宅的各种性能要求。在短肢剪力墙结构设计时,可在同一平面布置多种连梁和剪力墙,这样可以加强建筑整体结构隐蔽性的特点,也能使建筑平面更美观性。在实际工程中,根据减缓侧向位移的设计目标,需要对民用建筑竖向结构区域进行重新划分,合理利用短肢剪力墙能够有效提升建筑结构的整体性能。
        2民用建筑结构中短肢剪力墙的设计布置原则
        首先在整个民用建筑结构中,短肢墙的数量应该适中,过多的短肢墙会不满足抗震的基本要求,要在满足抗侧力和竖向荷载的要求下,综合考虑做出合理布置。其次,均匀性是另一个重要因素,只有短肢墙的布置尽量均匀才能做到轴向应力不相差悬殊,可以很好地支撑起楼盖。再次,在设计短肢剪力墙时,应该做到尽量地拉直,对齐,使其与相应连梁一同构成比较整齐、能够一同抵抗侧向力的组合结构。除此以外,对于有抗震要求或者风力较大的要求,应该在平面外边缘以及角点处布置必要的短肢墙,达到局部稳定以及保证完整性和满足平面刚度的要求。最后,不能设置过厚的墙肢,尽量保证不会比间隔墙厚或者薄,使之稳定性较好且施工难度小。


        3民用建筑结构设计中短肢剪力墙技术的应用
        短肢剪力墙的分布主要在内部分隔墙的交界处,由于主要承担抗侧向力的任务,应该设计适当大小和数量的墙肢来满足结构的需要,通过布置一系列连系梁来构成一个整体结构。因为短肢剪力墙会带来抗震性能差的不足,故合理的布置与设计显得尤为重要,可概述为以下几个特点:第一,之所以运用短肢剪力墙就是要发挥其能够充分利用空间的特点,能够较好的满足建筑功能的需求,解决了平面布置与建筑相冲突的矛盾,优化了结构的设计,提高了用户满意度与经济使用价值。第二,在具体建筑设计中,由于设计灵活性较大,可以选取不同的短肢剪力墙设计方案,进行多种布置,根据不同的布置来完成不同的空间需求,更好的完成竖向承载、支撑楼盖的效果。第三,在短肢剪力墙的计算中,会出现较大的反弯点,使其类似于一个异形柱,将会承担较大的剪力和轴向力。因此在计算中需要考虑不同荷载情况下的极限情况,例如进行偏心受压、偏心受拉以及斜截面受剪和轴心受压等不同受力模式下的验算。当此片短肢剪力墙上受到集中作用力时,还应该进行局部受压验算,通过一系列构造要求来使短肢剪力墙达到抗震承载力的要求。第四,运用短肢剪力墙可在一定程度上减少剪力墙整体数量的使用,但是过多短肢墙会对抗震有着不利影响,避免布置剪力墙于结构的两端或者外边缘,在抗震验算中,地震的扭转效应会使短肢剪力墙的翘曲变形变得更加突出。导致结构形成危险破坏,可利用有效的构造设计来对局部进行加强,使其抗震性能有所改善。第五,本身短肢剪力墙可以使用自重比较轻的建筑材料,保证其承载能力达到要求后,使用的钢筋量有所减少,提高其经济效益。
        4短肢剪力墙的设计发展趋势
        4.1对于短肢剪力墙的数量进行科学的设置
        对于短肢剪力墙结构的数量设计,要以国家现行的规范作为指导依据,并在实际工程实践中总结一般经验,通过概念设计和软件计算相结合的方式对短肢剪力墙的数量进行精准计算,应准确确定每部分剪力墙的何时长度,在刚度合理水平下,要同时关注结构的柔性程度,避免过于柔性,影响其抗侧力要求。优化其水平布置,使短肢剪力墙与一般普通剪力墙在一定程度上形成稳定整体,协同工作,达到较好的抗震性能。
        4.2完善短肢剪力墙平面布局
        在对剪力墙进行平面布置的时候,要遵循剪力墙的布置均匀性,设置在合理的位置,避免集中或者分散,合理考虑短肢剪力墙的刚度以及其重心位置,保证匀称结构不易发生变形。考虑到结构的扭转问题,需要控制结构的扭转现象,对于各条轴线,尽量使其水平抗侧构件均匀对称分布。同时也要考虑到高度对于整体结构的影响,若有A级高度,则需要考虑偶然偏心现象,控制层间位移和最大水平位移就起到关键决定因素。这里可以采用SATWE分析软件进行短肢剪力墙的仿真分析,设计效率大大提高。最后应考虑到剪力墙的轴压比,应该依据相关规范进行设计与计算,得到安全墙厚。
        结束语
        综上所述,在实际工程设计中,为了进一步强化剪力墙结构设计,就必须对剪力墙结构设计要点进行综合分析,根据分析论证对结构受力进行计算,以此科学配筋,合理布置剪力墙结构,加强剪力墙连梁设计,从而使结构的稳固性得以提高,达到设计规范的要求,促进我国建筑设计水平的发展。
        参考文献:
        [1]朱恺,杨召波.民用建筑结构设计中短肢剪力墙技术的应用[J].砖瓦,2020(07):98+100.
        [2]褚衍举.短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的应用研究[J].江西建材,2015(14):27+29.
        [3]杨平.短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的技术要点[J].江西建材,2014(13):28.
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