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建筑结构设计中剪力墙结构设计难点分析

作者:未知

  【摘要】剪力墙结构和框架剪力墙结构是高层建筑中应用较为广泛的二种结构受力体系。剪力墙结构和框架剪力墙结构中的剪力墙设计对于建筑结构整体的稳定性具有至关重要的作用。一般情况下,设计师在对剪力墙结构进行设计时,应该结合自己的工作经验和相关建筑设计要求进行科学、规范的设计,合理把握剪力墙结构设计难点,使剪力墙结构设计更加具有可行性。
  【关键词】建筑结构;结构设计;剪力墙;设计难点
  随着我国科学技术和国民经济的发展进步和稳步提高,现代高层建筑正在朝着多元化的功能方向发展,人们对高层建筑结构设计也提出了更加严格的要求,普通框架已经不能满足实际的建设需要,为了提高建筑的安全性,并使建筑总高度不断突破,剪力墙结构及框架剪力墙结构被应用于建筑中,在对剪力墙结构进行设计时,需要对设计难点进行合理分析,从根本提高设计水平,使建筑质量可以满足实际的发展需要,使建筑质量不断提升。
  1、建筑结构设计中剪力墙结构设计的主要难点
  剪力墙结构及框架剪力墙结构近些年来被广泛应用于高层建筑中,这种结构体系大幅度的提高了建筑允许的最大适用高度。由于剪力墙结构及框架剪力墙结构中的剪力墙部分在整个工程造价中的占比较大,同时施工技术也比较复杂,如果不能进行科学、合理的设计,将会造成工程成本的增加,同时如果剪力墙数量或者布置不合理,还可能影响建筑物的安全性和使用舒适性[1]。在现代高层建筑的设计中,建筑物的抗震性能已经成为设计中的主要考虑因素。为了能够有较好的抗震性能,在结构设计时,应尽量使结构体系具有适宜的侧向刚度,平面布置宜简单、规则,且两个方向的侧向刚度不宜相差过大,以避免两向动力特性的过大差异。对于框架剪力墙结构,应合理控制剪力墙部分承受的地震倾覆力矩在结构总地震倾覆力矩中的占比,以及框架和剪力墙的剪力分摊比。在满足抗震要求的前提下,能有较好的经济性。
  在应用剪力墙结构或者框架剪力墙结构进行设计时,应注意两种结构体系所适用的最大建筑高度。对于剪力墙墙肢的高度和厚度要求比较严格,应按照规范要求取值,并且特别注意对底部加强区的加强处理。在框架剪力墙结构中,在规定的水平力作用下,结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值不尽相同,结构性能也有较大的差别。在结构设计的时候,应依据倾覆力矩的比值确定该结构相应的适用高度和构造措施等。确定倾覆力矩比时,应按框架和剪力墙组成的结构进行实际输入和计算。并根据计算所得的框架和剪力墙的实际倾覆力矩比例,来确定框架部分和剪力墙部分各自的抗震等级。
  剪力墙结构在高层建筑设计中,应该灵活进行运用。在实际设计时,应根据建筑的平面布置格局,在合适的位置布置剪力墙,既能满足建筑使用要求,又能保证结构的安全性。
  2、剪力墙结构设计的应用策略
  2.1合理定位剪力墙结构
  如果想从根本上提升剪力墙的安全性和稳定性,应该对剪力墙进行正确的布置,宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置,以使建筑具有适宜的侧向刚度。在剪力墙布置时应该严格遵守相关的原则和规定,应使刚心可以与质心尽量吻合。对扭矩进行控制和约束[4]。内外剪力墙应该处于垂直的状态,剪力墙的肢截面不能过于繁琐,应该保持简单、明了,满足实际的建筑需要。应避免因剪力墙布置造成的结构上、下层刚度的突变。对剪力墙上的洞口应进行结构的规则化处理,剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。洞口设置应合理,避免使墙肢刚度相差过大。剪力墙的内收和外挑距离应该控制在合理的范围内。
  2.2大墙肢处理
  对于形状比较长的剪力墙在进行设计时,一般会对其延性进行针对性的设计,避免剪力墙在进行剪切时墙体表面遭受破坏。当强度和长度都比较短时,因为受弯影响而出现的裂缝也不会很宽,可以真正发挥墙体的作用。针对剪力墙结构而言,剪力主要就是墙肢进行承受,当墙肢发生强烈的振动时,很容易对墙体造成破坏,需要采取切实有效的措施进行处理,避免质量问题的发生[5]。故此,在实际施工过程中,对于长墙肢应该开洞,再用填充墙进行砌筑,将长墙肢变成短墙肢。
  2.3墙体配筋
  在对剪力墙进行配筋时应该合理进行控制,才能从根本保证建筑结构的稳定性,为建筑企业获得更多的经济收益,剪力墙结构不仅数量繁多,涉及范围也比较宽广,在进行具体配筋时,对于不同方向的配筋应该放在不同的位置,同时需要按照最小配筋率进行计算。如果选择双向钢筋网片,保护层厚度不能超过三十厘米,避免墙体配筋出现资源浪费的问题。使剪力墙无论在任何方向,都能具有较好的抗弯性能,当前形势下剪力墙在超高层建筑中主要就是构造配筋,不过在进行配筋时,边缘构件的配筋需要按照最小的配筋率进行配筋。结合相关规定和要求,将钢筋设置于比较脆弱的部分,同时如果竖向配筋数量较多,需要及时加强抗弯强度,从根本保证剪力墙的抗震能力。
  2.4剪力墙连梁(LL)超筋的处理
  在进行剪力墙结构设计时,需要对连梁超筋进行针对性的处理,对剪力和剪压进行合理的控制,使其符合实际的设计需要,避免连梁超筋问题的出现。对剪力墙结构来说,一般在楼层三分之一高度比较容易出现连梁超筋问题,如果墙体较长,位置就会发生变化,在中部位置比较常见,如果墙段墙肢截面高度大小存在差异,连梁超筋问题也会在墙肢部分出现。剪切之所以会发生形状变化,主要就是因为受到剪力墙连梁的影响,如果剪力墙连梁尺寸不能保持统一,需要对连梁截面高度进行控制,使其更加科学、规范。对于连梁弯矩和剪力应该进行及时的调整,使剪力墻的抗震性能更加良好。如果连梁因为振动的影响,出现不同程度的皮坏,不能保证墙体结构的稳定性,需要保持墙肢的独立,同时对其应力进行深入的分析和研究,根据科学计算会得出墙肢的最大内力,在根据内力进行具体的配筋。
  结论:
  综上所述,在建筑结构设计中,剪力墙结构设计是其中比较关键的组成部分,具有非常广泛的应用空间。从设计方面来说,需要对建筑结构进行合理的布局和安排,从整体方面进行分析和评估,对建筑质量提供保证。相关设计人员应该不断更新自己的知识,拥有先进的设计理念,从多个角度考虑问题,提升剪力墙结构设计的可行性和有效性,进而促进建筑工程的发展和完善。
  参考文献:
  [1]李炎,张翰新,张力仪.高层剪力墙结构合理布置及优化设计研究[J].长江大学,2017,12(05):33-35.
  [2]周文华,张力尹,丁文琪.剪力墙结构设计原则及其在建筑结构设计中的应用研究[J].江西建材,2017(07):26-27.
  [3]赵铸,欧阳雨涵,张琳苒.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].低碳世界,2017,25(34):208-209.
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