建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析吴铭禧

建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析吴铭禧

广东博亚建筑设计有限公司

摘要:随着我国科技的迅猛发展,高层建筑、地下商场与车库等建筑越来越多,人们对建筑空间使用的要求也越来越高,为了满足人们的需求,剪力墙结构设计的应用已越来越普遍。剪力墙自身也有许多优点,如成本低廉,强度与刚度高,结构性能好等,能满足不同的建筑对强度与稳定的要求。

关键词:建筑结构设计;剪力墙;结构设计

引言

随着我国科技发展的突飞猛进,人们对建筑物的安全要求越来越高,而剪力墙的应用解决了人们对强度、刚度与抗震能力的要求。在不同建筑中,剪力墙的布置与性能特点也会有所不同,因此在进行建筑物设计施工时,要进行地质情况的实地的考察与研究,同时对建筑物结构特点仔细分析,以满足建筑的安全性、稳定性与经济性。

一、剪力墙结构设计所遵循的基本原则

1.1避免剪力墙与平面外梁搭接

剪力墙结构有一个突出特点就是其平面内刚度与承载力较大,而平面外刚度与承载力相对较小。若剪力墙与平面外的梁相互连接,墙肢平面外就容易出现弯矩现象。在平常设计中,设计人员并不会对平面外承载力与刚度进行验算,为了避免弯矩现象的发生,在结构设计时要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接,在无法避免的情况下也要严格按照相关规定采取相应的防范措施,保证剪力墙与平面外能搭接安全。

1.2调整连梁超限相关原则

在剪力墙结构设计中,连梁跨高比应大于或等于2.5,而采用跨高比低于2.5的连梁,在设计过程中容易造成剪力墙的弯矩现象,严重超出限值。对跨高比高于或等于5的连梁,在结构设计环节,要以框架梁为依据,不能随意折减其连梁的刚度。当跨高比处于5~6之间时,必须对连梁刚度进行折减,避免出现剪力超出限制或连梁出现弯矩等现象。在实际建筑结构设计中,建筑企业必须合理利用该明文规定,增强建筑物的安全性与可靠性,为建筑企业带来更多的经济效益与社会效益。

1.3以主轴为中心,向四周延伸

在对剪力墙进行结构设计时,要以主轴方向作为中心,双向甚至多向的向四周延伸,尽可能将各个方向的剪力墙相互连接在一起,在连接过程中还要避免这些剪力墙出现拉通对直现象;在对剪力墙的抗震性进行结构设计时,应使两个方向的侧向刚度尽可能接近,而对墙肢进行结构设计时,在符合规定的基础上,操作要尽可能简单易行。对高层建筑来说,在进行剪力墙的结构设计时,要以主轴方向作为中心,双向甚至多向的向四周延伸,尤其是在对墙肢的抗震性进行设计时,要尽量避免设计单方向有墙的模式,保证设计出的剪力墙能具有安全可靠的工作性能。剪力墙的分布不是随意的,应保证数量相当与均匀。若配置的剪力墙过多,会导致墙体得不到充分合理的利用,增大其抗侧力刚度,增大震力及自身的重力,影响剪力墙的正常工作;若配置的剪力墙过少,由于数量不足会导致墙体的抗侧力刚度过小,同样会增加剪力墙的正常性能。

二、剪力墙结构设计中容易出现的问题分析

在实际设计过程中,设计剪力墙结构的侧向刚度不能太大,对底层剪力墙设计厚度要求为:在对抗震进行设计时,筒体与一般的剪力墙承所受的第一振型底部的地震倾覆力矩是不允许小于总底部地震的倾覆力矩的50%。对短肢剪力墙较多的结构中,不少设计人员会将较短的墙段画成约束边缘构件或构造边缘构件,并把计算所需要的纵向钢筋均匀的配置于整个墙段内,但这样很不妥,因为配置于墙肢中及轴附近的钢筋不能发挥其作用,因此其纵向的钢筋必须向着墙肢端部来集中,可打印出剪力墙边缘构件配筋的计算结果来加以复核。抗震墙的墙肢长度应不超过墙厚的3倍时,要按柱的设计要求来进行设计,箍筋必须沿全高进行加密与SATWE等的程序在计算时,都要按照该条规定进行办理。如墙厚为200mm与墙肢的长度为600~800mm,此时墙肢的长度虽然为墙厚的3~4倍,但还是应按柱来配筋。某些设计人员在电算总信息里输入的配筋率为0.30%,剪力墙的竖向与横向分布筋也不需要过大,若墙厚为200或250mm,纵与横向的分布筋都配Φ12@200双排(配筋率达0.565%~0.452%)就没有必要,但其钢筋间距应不大于200mm,以此来防止剪力墙的开裂处。

三、剪力墙结构设计在建筑设计中的应用

3.1剪力墙厚度的确定

由于剪力墙结构的宽度与长度尺寸较大,可按双向受力结构及柱形受力结构等特性来进行设计。根据我国所制定的抗震规定,在剪力墙结构当中需要加强墙体的厚度,针对厚度的选取应结合建筑楼层高度来进行确定。

3.2对剪力墙进行合理定位

(1)若在建筑的设计中牵涉到弧形、圆形或多边的平面结构,可将剪力墙设计为环形或沿着径向的位置设置剪力墙。

(2)在设计中若呈Y型结构,需根据建筑自身的三个轴线的分布方向进行剪力墙的设置。

(3)在结构的设计中若呈现出T型或矩形等平面结构,就需沿着自身结构的两个轴线的方向进行设计。

在进行剪力墙结构的设计过程中要保证结构的对称与均匀,将整体结构中的质量核心与刚度中心进行重合设置,以保证建立的墙体不会产生扭矩。在建筑结构设计过程中,要保证剪力墙的墙肢的设置能满足规则,并遵循建筑结构设计简单的原则。

3.3剪力墙墙肢长度的确定

墙肢长度是指整个剪力墙的截面高度,此参数的确定对保证剪力墙结构稳定性与外观的协调性有着巨大作用。剪力墙墙肢长度需控制在八米内,而在剪力墙结构中为了进一步确保墙体构造的延伸性,合理避免外力对墙体的损坏,还可将宽度与高度比例相差较大的部分采取弯曲设计的形式,设计成延伸性的剪力墙,避免弯曲对墙体造成的损害。但在实践设计中部分建筑的墙体长度较大,为了进一步确保剪力墙的墙体宽度与高度之间的比值,需采取开洞的方式,将墙体分隔成为连续、均匀、长度较小的连续肢墙,针对其开洞的设计应采取弯矩约束较小的弱连梁的设计形式,来增强墙体的结构稳定性与刚性。

3.4处理剪力墙中存在的连梁超筋现象

在剪力墙结构中,较容易出现连梁超筋的现象,主要表现是墙体整体的剪力与设计过程中对剪压比规定的数值要求不相符。在墙体中出现连梁超筋的现象,主要由于剪力墙整体结构的高度,位于建筑整体结构高度的三分之一处。若在平面结构中,墙体较长,就会较容易出现连梁超筋的现象。在出现连梁超筋时,墙体会发生严重剪切变形。若是墙体中较容易出现连梁超筋现象的部位时,可采用铰链的形式进行处理。

结束语

在当前社会发展中,剪力墙应用在不断增加,其在设计中的缺陷与问题将成为制约其发展的主要因素。在剪力墙布置中,洞口宜上下对齐使之受力明确,尽量避免出现错洞与叠合洞口,应采用科学技术手段进行计算分析。在设计与优化过程中,应从多个方向入手,提高设计质量,加强安全措施,确保建筑物安全。

参考文献

[1]赵宇.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].科技传播,2012.

[2]邓霁.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].中华民居(下旬刊),2012.

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