剪力墙结构在建筑结构设计的应用

发?#38469;?#38388;:2019-06-13 15:06作者:王会晶阅读:

摘要:建筑工程项目施工建设过程中所应用的剪力墙结构,实际上就?#22681;?#21407;建筑框架结构利用性能良好的钢筋混凝土墙板对其替代,并以此来承担建筑物荷载,这有利于对 建筑结构 水平力产
  建筑工程项目施工建设过程中所应用的剪力墙结构,实际上就?#22681;?#21407;建筑框架结构利用性能良好的钢筋混凝土墙板对其替代,并以此来承担建筑物荷载,这有利于对建筑结构水平力产生制约作用。简单而言,即利用钢筋混凝土材料制成的墙板替代原建筑水平、竖向荷载的墙体。从应用效果来看,无论是?#38469;?#24615;,还是经济性,剪力墙都有巨大的优势。在实践中,为了能够?#34892;?#33410;省建筑成?#23601;度耄?#37319;用剪力墙结构能够?#34892;?#24212;用于高层建筑工程项目,如果某建筑项目中应用的剪力墙过多,则剪力墙与筒体之间就会汇合在一起。值得一提的是,虽然我国建筑领域大量使用了剪力墙,但建筑墙体无法全部利用该种结构,以免会对建筑质量造成影响。
 
  1.建筑中的剪力墙结构
 
  严格意义上来讲,剪力墙又被称为抗震墙或结构墙,其中,主要部分是钢筋混凝土。在建筑结构设计过程中,采用剪力墙结构能够抵抗自重、使用荷载以及风荷载和地震力造成的水平及竖向力荷载。就高层剪力墙而言,其主要是以剪力墙结构作为主承受结构,支撑水平和竖向上的荷载和压力。
 
  2.设计原则分析
 
  在建筑尤其是高层建筑住宅结构设计过程中,剪力墙是必不可少的部分,该种结构具有抗侧刚度大、施工操作方便简单等优势。从剪力墙本身结构来看,其刚度相对较大,小震范围内可保持一定的弹性;如果震作用相对较大,则连梁耗能以后就会?#34892;?#21560;收地震剪力,然后屈服,在塑性铰的作用下使其协调变形,从而降低剪力墙结构刚度,地震作用也因此而减小。在结构优化设计过程中刚度较大时,地震抵抗能力就会越强。在实践中可以看到,剪力墙无限增加,虽然可以增强结构刚度,但是也会增加自身的质量,进而使地震作用扩大化。在这?#26234;?#20917;下,建筑工程项目施工建设费用和成本就会大幅度提升。因此,剪力墙结构经济性与刚度关系的处理是提高设计质量的关键所在。具体而言,在结构墙建设以及布设过程中,平面上的各个方向应当保持均匀,而且竖向上的构件切忌中断;查看剪力墙结构试算结果,使结构的位?#24179;墙?#36817;规范限制,充分发挥剪力墙的抗侧向刚度;核查计算结果,应当能够?#34892;?#28385;足周期要求以及规范位移要求,其核查底部的剪力值应当处在合理范围之内。上述操作的主要目的在于达到结构刚度合?#30465;?#24037;程造价合理的目的。
 
  3.剪力墙结构的布置
 
  建筑剪力墙结构设计的过程中,首先应当满足基础要求,尽可能地减少该种结构的应用数量,对其长度进行严格控制,并尽可能地使其满足平面以及竖向上的规则。同时,还要适量减少边缘构件的应用量,然后通过优化布设数量相对较少的建筑剪力墙,却获得了满足规范要求的抗侧以及抗扭刚度。在布设剪力墙结构时,其基本步骤是:①中部弱,四周弱。在剪力墙结构布设中,应当最大限度地在外围护墙布设,其结构位置尽量少用剪力墙布设,以此提高高层建筑主体抗扭刚度。②刚度沿高度均匀变化。墙厚应当按照建筑高度均匀变化,并且对其轴压比进行严格控制,最大限度地减少刚度突变(高度方向上的变化)。实践中,为了能够?#34892;?#28385;足建筑底部位置的剪力抵抗客观要求,提升墙体的抗震性和稳定性,在底部位置需?#23454;?#21152;大墙体的厚度。③多采用L、T以及十?#20013;?#31561;类型的墙肢。在剪力墙布设的过程中,应当充分考虑其连续转折,优化布设小墙垛,以免对边缘构件造成不利影响。④各墙肢轴压比宜相近。在计算竖向荷载以后,确保墙肢轴压比值接近,规范规定的轴压比限值相差不大,减小地震力和自重。⑤整体布设剪力墙结构。在布设施工过程中,应当保持连续性,使剪力墙形成一个完整的体?#25285;?#22686;强结构抗侧刚度。⑥梁、板优化布设。在布设楼层梁时,应确保梁传力路径明确、简洁,应尽可能地避免出现多重传递等现象。总而言之,合理、完整剪力墙布置应当多布置外围墙,剪力墙间必须有梁贯通,结合平面图,使建筑需求与结构构件结合在一起。
 
  4.剪力墙结构分析
 
  4.1试算分析
 
  以典型建筑平面标准层为基准,建立一个初步的模型,根据层高和层数进行简单组装,不考虑地震作用先计算荷载,然后将墙肢轴压比计算出来,使各墙肢轴压比值达标,然后将剪力墙的厚度估算出来。同时,通过优整轴压比?#25285;?#23545;剪力墙长度、墙体厚度和建筑混凝土强度等级进行?#23454;?#35843;整。
 
  4.2计算调整
 
  在试算模型的基础上,调整模型使层间位?#24179;?#28385;足规范要求。如果局部刚度偏弱,则可以通过局部增设剪力墙和加大墙厚的方式来解决。如果周期比以及位移比等无法?#34892;?#28385;足要求,则应将剪力墙周边改成框架梁,并?#23454;?#25552;高连梁的高度,从而使结构的外围刚度得以增强;减少剪力墙中部位置的布置量,使连梁高度降低,从而?#34892;?#24310;长剪力墙的平动周期,使位移比、周期比得以优化调整;对结构振型曲线进行?#23454;?#35843;整,?#33539;?#20301;移最大点,?#23454;?#36827;行结构加强。
 
  5.计算中存在问题的处理方式
 
  在实践中可以看到,采用连梁加高方式进行处理的效果并不理想。因此,我?#24378;?#20197;采用洞口宽度扩大、?#33322;?#38754;减小等方式,?#34892;?#22686;大剪力墙连梁跨高比,使其所承担的地震力得以转移。如果梁的调整比较困难,则可降?#22303;和?#21098;刚度,然后对其进行?#23454;?#35843;整。通过小墙垛消除等方式,可以?#34892;?#36991;免超筋、计算失真等现象出现。短肢剪力墙数量在剪力墙总数量中不宜过多,以免因局部结构构件承受地震力破坏屈服后,导致二道防线无法发挥其作用。
 
  6结束语
 
  建筑剪力墙结构由于其具有的优点,目前,在高层建筑结构设计中得到了较为广泛的应用。作为设计人?#20445;?#24212;该了解剪力墙结构的相关理论,遵循结构设计基本原则,准确把握设计要点。只有这样,才能?#34892;?#21457;挥建筑剪力墙的作用。
 
  参考文献
 
  [1]曹鹤.基于绿色建筑的高层剪力墙结构优化设计[J].长安大学,2015(05).
 
  [2]冯中伟,刘宜丰.高层剪力墙住宅结构优化设计[J].建筑结构,2010,40(09).
 
  [3]李飞林.房屋建筑框架剪力墙结构主体工程的施工?#38469;?#25506;究[J].河南建材,2016(09).

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