摘要：剪力墙结构是保证和提高建筑稳定性的重要基础, 其由于抗震性能较好、抗侧刚度较大、稳定性较好等优势, 成为当前建设结构设计中使用的最为广泛的结构形式。本文将基于剪力墙结构的优势, 分析其在建筑结构设计中的应用及优化措施, 希望能够提升剪力墙的整体性能, 提高建筑的稳定性。
关键词：剪力墙结构; 建筑结构设计; 优势; 应用;
1 剪力墙主要类型与受力特点
1.1 按不同的墙肢截面长宽比分类
(1) 比值小于3时, 为异形柱。
(2) 比值在3~5范围内时, 为小墙肢短肢剪力墙。
(3) 比值在5~8范围内时, 为短肢剪力墙。
(4) 比值大于8时, 为普通剪力墙。
1.2 按实际开洞情况分类
(1) 当不开洞或实际开洞面积在15%以内时, 属整截面剪力墙, 其受力特点和悬臂墙类似, 变形主要为弯曲型。
(2) 当开洞面积在15%以上, 但依然较小时, 属整体小开口剪力墙, 其受力特点为:从弯矩图上看, 其连系梁部位有突变, 但高度上并未出现较多反弯点, 且其变形主要为弯曲型。
(3) 当开洞面积较大, 且洞口按列的形式进行布置时, 属双肢剪力墙、多肢剪力墙, 其受力特点和整体小开口剪力墙类似。
(4) 当开洞面积较大, 且连梁线刚度超过墙肢时, 属壁式框架, 其受力特点为从柱弯矩图上看, 在部分楼层位置存在突变, 同时反弯点数量较大, 变形主要为剪切型[1]。
2 剪力墙结构的设计原则
2.1 避免与平面外的梁连接
剪力墙的墙体应当尽量避免与平面外的梁相连接, 因为在同一个平面的剪力墙, 所承受的压力和刚度较大, 而处于不同平面的剪力墙, 所承受的压力和刚度就较小一些, 当剪力墙与平面外的梁相连时, 剪力墙会承受较大的力和刚度, 会出现墙肢由于压力导致在平面外弯矩的现象。尽量避免剪力墙与平面外的梁连接, 可以减小剪力墙所承受的压力, 增强剪力墙的稳定性和坚固性。剪力墙中的连梁可以平衡起墙肢的水平负荷力, 改善墙肢的受力情况, 影响整个建筑结构的受力情况, 对连梁的设计中要严格遵守设计要求, 降低连梁结构的刚度和高度, 并适当的提高剪力墙的跨度, 才能最大程度的降低墙体结构的刚度, 提升墙体的抗震能力。
2.2 明确墙体结构所承受的力
在剪力墙结构设计中要对剪力墙进行全面、准确的受力分析, 对在受力分析得到的数据进行归纳、整合, 进而得出整个墙体荷载分析的具体数据。对墙体结构进行受力分析时, 应当注意既要分析墙体的水平方向所要承受的承载力, 又要分析墙体的垂直方向所要承受的力, 进而对墙体所受到的整体的力进行具体分析, 明确墙体结构所承受的力, 保证墙体符合质量标准, 并达到理想的使用效果。
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2.3 剪力系数应当达到最小
剪力系数过大, 会导致墙体所要承受的房屋的压力过大, 会减小墙体的抗震性能, 影响墙体的安全性和稳固性。因此在建筑工程设计中, 应当对剪力墙的结构进行合理的设计, 合理的应用剪力墙的结构, 减小楼层之间的剪力系数, 才可以减少剪力墙的数量, 提高剪力墙的质量。在剪力墙设计中要保证墙体结构具有一定的延伸性, 确保剪力墙的高度和宽度成一定的比例, 提升建筑墙体的稳定性和刚性。
3 剪力墙结构的优化措施
3.1 墙体配筋的优化
为满足墙体的强度和稳定性要求, 需要加入钢筋, 但还需减轻自重, 降低造价, 所以墙体的配筋量是建筑设计人员需要仔细考量的值, 一般将配筋量设计为最小值。通常情况, 剪力墙结构中墙体配筋的布置是水平钢筋外侧和竖向钢筋内侧的形式, 配筋采用双向钢筋网片形式。
3.2 短肢墙的使用
《高规》规定, 短肢剪力墙, 是指各肢横截面高度与厚度之比介于4和8之间的剪力墙, 其截面厚度不大于300mm。短肢墙的肢厚比较小, 在建筑结构的设计过程中有利于大开间的布局, 短肢墙的使用也能够缩小建筑公摊的面积, 扩大室内空间。在高层建筑工程项目结构设计中, 有效调节和使用短肢墙有利于建筑建设性价比的提升。
3.3 加大约束边缘构件
在建筑结构设计中, 本着充分发挥剪力墙结构的承重作用原则, 设计人员在设置约束边缘构件时, 可以选择约束边缘构件也可以选择无约束边缘构件。根据工程建设的实际情况, 依据设置约束边缘构件的规范要求, 在符合设计原则的基础上, 加大边缘构件的长度及其体积配箍率。
3.4 墙体厚度均匀变化
剪力墙结构墙体厚度一般按照结构的侧向刚度来控制, 同时还需考虑轴压比。墙体厚度变化不需太频繁, 为防止出现刚度突变, 应采取阶段变化的设计方法, 底部加强层及地下室采用同一截面厚度, 地上部分在加强层处或每10层左右变一次, 变化范围控制在50~100mm, 确保其均匀变化。墙体截面变化最好错开混凝土等级变化, 确保混凝土的等级和强度的变化不在同一楼层同时发生。墙体厚度的均匀变化有助于建筑结构的稳定性。
3.5 合理的连梁钢筋率
连梁是连接墙肢和墙肢的梁, 是建筑的主要承重构件。为保证剪力墙具有足够的刚度和强度, 连梁的设计应严格按照相关标准, 进行承压计算, 设置连梁的配筋率。在确保承压的同时, 还需考虑地震抗震指标的要求, 也就是在一般地震作用下, 建筑物不损坏, 罕见地震时, 不致倒塌。因此, 根据强剪弱弯的原则, 设计中, 连梁的屈服要早于墙肢的屈服, 而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。
4 结论
综上所述, 剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用时, 应当根据建筑设计的实际情况来决定, 避免盲目使用剪力墙结构。在剪力墙结构设计中要在其发展的基础上对剪力墙结构不断的改进和创新, 加强对剪力墙结构的研究和应用, 使剪力墙结构能够在最大程度上发挥其在建筑设计中的作用, 进而不断的创造出更加优质的建筑, 适应新时代社会发展的需求, 为社会的经济发展添砖加瓦、再创佳绩!
参考文献
[1]杨如意.浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].河南建材, 2018 (02) :32-33.
[2]闭璐娜, 韦喆.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探究[J].中国住宅设施, 2017 (12) :8-9.
[3]邓乾.建筑结构设计中剪力墙结构的应用和优化设计探讨[J].江西建材, 2017 (03) :49.
论文作者:田学付
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/17
标签：剪力墙论文; 墙体论文; 结构论文; 结构设计论文; 刚度论文; 建筑论文; 开洞论文; 《基层建设》2019年第6期论文;