摘要:城市化发展进程加快,大量外地人口涌入城市,加大城市住房压力。针对于此,各个地区加强高层建筑建设,有效缓解人们的住房压力。由于高层建筑层数较高,传统建筑结构不能满足高层建筑重力要求。为此,加强对高层建筑剪力墙结构的研究,对于提升高层建筑整体质量和承载能力有着至关重要的作用。本文通过相关实例阐述高层建筑框架剪力墙结构设计要点。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构设计;要点
引言
由于人们对建筑物的需求量与日俱增,在建筑施工时选取适当的框架结构能够在保证建筑功能性质的同时提升建筑物整体美观性。但是由于高层建筑在长时间使用过程中会受到自然环境和空气状况等因素干扰,影响高层建筑稳定性,为此,进行有效的框架剪力墙结构设计显得十分关键。另外,为了扩大建筑物空间实用面积,需要在建筑室内设置分隔墙结构,而将剪力墙与分隔墙进行有效结合,确保建筑整体质量和稳定性。
一、相关实例
某高层建筑工程建设总层数为18层,其中地下室1层,地面以上为17层,建筑总长72m,总高为54m,其长度和宽度的比例为3:2,高度和宽度的比例为2:7。其主要运用剪力墙结构。在该建筑工程的施工过程中运用剪力墙结构,主要对建筑物自身具备的水平荷载力与垂直荷载力进行承受,其自身具备的高抗侧强度,主要是刚性结构体系,用来对水平侧力进行抵抗。
二、剪力墙含义
建筑物剪力墙能够在一定角度上增加建筑整体荷载能力,对保证建筑稳固性起到不可忽视的作用。目前,建筑行业在进行剪力墙结构施工时,应选取性质有效的技术方法对建筑物水平面和墙面上的钢筋柱进行浇筑处理,有效提升钢筋结构的刚度和承载能力,只有在钢筋结构刚度符合建筑施工要求的状况下,才能够进行剪力墙结构设计。为了保证建筑单位整体经济效益,需要严格控制剪力墙结构设计过程中钢筋用量,避免钢材浪费,降低资金投入量。
三、剪力墙的优点
对于建筑框架剪力墙结构来说,由于其在建筑施工时并不需要投入大量钢材料,这就在无形中降低了建筑框架剪力墙施工成本。加上框架剪力墙具有较强的刚度,使得外界对建筑物产生的荷载得到有效抑制,全面提升建筑物墙体承载能力。尤其建筑物水平方向的荷载,建筑框架剪力墙能够有效抑制水平方向的荷载。在高层建筑物中,框架剪力墙与建筑室外剪力墙有效结合,不仅仅能够增加建筑内部空间稳定性和安全性,对提升建筑物整体美观性也有着不可忽视的作用。
四、运行剪力墙结构存在的主要问题
尽管框架剪力墙在建筑施工具备诸多优势,不可否认框架剪力墙在施工过程中会因为建筑物整体结构而出现问题,影响框架剪力墙施工质量。常见的建筑剪力墙结构问题包括以下几个方面:第一,为了保证建筑剪力墙施工质量,需要在施工时使用大量混凝土材料,这就在无形中增加了剪力墙施工成本。而且过多的剪力墙会影响建筑墙面的平稳性,造成建筑墙面凹凸不平,对建筑物整体质量和美观性都有非常严重的影响。另外,建筑剪力墙还具备一定轴向压力,这种轴向压力会阻碍墙肢压力充分发挥出来,造成建筑墙体配筋率低下,严重影响建筑结构自身延性。因此,在高层建筑的结构设计中运用剪力墙结构,不仅要对剪力墙结构自身的抗侧能力进行考虑,而且还要对建筑工程的施工成本进行考虑。
五、剪力墙结构在高层建筑结构设计中的要点
在高层建筑结构的设计过程中,运用剪力墙结构,主要对以下几个方面的设计要点进行分析:
1、剪力墙结构的布置
在剪力墙结构中,其自身具备的水平地震作用力、竖向荷载力以及风荷载力主要运用钢筋混凝土剪力墙进行承担,因此,在布置剪力墙时,要能够达到建筑物自身的要求,找出结构自身的轴线,规则性的进行对称布置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在布置时,除了要对竖向承载构件进行考虑和布置外,还要对结构的对称性进行考虑,防止出现扭转效应。主要对以下几个方面进行考虑:
1.1慎重选择短肢剪力墙结构
虽然使用短肢剪力墙结构,能够对建筑进行灵活的布置,减少建筑结构自身的重量,但是其自身具有的抗震性能不强,不能很好的保证建筑自身的安全。因此,在选择该结构时,要慎重考虑选择。
1.2不能出现独立的小墙肢
在剪力墙结构布置时不能出现独立的小墙肢,因为一旦在建筑设计中出现了独立的小墙肢,则会导致建筑施工难度系数增加,因此在实际工作中,需要合理对洞口进行合并,避免使用独立的墙肢,这不仅有利于降低施工难度系数,而且对合理设置建筑剪力墙也具有积极的作用。
1.3保证剪力墙结构整体刚度力度
如果剪力墙结构刚度较大,那么其施工周期较短,地震力比较大,消耗施工材料多,不具有经济性。另外,由于地震力较大,将会导致墙肢、连梁超筋以及截面不能满足抗剪力的标准,加大截面设计的难度。因此,需要对剪力墙结构的整体刚度力度进行有效地控制,确保能够达到位移限值的要求。
2、对结构参数进行控制
为了有效的保证结构布置的科学合理性,需要对位移比、刚重比、侧向刚度比、层间位移角以及周期比等参数进行控制。其中,位移比指的是在高层建筑中,其竖向构件自身的层间位移、水平位移和本楼层平均值之间的比值。主要对结构布置自身具有的不规则性进行限值,能够防止出现大的偏心力,进而导致结构出现扭转效应。另外,位移比限制主要是将刚性楼板为基础进行确定的,在对偏心力因素进行考虑的前提下,高楼建筑中竖向构件中的位移比不能高于1.2。
3、剪力墙结构的计算和配筋
3.1剪力墙的墙身
剪力墙中包括的有竖向钢筋和水平向钢筋,在对其进行构造和计算时,要对其用量进行确定,主要对正截面中的抗弯承载力、斜截面中的抗剪承载力进行验算。剪力墙中的钢筋配置要求为:在一级、二级、三级的抗震设计中,竖向配筋率与水平配筋率不能低于0.25%;在四级、一级非抗震设计中,其配筋率不能低于0.2%。另外,剪力墙的竖向钢筋与水平钢筋之间的距离适宜在300mm左右,直径不能低于8mm。
3.2连梁
连梁是高层建筑连接剪力墙的重要结构,其两侧与剪力墙相连,因为剪力墙本身具有一定的强度和刚度,所以会对连梁产生较大的内力。为了降低连梁的内力,在对内力进行计算的过程中一般会采用刚度折减的方式,但是要控制好折减值。在受到风力以及地震的影响下,会对连梁产生较大的内力,从而影响到连梁的结构性能。所以一般会通过增大剪力墙洞口宽度、在连梁中部开水平缝等措施来降低连梁内力,以便削弱各种应力对连梁产生的破坏,提高高层建筑结构的稳定性。其折减值不能低于0.5,取值范围适宜控制在0.5~1.0。如果在对折减刚度后,建筑结构的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力不足,那么可以通过降低连梁高度、减小整体刚度的方式,来减少地震带来的影响。
结语
近年来我国建筑行业取得了较快的发展,这也有效的推动了剪力墙结构的应用。在当前高层建筑结构中,剪力墙结构应用十分普遍,因此需要在建筑结构设计过程中将剪力墙结构融入到整个设计过程中,提高建筑的整体性能及抗震性能,更充分的发挥出剪力墙结构的重要作用。而且需要加大对剪力墙研究的力度,进一步提高剪力墙结构设计水平,在满足人们对建筑的需求的同时,确保建筑整体质量的全面提升。
参考文献
[1]王孟国.建筑工程剪力墙结构设计方法分析[J].住宅与房地产.2016(36).
[2]张晨光.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].门窗.2015(03).
[3]李喜庆.对房屋剪力墙结构设计问题的思考[J].门窗.2014(01).
论文作者:游源源
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签:剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 建筑物论文; 结构设计论文; 《基层建设》2017年第16期论文;