建筑剪力墙结构设计优化策略探讨

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  [摘 要]进入21世纪以来,在社会经济稳健发展的背景下,我国建筑企业得到了快速的发展。从建筑工程建设角度来看,建筑剪力墙结构设计是新型建筑设计尤为重要的一个环节。施工单位要依据建筑工程背景及结构设计要求,对剪力墙进行合理设置,保障建筑工程的性能及质量。本文主要从剪力墙结构的概念入手,并结合实例对建筑结构中剪力墙结构的具体应用及优化设计进行分析,仅供参考。
  [关键词]建筑;剪力墙结构;设计;措施
  中图分类号:TH127 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)10-0128-01
  1 导言
  剪力墙体侧移小、抗侧刚度大、抗震性能良好,越来越引起建筑界的关注,尤其对于高层住宅、公寓及旅馆的设计,常常运用剪力墙结构有效地将承重墙及分隔墙融为一体,节省了空间成本及经济成本。建筑设计是保证建筑工程质量的关键环节,其中建筑剪力墙结构设计细节较多,需遵循一定的设计思路,才能够确保设计的优化及完善,进而才能够使设计应用的价值得到有效体现。
  2 剪力墙结构概述
  2.1 剪力墙结构
  建筑结构主要指在房屋建筑中,由一定数量的构件连接成的,且能够承受一定荷载空间的体系,根据施工方法的不同,可将建筑结构分为混合结构、剪力墙结构、框架结构。其中,剪力墙在建筑中的主要作用在于承受因风荷载或地震作用引起的水平荷载,防止建筑结构遭到剪切破坏,可有效保障房屋及构筑物的牢固性。具体而言,剪力墙结构就是通过钢筋混凝土墙板来承受垂直和水平方向力的结构,在剪力墙结构的设计过程中,施工单位可将原来建筑物框架中的梁柱替换成钢筋混凝土墙板,有效承受来自垂直和水平方向的各类荷载,从而对建筑结构所产生的水平力进行有效控制。简单地说,剪力墙结构主要是指垂直方向的钢筋混凝土墙板,建筑物的水平方向依然是用钢筋混凝土的大楼板搭载在墙上的,这种结构形式即为剪力墙结构。
  2.2 剪力墙结构设计样式
  剪力墙的结构设计样式比较多,近年来,应用比较普遍的有壁式框架、整体剪力墙和联肢墙:(1)壁式框架。联肢墙中,对该样式剪力墙应用比较多,因洞口过大,墙肢刚度不足,而连梁风度比较强。该背景下,剪力墙的受力与框架结构类似。但是,它与框架结构中的梁柱仍然存在很大的差别,厚度不足。可在上框剪结构中,单独设置壁式框架剪力墙,并采用其他部分墙体作为辅助。该种墙体形式在当前房屋建筑中极具适用性。(2)整体剪力墙。整体剪力墙中的洞口数量很少,是建筑工程结构设计中的关键内容。具体设计工作中,可对洞口忽略不计。其在现代建筑工程中不可或缺,主要用以对建筑工程进行有效支撑。(3)联肢墙。联肢墙上的洞口通常是一排或多排,洞口尺寸很大,连梁是主要的受力承担主体。作为特殊剪力墙,其由多组连梁共同连接。而且,相较于连梁,墙肢更具刚度优势。因此,每一个墙肢都有其不可忽略的独特的作用。
  3 优化剪力墙结构设计的措施
  3.1 要重视转换层结构设计
  目前,居民想要建筑物具有多种多样的功能,注意现代化的建筑工程在使用方面,下部和上部的机构是不相同的,具有很高的综合功能。在进行优化建筑工程剪力墙结构设计时,要根据实际的需要进行相应的变化,并布置好设计结构,还要把转换层设计布置好。重视剪力墙结构的布置设计,在进行高位转换时,剪力墙结构很复杂,因为质量和刚度很大的转换层增高,非常有必要调整好上下的刚度和其本身刚度相近。就转换层自身而言,所需要的刚度和质量不要太大,最后,在水平力的作用下,对空间进行准确的研究分析,保证转换层四周的层角位移达到均匀的现象,并检验是否均匀。利用转换层这种结构形势,要选择重量和刚度都偏小的建筑材料。在具体的计算中,多选择组合振型数,经过计算,算出结构中相对薄弱的部分,根据内力配置的特点进行研究分析,并合理的调整相关配件的配筋,最后改变提高薄弱部分的性能。
  3.2 基础方案与承重构件的优化设计
  依据建筑工程的地质和水文状况,确定剪力墙结构设计方案,对工艺、技术、周边建筑分布状况等,具备清晰的认识,并对其进行合理规划和布局,将基础方案的效用发挥到最大。而设计人员也要在原有基础上,对其进行修订和整改。依据建筑工程的事实背景,在具体标准和规范框架内,确定承重构件,并对其进行合理设置,使建筑主体结构更加安全、可靠。以剪力墙承重构件设计为例,该过程中,将墙体配筋率作为重点考量内容。剪力墙的抗震等级为一、二、三级,竖向和水平分布筋的最小配筋率不能低于0.25%;部分框支剪力墙的底部加强部位实际配筋率需在0.3%及以上。设计剪力墙结构时,设计单位要认识到基础方案的重要性,并对承重构件的优化设计过程进行严格控制,采用正确的方式,对相关标准和工艺参数进行合理确定和选择,避免与国家相关设计标准存在偏差,使设计方案更具实用性。
  3.3 合理的洞口布置
  开展剪力墙体设计工作前,需要做好计划,使设计工作具有目的性。如设计工作中,有计划地选择好洞口位置,可视实际情况而定。将一定数量的空洞分区分布在不同的墙段,并预先做好计划,做好洞口与洞口之间的连接措施,保证墙体刚度均匀变化。
  3.4 合理掌握剪力墙的尺寸及其外形
  要想使建筑监理墙结构设计得到有效优化,便有必要合理掌握剪力墙的尺寸及其外形。对于不同的墙体结构来说,其设计也存在差异;所以剪力墙结构设计在竖直或水平方向的刚度及其荷载分布均有所差异。为了使剪力墙荷载传递要求得到有效满足,需保证其墙肢截面高度是墙厚的八倍。同时,对于剪力墙结构来说,要想使自身的稳定性得到有效保证,便需要优化设计外形,通常选取T形或者L型最好,这两种外形方案的选择均能够减轻墙体的重量,进而使剪力墙结构的外形体积得到有效减小,并使剪力墙侧向刚度的提高得到有效促进,此外还能够在一定程度上使建筑工程项目的成本得到控制。此外,在剪力墙结构使用过程当中,需保证剪力墙2个方向中至少有一个与标准相符,且另一个不宜偏短,误差值控制在1m内,这样才能够使配筋问题得到有效避免。
  3.5 确定剪力墙结构设计理念和计算方法
  科学合理的设计方案是剪力墻结构设计的基础和保障,其不仅关系到建筑工程的整体性能,而且直接关乎建筑主体结构质量。当剪力墙结构为受弯状态,其具备较好的延性。因此,剪力墙一般为高细样式,假使其过长,很容易形成低宽剪力墙。因剪力墙呈现出脆性特征,其抗震性很容易被削弱。剪力墙结构设计中,切忌盲目,要以精准的计算为基础。当前,我国剪力墙结构设计中,多采用计算机执行设计工作。但是部分计算内容,仍然需要依靠人工执行。设计人员除了采用计算机,实现剪力墙结构计算之外,更要依据自身的专业构成及工作经验,对具体设计过程进行有效判定,提高设计质量,将设计过程中的偏差降到最低。而构件计算过程中,要通过结构试验,使计算结果更加准确,从根本上消除误差。
  结束语
  综上所述,剪力墙结构在建筑结构中运用愈来愈广,也占据着愈来愈重要的地位。设计单位和施工单位要依据建筑工程背景及实际设计要求,认识到剪力墙结构优化设计的重要性,优选科学的设计方案,所以,需要建筑工程的相关设计人员熟悉的掌握剪力墙结构的设计,并根据实践的经验,不断的创新,提出新的优化措施设计剪力墙结构,进而提高我国建筑工程的整体水平。
  参考文献
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