现代建筑结构设计中的剪力墙结构设计

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  摘要:科技的不断进步,把建筑业不断的向前发展。但是,在建筑行业日益发展的情况下,设计者应该在设计层面满足不同建筑机构的花样创新和建筑结构的安全性与功能需求。所以,不断地追求全新的结构模式是未来建筑行业发展的目标。接下来,文章将阐述剪力墙结构设计于建筑结构设计中的运用。
  关键词:剪力墙;建筑结构设计;分析研究
  引言
  剪力墙结构因为有着抗侧刚度大而侧移小一级抗震性能非常好等多种优点,所以被广泛的应用在诸多不同的建筑建构的设计中,尤其是于高层建筑中的结构设计中,尤为突出。不过在设计中,对于剪力墙位置的详细布置与尺寸等能够和实际相符,现阶段还没有特别明确的规定,这一工作通常都是由此建筑的机构设计者依照以往的设计经验来进行的。所以,在实施建筑结构设计中就难免会产生一些问题。接下来,笔者结合多年的工作经验,对建筑之后与之后结构设计于建筑结构中应用问题做出了进一步的研究分析。
  一、剪力墙结构设计应遵循的基本原则
  (1)剪力墙高与宽尺寸通常是比较大,但是厚度切较小,其几何特征向板,而受力的形态类似于柱,但是它与柱的区别主要是肢长与厚度二者之间的比值,在比值小于或者等于3 的情况下可以按照柱进行设计,在比值为3~5 之间时,则我们可以视为异形柱,且按照双向受压构件进行设计。
  (2)剪力墙的结构设计中,墙为一个平面构件,其承受着沿平面作用中的水平剪力与弯矩力,同时还承担着竖向的压力,于剪力与弯矩等结合的状态下工作,于在水平力的作用下就类似一底部钳固和基础悬臂梁与地震作用或者风载下剪力墙不但要满足其刚强度的要求,同时还一定要满足非弹性变形的反复循环下的延性。
  (3)剪力墙的特点为,于相同平面内刚度与承载力比较大,但平面外刚度和承载力则要相对较小。当剪力墙与平面以外的梁结合时,则会导致墙肢平面外弯矩,但是正常情况下不会于盐酸墙的外平面刚度与承载力,因此应该避免开平面的外搭接,如果实在避不开那么就按照相关规定实施相对的措施。以此保障剪力墙平面之外的安全。
  (4)墙的设计计算为考虑到竖向与水平作用下其结构整体分析,这样就能求得内力之后按照偏压或者偏拉实施正截面承载力与斜截面受剪力来实施验算。于剪力墙承载力的计算中,对于带翼墙其计算宽度通常均为按照下面的情况来取其最小值的。即门窗洞口之间其翼缘宽度,墙肢总高地十分之一以及剪力墙之间地距离。
  二、剪力墙其特点分类
  (1)整体小开口类剪力墙:其开洞面就大于15%不过仍然比较小的墙。其受力特点为:弯矩图与连梁外突变,于整个墙胺的高度上没有出现反弯点。
  (2)实体墙:开洞面价小于15%或者没有开洞的墙。其受力特点为:类似于一个整体型悬臂墙,同时,外局图不但不出现突变亦不出现反弯点
  (3)壁式框架:其洞口尺寸较大,连梁现刚度和墙肢线刚度相互比较为接近的墙。它的受力特点为:弯矩图于楼层处出现突变,同时于大多数楼层中会产生反弯点。
  三、剪力墙其布置原则
  (1)于剪力墙设计时,最好是沿着主轴的方向实施双向或者多向布置,于不同的方向各剪力墙最好为相互连接在一起,并且应该注意要尽量避免拉通或者对直;在实施抗震设计时,必须使得二者方向的侧向刚度有最大接近,同时剪力墙的墙肢见面必须要完全符合规则并尽量简易。于高层建筑中的剪力墙结构中,其剪力墙必须沿着其它方向或者主轴的方向实施多向或者双向布置,尤其是在抗震设计中,可以有效的避免产生单方向有墙这种设计模式,也只有这样才能使得它有着更加好的工作性能。不过,剪力墙于分布上必须尽量均匀并数量要相当。在剪力墙的配备比较少的情况下,结构的抗侧力的刚度就会因为数量的比较少而减弱,假若剪力墙的配备过多的时候,那么墙体就很难得到充分的利用,导致抗侧力的刚度太大,使得建筑震力太大,自身的重力亦随之变大。
  (2)剪力墙于竖直方向必须做到由下至上的连续的布置,这样能有效的避免出现刚度突变的情况。不过在高层建筑中,墙肢截面必须遵循规则最为简易的原则,另外,剪力墙的竖直方向中的刚度要均匀,墙体的洞口或是门窗必须形成明确的连接梁与墙肢。
  (3)剪力墙于布置设计时不能使得它们的布局太过密集,最好使得整个结构有着相互平衡侧向的刚度,假若侧向刚度太大,不但会将墙体自身的重力加大,同时还会于地震出现时增大震力。最终使得建筑出现倒塌。
  (4)剪力墙的洞口或是门口必须上下对齐,且要成列的布置,以及要避免采用叠合的错墙洞,主要是因为这样做会影响至剪力墙的承重力,导致剪力墙与门窗已出现变形。
  (5)所谓断肢剪力墙是指墙肢的界面程度和厚度二者比值在5~8 之间,于高层建筑中,工作人员决定不能全部都使用短肢剪力墙地结构设计,必须清楚的是,短肢剪力墙其结构最大地使用高度要相对于的降低。
  三、剪力墻结构设计与计算的优化策略
  1. 优化原则(指剪力墙结构设计)在剪力墙机构中,其剪力墙通常沿着主轴的方向或者其它的方向实施双向布置,这样才能形成有一定的空间结构,在设计抗震型剪力墙结构时,应该避开布置较为单一的剪力墙,且要使得两个受力方向中的抗侧刚度最大接近,使其有着合适的空间工作性能。我们知道,剪力墙的承载力度与抗侧刚度通常都会很大,为了能够充分的利用剪力墙,并将此结构的重力减轻,剪力墙的布置最好宽松点,应该使得其结构有着适当的侧向宽度。如果剪力墙的程度达到一定的值,就要开设有洞口,且将剪力墙分成长度相等的多段墙面,各段墙体之间最好使用弱连梁连接,各个独立的墙段其总高度和截面高度之间的比例应该大于或者等于2,以此避免剪力墙出现脆性的剪切性破坏。在抗震结构的设计时,还需要注意避免于洞口和墙边或者洞口之间形成其墙肢面高度与厚度之比<4 的小墙肢,如果小墙肢截面的高度比墙厚度小4 倍时,就需要按照框架柱其设计箍筋依照框架柱的加密区的相关要求全高加密.   2. 剪力墙结构计算的优化原则
  (1)樓层的最大层间和层高之比
  相关规定,于计算多地震作用中的楼层最大层间的位移时,需以楼层间弯曲变形为主,将扭转变形计入,可以不除去结构整体的完全变形。所以,对于高层建筑而言,应该尽可能的将扭转变形降小,不过又不可以仅仅只是依照此层间唯一不够而胡乱的增加竖向构件中的刚度。不过,在实际结构的设计中,有些设计者看到某个方向的层间其位移不能满足规范的要求,就连续的增加此项侧向刚度,不过需要注意,架构的剪重比假若与规范限制较为接近则可以,假若减重太大,则不能将另一侧的结构设计刚度减小。同时,使其减重比减小,那么地质作用也减小,这样也能够达到想要的结果。
  (2)楼层间最小的剪力系数其调整原则
  在满足短肢剪力墙所承受的第一振类底部地震倾覆力弯矩占到结构总底部的地震倾覆力弯矩不能超出2/5 的前提下,应该要尽量将剪力墙的布置减少,且以大开间的剪力墙布置方式为目标,以使其结构有着适合的侧向刚度使得楼层最小的剪力系数大于规范限度,此做法可以减小结构自重,并且合理的减轻了地震作用的输入,最终能够降低工程建设的成本。
  (3)剪力墙连梁朝鲜的调整原则
  在剪力墙中,连梁的跨高比通常要大于等于2.5为宜,连梁的跨高比如果小于2.5,就非常容易出现剪力与弯矩超出规范的限值,相关制度规定,跨高比大于等于5 的连梁适合按照框架梁实施设计。换句话说就是跨高比大于等于5 的连梁的刚度不应该折减。如果跨高比在5~6 之间时,假如连梁的刚度还是不折减,那么就很容易出现剪力或者弯矩超限。文章认为此条文于实际工程的设计中假如可以充分利用,那么对于节省工程造价而言,有着一定的影响,也就是把跨高比小于等于5 的连梁与减小剪力墙的墙肢长度使得跨高比变成不小于等于6 的框架梁,其后者的钢筋和混凝土用量通常均是比前者更小,能够节省部分的工程工资。
  四、结语
  由于剪力墙结构有着抗侧刚度大而侧移小一级抗震性能非常好等多种优点,所以被广泛的应用在诸多不同的建筑建构的设计中,尤其是于高层建筑中的结构设计中,尤为突出。不过在设计中,对于剪力墙位置的详细布置与尺寸等能够和实际相符,现阶段还没有特别明确的规定,这一工作通常都是由此建筑的机构设计者依照以往的设计经验来进行的。所以,在实施建筑结构设计中就难免会产生一些问题。本文针对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行分析,希望对相关工作者能有所帮助。
  参考文献:
  [1]梅如刚.剪力墙结构设计的几点体会[J]. 新疆有色金属,2008(01).
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