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高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析
摘要:在我国高层建筑工程中,主流结构为剪力墙结构。这种结构具有很强的经济适用性。由于高新技术在我国目前建筑行业中的拓展具有一定的局限性,所以剪力墙结构的经济适用度依然存在较大的提升空间。因此,在保证工程安全的基础上,探究高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计具有重要意义。
关键词:高层建筑;钢筋混凝土;剪力墙结构设计中图分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:(2020)-06-097
引言
高层建筑上部与地基应力的连接较弱,所以当建筑受到外部冲击时,上部结构会发生较大的晃动,同时会承受风力载荷,所以上部结构很容易坍塌,对于居住在上部结构的人来说将面临更大的危险,即假设高层建筑遭受地震,其上部结构塌陷速度、塌陷程度都远超下部结构,因此高层建筑的抗震性必须满足规范要求。而为了使高层建筑抗震性达标,就必须做好剪力墙结构设计工作,对其力学结构、性能进行把控。
1剪力墙概述
对于高层建筑而言,如果能够有效利用混凝土剪力墙结构,可以让房屋全面提升,对于房屋的美观,舒适都有着更好的体验,运用混凝土剪力墙改造室内的房屋结构,同时也会有一定的缺陷,所以在具体的施工中应该如何把控利用混凝土剪力墙十分重要。
1.1剪力墙结构概念
在高层建筑施工过程中,剪力墙的墙体结构实际面积较大,其以钢筋混凝土为主要建筑材料。剪力墙的建造主要作用是让房屋有更好的稳定性和安全性,剪力墙有着出色的抗震功能,同时还满足了建筑中的每一项需求。利用剪力墙可以让房屋给人一种更好的舒适度,同时还显得大方,整洁,能够满足大众的需求,且拥有出色的承重能力,为居住人提供了安全性的保障,让人们的居住环境进一步提升。
1.2剪力墙结构特点
剪力墙结构是目前高层建筑中,成本最低效率最高的一种设计方案,因为它采用的大部分材料是钢筋混凝土,在市场上,钢筋混凝土相对比较便宜。能够满足建筑的需求还能让建筑造价师节约成本。与传统的承重墙相比较,其不仅节约了房屋空间,还能增强与传统的承重墙相比的承受重力。在施工的过程中,结合实际考虑到建设中的各个细节,充分利用剪力墙的抗震功能。钢筋混凝土的制作过程,应该注意其细节,注意水灰的调配比例,钢筋混凝土要符合设计方案。达到合格标准,这样可以有效的降低风险,满足高层建筑的需求。
2高层建筑钢筋混凝土剪力墙设计要求
2.1水平荷载的要求
高层建筑的承重能力、不同结构以及荷载产生的轴力与弯矩大小有重要的联系,除此之外,它还与建筑物的高度呈正比例关系。高层建筑物与低层建筑有明显的区别,自身的承重能力、荷载都是有标准的数值,所以通过数值就可以判断其结构性能。
2.2避免出现轴向变形
根据相关实践工作经验可以判断出,建筑物竖向的自重就会产生载荷,必须采取科学的措施及时处理,避免出现轴向发生变形,严重的甚至会影响梁弯矩的使用。除此之外,有可能对其他构件的侧移起到制约的作用,影响高层建筑的质量,最终会使高层建筑出现安全隐患,人们的生命安全受到影响。
2.3科学、合理控制剪力墙结构策略范围
随着施工的进度,建筑物的高度也逐渐增高,所以在水平荷载的情况下,建筑物就会在使用中出现侧移的现象。因此,在水平荷载的时候,应该把侧移的范围进行科学、合理地控制,避免出现安全隐患。
2.4适当增强结构延展性
如果发生地震,高层建筑肯定会在一定程度上受到影响,建筑的整体就会发生变形,为了保证建筑在地震的条件下不变形,必须加强高层建筑的承受能力和抗变形的能力,避免高层建筑出现塌方的意外情况。因此,在高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计的过程中,必须采用构造的设计,增强高层建筑的延性。
3高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计策略
3.1计算优化
设计人员要注重剪力墙结构设计的科学性,尤其要关注刚度控制。除了采取多种措施优化设计方案外,还可对计算方式和数据加以调整,进而不断优化并完善钢筋混凝土剪力墙结构。首先,设计者需科学计算高层建筑最大层间位移与改成高度的比值,设计中充分考虑弯曲变形和扭转变形,暂时忽略整体弯曲变形,严格扭转变形。在设计的过程中,设计人员不可仅增大结构垂直方向的刚度。在方案设计中,提高侧向刚度控制位移的方式切实可行,但是在设计时也需考虑剪重比,不可单纯采用增大结构刚度的方式来处理。对此,设计人员可适度缩小对应侧的刚度,从而有效控制剪重比,优化结构的抗震性能。其次,做好连梁过限的计算与调整。设计规范中要求剪力墙的长度不可超过8m,如超过8m,则可以弱梁分割连梁。若连梁的高度比超过5,则采取框架梁设计方案。规定连梁的设计数值大于使用数值,避免高层建筑使用过程中出现严重的裂缝,减轻地震灾害对建筑结构的负面影响。最后,及时调整剪力系数。在高层建筑剪力墙结构设计中,短肢剪力墙承受的倾覆力矩不得超过结构总体力矩的4成,且结合实际适度减少剪力墙的数量,确保结构侧向刚度的合理性。再者,确保结构最小建立系数满足工程设计的要求,设计者可适度减轻结构重量,完善结构的抗震性能,以降低工程的成本投入。
3.2墙肢连梁设计
在高层建筑剪力墙设计过程中,设计人员需要关注墙肢连梁设计,确保连梁构件稳固,避免因遭到损坏而对建筑物的防震、抗震以及结构延性等方面产生不利影响。在上述要求下,结合具体的工程情况可知,设计人员应合理调整连梁的设计刚度,要避免人为加大连梁纵筋,确保连梁具备承受强剪弱弯值的能力。此外,在施工过程中,箍筋量可能会受到人为活动的影响而增加,设计人员应从降低箍筋出现遭到剪切破坏的力的角度,对连梁结构具体控制值进行精准设计。最后,在对连梁进行设计时,设计人员还要注重对连梁截面抗剪切性进行准确计算,当连梁比值大于2.5时,设计人员应采用设计比值乘增大系数范围的方式,获取精准的追踪应用数值。
3.3边缘构件设计
钢筋混凝土剪力墙结构在应用过程中涉及较多的构件,这就要求设计人员做好对各种构件的设计,同时要做好对边缘构件的设计,即约束好边缘构件。而对边缘构件进行具体设计,首先要了解不同边缘构件的实际作用,并结合施工现场的实际情况,确保设计出合适的边缘构件施工技术方法。在具体设计时,设计人员应掌握箍筋和配筋的特征值,并结合墙肢长度,实现对构件尺寸和形态的精准控制,在提升边缘构件设计合理性的基础上确保构件整体设计水平达标。
3.4轴向变形控制设计
设计人员在完成基本的对剪力墙结构的水平荷载的设计与控制之后,应对钢筋混凝土剪力墙结构进行进一步的轴向变形控制设计。对于剪力墙结构而言,其产生荷载的主要因素即剪力墙的竖向自重,且荷载随着剪力墙结构的增大而增大。因而设计人员需要关注剪力墙结构的竖向自重问题,在设计时要实现对剪力墙结构竖向荷载的合理设计,避免出现轴向变形。
结语
综上所述,在进行高层建筑混凝土剪力墙结构设计时,相关技术人员要明确剪力墙结构设计原则,创新剪力墙结构设计思路,做好剪力墙结构与墙肢连梁设计,处理好剪力墙含钢量与长墙肢,优化剪力墙结构的设计角度,最终提升剪力墙结构的安全性与稳定性,进一步促进我国建筑行业的可持续发展。
参考文献
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