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浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

李晓平
  
安家(建筑与工程)
2022年21期
南京金宸建筑设计有限公司 江苏 南京 210000

摘要:随着社会不断发展,人们生活水平不断提升,人们对建筑质量有了更高的要求,建筑质量与施工技术不断提升。在此环境中建筑结构设计方面也有了全新的突破,剪力墙建筑结构由此衍生。剪力墙作为新型建筑结构设计,具有很多优势,为此受到了现代建筑领域的关注与应用。在建筑结构设计中要想发挥剪力墙结构设计优势,应充分掌握剪力墙结构设计要点,以此发挥剪力墙结构的应用优势。本文专门针对剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用进行研究,以供各界同仁参考。

关键词:剪力墙结构设计;建筑;结构设计;应用

近年来,随着城乡一体化发展,加快了城市建筑,在此环境中人们提升了对建筑质量与设计的关注,为建筑领域带来了创新的挑战与契机。在此环境中建筑结构设计领域创新了建筑结构设计理念,剪力墙结构设计理念由此衍生,将剪力墙结构设计运用于建筑中能够提升建筑结构的稳定性与耐久性,更加契合当前社会发展对建筑领域的高要求。并且剪力墙结构设计形式多样,适合运用于不同的建筑环境中,同时能够满足不同建筑结构需求,为此建筑结构设计人员应积极运用剪力墙结构设计,促进建筑企业科学化发展。

一、剪力墙结构

剪力墙是一种新型建筑墙体结构,具有抗震功能,剪力墙在应用中墙体厚度相对较窄,具有极强的承载能力,基于以上优势被建筑领域所广泛运用。将剪力墙结构运用于建筑中能够有效提升建筑的支撑力与抗压能力,能够提升建筑的稳定性,使建筑更具安全性。在建筑中运用剪力墙结构,要想发挥良好的效果,满足建筑设计需求,应运用剪力墙结构中需要在墙体设计中留有洞口,这样的设计方式对建筑承载力具有一定的影响。在实际建筑结构设计中,根据不同的剪力墙结构需要设计不同类型的洞口。第一种实体剪力墙。实体剪力墙结构设计中并不设计洞口,因此实体剪力墙结构承载力也更强。第二种是整体小开口剪力墙。整体小开口剪力墙结构中存在很多空洞,其中空洞所占整体结构面积约15%,虽然看上去空洞面积很小,但是还是会影响剪力墙结构的稳定性与承载力,运用此种剪力墙结构会造成连梁位置反弯问题。第三种只连肢剪力墙结构,在建筑中运用此种墙体结构,会在墙体中设置较低的洞口,因此会对建筑的承载力造成极大的影响,同时也会降低建筑的承压效果。第四种是壁式框架剪力墙结构。这种剪力墙结构与连肢剪力墙结构相比洞口更大,由于洞口过大因此承载能力较弱,因此设计效果并不理想。

二、剪力墙结构的优点与缺点

(一)剪力墙应用的优点

剪力墙结构是新型建筑结构设计,在建筑应用中具有多种优势。主要体现在以下层面:第一点,在建筑中运用剪力墙结构能够节约建筑施工成本与设计成本,能够提升建筑支撑能力,增强墙体的使用寿命。第二点,在建筑中运用剪力墙结构,能够提升建筑结构的刚度与承载力,使建筑的负荷能力增强,能够保证建筑结构的稳定性与安全性。第三点,在建筑中运用剪力墙结构,能够实现承载墙与分隔墙的重新组合,能够拓展建筑内部应用面积,同时能够提升建筑外部设计的美观性。以上这些均是剪力墙结构应用的优势。

(二)剪力墙应用的缺点

在建筑中运用剪力墙结构不只有优点,同时也存在一定的缺点。具体的缺点体现在以下方面:首先,在建筑中运用剪力墙结构一旦受到外部压力,剪力墙的形态将会发生变形。其次,在建筑中运用剪力墙结构会造成整体建筑结构重量增加,增加建筑的承载负担。再次,在建筑中应用剪力墙,应提升剪力墙的承载能力。最后,在建筑中运用剪力墙结构能够降低成本,但是延续性会受到一定的影响。以上均是建筑中应用剪力墙结构的不足之处。

三、剪力墙结构设计的应用

(一)基础方案及平面布置

在建筑结构设计中进行剪力墙技术方案及构件设计时,应全面考量多项因素如建筑周边的地质情况、水文情况、施工工艺及建筑分布情况,通过全面的调查与分析,进行剪力墙结构设计,以此保证剪力墙结构设计方案的科学可行。在建筑中剪力墙结构是平面墙体结构,因此设计人员应该提升对平面布局的重视。在建筑结构设计中可以运用双向布局设计,通过双面布局设计提升剪力墙的承重能力与抗压能力,运用这样的设计方式能够提升建筑内部空间利用率,同时节约建筑施工成本,提升建筑企业经济效益。在进行墙体设计过程中应保证墙体处于对称,以此满足建筑的承重需求,提升建筑结构的美观性。此外在剪力墙布局过程中还应保证剪力墙中心与整个建筑内部空间轴线一致,并保证墙体的均匀性,通过合理的布局方式,充分发挥剪力墙结构的优势。在大型建筑中运用剪力墙结构,应保证剪力墙墙肢长度能够满足建筑承载需求,并保证墙肢结构的连贯性,这样的布局能够提升建筑结构的稳定性,保证建筑墙体平面布局科学合理。

(二)剪力墙结构设计

在建筑结构中剪力墙结构设计质量关乎建筑结构质量,为此在运用剪力墙结构时,应保证结构设计的科学性与合理性,以此提升剪力墙结构质量。在日常环境中进行建筑结构设计,应保证墙体结构设计,能够满足建筑空间结构需求及抗震需求,也是对建筑结构设计的基本要求。为此在进行剪力墙结构设计过程中应保证墙体刚度与承载力与建筑内部的刚度与承载力一致,避免扭转效应的发生,以此保证建筑结构的稳定性。在实际墙体结构设计中,根据建筑整体情况对墙肢长度及连梁高度进行调整,运用这样的方式保证内部墙体刚度位置与建筑中心部位位置一致。在建筑中运用剪力墙结构,由于自身承载力较强,所以相比传统的建筑墙体具有更高抗震能力。在建筑结构设计中运用剪力墙结构时,设计人员应根据实际建筑情况,对剪力墙抗侧刚度及承载力进行优化。例如在建筑结构中递减纵横墙体的厚度,或是根据建筑情况调整墙体的间距,以此减少墙体的使用,根据实际建筑情况不断优化剪力墙结构,提升建筑质量,发挥剪力墙结构应用优势。

(三)剪力墙厚度与配筋

在建筑中运用剪力墙结构,并对剪力墙的厚度及配筋进行合理调整,能够提升剪力墙结构的应用效果。在剪力墙结构厚度设计时,需根据建筑结构的抗震需求及施工制度规范进行,通过掌握建筑抗震标准及制度规范,明确剪力墙结构厚度。但是有很多制度规范并不适用于高层建筑结构设计。例如建筑结构设计具有空间要求,不设计外纵墙及翼墙时,应保证剪力墙结构的厚度在320mm以上,并对墙体厚度的承载力进行计算与分析,通过计算分析确定具体墙体厚度,保证墙肢轴压比,能够满足建筑的承载需求。此外在建筑结构设计中,确定墙体配筋率过程中,应严格按照我国建筑制度及规范。例如“混凝土设计规范”,如果按照此规范进行配筋率设计,其建筑的抗震等级为123级时,要能够保证墙体结构设计中的配筋率在0.25%以上,加强位置设计配筋率应在0.3%以上。此外在建筑剪力墙结构设计配筋率时,设计人员应根据剪力墙的承重压力进行计算,以此保证建筑结构配筋率的科学合理,但是在具体实施过程中应考量剪力墙的形态与厚度,避免配筋率过高造成墙体结构变形,增加建筑的整体承重负担的情况发生。

(四 )大墙肢处理

在建筑中运用剪力墙结构,能够发挥剪力墙延伸性优势,但是在建筑中运用剪力墙延伸设计时,应保证延伸设计对建筑整体承载力及稳定性不会造成影响。在建筑中运用剪力墙延伸设计是为了突出其优势,防止设计不当对建筑结构造成影响,应提升对较长剪力墙使用的重视,应充分保证较长剪力墙结构的承载力能够满足整体建筑的需求。在较长剪力墙结构设计中要想提升承载力,设计人员可以将剪力墙结构分为众多不等的独立墙体结构,以此提升整体建筑的承载力。在对较短的剪力墙加强承载力时,可以运用增加墙体配筋率的方式提升建筑墙体的承载力。在建筑中运用剪力墙结构,要想保证建筑结构的承载力,应在施工前进行墙体开洞,并在施工完成后将洞口填平,以此保证建筑结构的稳定性与承载力。

(五)连梁设计

在剪力墙结构设计中连梁设计至关重要。连梁截面的大小关乎建筑结构的整体承载力,而剪力墙结构的厚度直接影响连梁截面的大小,为此在剪力墙结构设计中应保证连梁截面大小适宜,以此保证建筑整体结构的稳定性,为此应明确连梁设计要点,保证连梁设计的合理性。

1适当折减连梁刚度。在建筑中运用剪力墙结构,为了提升剪力墙整体性能,应在计算过程中适当对连梁的刚度进行折减,在连梁刚度折减时应根据设防烈度为衡量标准进行适当折减,以此保证连梁刚度系数折减的科学合理,防止连梁的承载力受到影响。

2适当提高洞口的宽度。在建筑中运用剪力墙结构时,应根据实际建筑结构适度调整洞口宽度,运用这样的方式降低连梁自身刚度,充分发挥剪力墙结构应用优势。在剪力墙结构中适当递减连梁刚度能够有效提升建筑结构的抗震能力,这样的设计方式能够提升建筑结构的稳定性。

3适当提升剪力墙的厚度。在建筑中运用剪力墙结构进行墙体结构厚度设计时,在增加剪力墙厚度的同时连梁的截面面积也随之拓宽。连梁截面的面积越大建筑结构的承载能力越强,两者具有成比例关系。但是在建筑结构中如果增加墙体的厚度连梁的截面同时会递增,这样的设计将会造成连梁的承载力超限,并会对整体建筑结构的承载力造成影响,为了不影响整体建筑结构的承载力,设计人员应根据实际情况对剪力墙结构的厚度进行计算与设计,保证剪力墙厚度与连梁截面比例科学合理,不影响建筑整体承载力。

结束语:综上所述,剪力墙结构设计在建筑结构设计中应用,应掌握剪力墙结构种类,明确剪力墙结构设计的优点与不足,在具体设计中充分发挥剪力墙结构的优势,改善剪力墙结构的不足之处,在应用剪力墙结构设计中应保证设计方案的可行性,通过实地考察及详细计算的方式,设计具有可行性的剪力墙结构,保证剪力墙体厚度及配筋比例的合理性,突出剪力墙结构应用优势,促进建筑行业创新发展。

参考文献

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[2]李青春.建筑剪力墙结构设计优化策略研究[J].工程建设与设计. 2020,(21):40-41+44.

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