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浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

韦琪
  
安家(建筑与工程)
2022年30期
南京城镇建筑设计咨询有限公司 江苏 南京 210000

摘要:随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入,社会已经进入到了全新的发展阶段中,这也为建筑行业的发展起到了良好的促进作用,特别是在当前群众日常生活水平不断提升的背景下,社会各界更是对建筑企业的施工技术以及质量控制工作提出了更高的要求,使得建筑结构设计阶段中出现了许多全新的技术手段。而剪力墙作为一种存在着较大优势的建筑结构,在现代化建筑当中已经得到了广泛应用,这就需要将其更好的应用在建筑结构的设计过程中。因此,文章首先对剪力墙结构在建筑工程中的基本概述加以明确;其次,对剪力墙结构设计的基本原则展开深入分析;在此基础上,提出剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用措施。

关键词:剪力墙结构设计;建筑结构设计;应用措施

引言:在目前的社会发展进程中,我国建筑工程项目的整体规模正在不断拓展,这也使得群众对于建筑设计安全性与稳定性的重视程度不断提升,在建筑的实际设计阶段中,通过剪力墙结构的应用能够全面提高建筑结构的耐久性,在根本上满足群众的基本应用需求。同时,剪力墙结构的表现形式具备着多样性特征,能够在不同地质环境以及建筑结构需求当中得到灵活运用,并且通过科学选材的方式,可以进一步提高剪力墙设计的科学性与整体质量。尤其是在部分台风以及地震等自然灾害发生频率较高的地区中,在建筑结构设计中采取剪力墙结构不仅可以大幅降低作用力所产生的影响,还能够稳步提高建筑强度,相对于传统建筑结构形式来说,剪力墙结构有着极其显著的优势,必须要确保其能够在建筑工程结构设计中有效发挥出自身作用。

一、剪力墙结构在建筑工程中的基本概述

(一)剪力墙的基本定义

首先,建筑体当中的剪力墙在建设强度方面比较高,其与承重墙体之间基本一致,不允许采用私自打孔处理的方式,否则就会引发较为严重的安全隐患出现,还会对建筑体原本的结构设计产生破坏。同时,剪力墙属于建筑结构当中的主要抗力构件,其与梁板柱之间的结合能够构成建筑物的受力体系填充墙,但这种填充墙并非承重构件,所起到的只是分隔空间以及维护空间的作用;其次,剪力墙的施工处理相对于普通墙体来说存在着较为显著的差异,其内部主要是由混凝土钢筋的组合形式所建设而成的,这种实心结构会提升钢筋用量与墙体受力之间存在的联系,通常情况下,底层建筑由于受力方面比较稳定,并不需要在其中设置剪力墙,而那些高层建筑则会受到地震与风力产生的影响出现晃动,这也进一步突出了剪力墙结构的重要性。

(二)剪力墙的分类

根据建筑体基本需求存在的差异,以及实际地质情况产生的影响,可以将剪力墙结构与形式划分为不同的类型,首先,在那些对于支撑性要求并不高的建筑体当中,就通过整面墙体的设计来更好的发挥出抗剪力作用,确保剪力墙中的抗剪力可以达到应用墙体的85%以上。整体墙面要顺着竖直的方向进行建设,从而更好的起到抗墙体变形以及弯曲的作用,外包线设计也要采用抛物线形式;其次,在部分剪力墙孔洞开设在50%以下时,就要将孔洞改变为带状分布的形式,加大墙体双肢建设工作的开展力度,确保其内部可以更好的呈现出可抗扭曲以及抗弯曲这两种基本的建设需求,这对于提升建筑体的安全性与稳定性来说也起到了良好的促进作用;最后,还有部分墙体的抗剪力效果,是以四边框的形式所呈现出来的,由于其自身存在的易变性以及不稳定性等特征,这就需要在设计建设阶段中适当的提升连梁数量,保证其可以满足基本的建设需求。

二、剪力墙结构设计的基本原则

(一)高宽比例调整原则

在确定好剪力墙的具体类型后,就要针对其高宽比例展开适当的调整优化,确保剪力墙能够与建筑内部的各类墙体之间有效连接在一起,提高建筑设计的整体性。一般情况下,剪力墙的高宽比例不会超过3m,如果整体墙体比较窄,在后续施工建设阶段中就会提高工作难度,甚至还会引发安全隐患出现,不利于均匀墙体结构的构建。同时,一旦受到了建设空间所带来的限制,设计人员就应当采用双向结构或是提升边缘构件数量的方式来满足剪力墙的基本抗力需求。而在对剪力墙形式进行设计的过程中,还要充分结合墙体自身在不同方向产生的受力情况进行科学合理的调节,提高分析内容的全面性,部分剪力墙由于斜截面的受力情况比较复杂,这就需要进一步提升保障力度,对剪力墙的基本功能加以维护。

(二)连梁调整原则

在整体建筑结构中,连梁属于其中最重要的构成部分,在设计阶段中应当重点关注连梁与剪力墙之间存在的连接问题。站在外部情况的角度上来看,两者不能保持相连状态,否则就会提高剪力墙所受到的扭曲作用,大幅度降低建筑结构的安全性与稳定性。而在实际施工建设阶段中,如果受到其他条件所产生的限制,就要进行全面的受力分析,在剪力墙当中适当的添加一些抗弯曲的设计内容,比如提升宽度等。但站在两者连接的内部角度上,其要求梁体与剪力墙的墙肢之间必须要保持纵向连接的状态,这样可以更好的分担重力。同时,在梁体的建设过程中,还涉及到了地板以及建筑顶部的连接问题,在进行调节时具备着全面性特征,这就需要针对不同框架结构对剪力墙所产生的影响进行综合考虑,稳步提升后续施工建设的便利性。

(三)参数调整原则

建筑体当中的剪力墙设计,其自身有着一定程度的参数指标,简单来说,就是根据基本建设需求以及国家标准内容所制定的指标,设计人员可以根据指标来对剪力墙的具体参数进行科学合理的调整,以此来保证其能够满足建筑体在设计方面的平衡性需求。如果建筑体的自重相对较大,其在剪力墙竖直方向上就会提出更高的要求,这时就要采用降低自重的方式,逐步减少剪力墙的建设参数,在参数的调整方面则要将建筑的安全性与功能的实现作为基础内容,并且调整还存在着范围限制。在对受力进行计算分析的过程中,其内部存在着一定程度的理想化因素,大多都会假设剪力墙的变形可以均匀分布在整个墙体当中,但在实际施工阶段中,由于工艺技术等内容带来的限制,设计方案与建设参数之间会产生偏差,这就需要设计人员进行合理的调整,确保剪力墙可以有效发挥出自身的功能。

三、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用措施

(一)平面布置分析

剪力墙在本质上属于一种具备着平面性特征的墙体,这就需要以此为基础展开对应的布置分析工作。一方面,采用双向布置设计的方式,能够稳步提高剪力墙自身的抗力效果以及承重效果,全面提高剪力墙的安全性与稳定性。同时,这种双向布置的理念也可以节约大量的室内空间,对于提高空间利用率以及提升施工企业经济效益来说起到了极大的帮助,在墙面的布置方面,也要遵循对称的基本原则,这样不仅能够满足其基本的承重需求,也能保证剪力墙在外观上更符合群众的建筑审美。另外,剪力墙的平面中心要与房间内部的轴线基本一致,在施工建设过程中要重点突出施工的均匀性,保证墙体可以发挥出分散剪力的作用。而那些面积比较大的建筑体当中,如果剪力墙的墙肢长度过长,也会引发安全隐患出现,这就需要选择合理的部位来剪开墙肢,从而构成一种一连串的联肢墙,有利于提高剪力墙的稳定性。

(二)墙体的受力分析

剪力墙的受力分析工作,能够为后续的设计以及施工建设提供出关键的数据支撑。首先,根据建筑体自身可能受到的影响,可以将剪力墙分为水平、竖直以及其他的方向,在设计过程中应当对多种受力情况展开综合考虑,以此来提升设计的合理性,而地震以及风力等因素对建筑体所造成的影响主要体现在横向上,这就需要提升横向的建设强度,避免建筑体出现变形与弯折等问题。而竖直方向的影响,主要来自于建筑体本身的重力因素,必须要重点强调墙体的建设强度,以此来有效满足高层建筑的基本负重需求,根据力的分解原理,建筑体在其他方向上所产生的受力情况,也可以进一步划分为上述两方面内容进行处理;其次,剪力墙的受力与所用的建筑材料之间也存在着较为紧密的联系,通过高质量的钢材能够在根本上提高墙体的坚韧程度,所以,设计人员应当积极主动的了解目前市场环境中较为常见的建材品质,在充分结合基本建设需求的基础上进行合理设计,从而在维护建设单位基本利益的同时,保证建筑体的剪力墙施工质量不会受到影响。

(三)超限调整分析

在剪力墙的实际设计过程中,可以在最小需求点的角度上展开全面分析,从而保证剪力墙可以兼顾建筑施工建设的实用性与经济性。首先,建筑体的高度与其承重抗力需求之间存在着统一性问题,在各大楼层之间进行剪力墙建设的过程中,应当按照高度来适当的提升设计内容,随着楼层的不断提高,相应的剪力墙抗震设计内容也需要持续增加,在原本的最小需求上逐步提高,从而更好的对不同方向产生的抗力进行控制;其次,建筑体在本质上属于一个整体,在进行设计时不能只是单纯的对相邻两层建筑的建设结构进行考虑,还要在建筑体全面分析的基础上,将其基本的受力情况进行拆解,确保建筑体可以呈现出更加优异的抗剪力效果。同时,还要根据受力分析的具体结果,适当的提高墙体建设的负重限额,这样不仅能够稳步提高剪力墙的稳定性,也能够延长建筑的整体使用寿命。

结论:总而言之,在建筑结构设计工作的开展进程中,剪力墙结构有着十分重要的作用,为了确保剪力墙能够有效发挥出自身作用,设计人员就应当充分结合现场的实际情况,以及建筑的基本结构展开全方位的受力分析,根据楼层的高度来开展剪力墙的施工建设工作。同时,剪力墙的设计还要包含不同方向受力的设计内容,只有这样才可以更好的对抗建筑结构出现的扭曲问题与变形问题,但剪力墙自身的抗力设计也存在极限,一旦抗力超过标准也会产生不稳定影响,所以,这就需要充分结合墙体高度以及整体界面等多方面因素来进行优化设计。

参考文献

[1]李青山.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用[J].居舍. 2019,(18):91+190.

[2]卢同舟.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用探析[J].城市建设理论研究(电子版). 2020,(02):43.

[3]王菁菁.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用分析[J].住宅与房地产. 2020,(09):63.

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