探析建筑结构设计中的剪力墙结构设计

探析建筑结构设计中的剪力墙结构设计

黄振东

身份证号：440301199401278237

摘要：随着城镇化的进一步推进,建筑行业也得到了较好的发展机会,而在土地资源相对稀缺的城市,住宅建筑有效使用空间面积最大,使用效率最高,其是现代房地产建筑的主流产品。但是,住宅建筑尤其是高层住宅建筑,其对安全性、稳定性等的要求更高。在这种情况下,剪力墙结构因具备灵活度高、刚度大、稳定性和抗震性好、实用性强、美观度高等特点,逐渐成为当代建筑结构的首选。另外,剪力墙结构设计也成为建筑结构设计中不可或缺的重要内容之一。做好剪力墙结构设计,进一步优化设计方案,是提高建筑结构的安全性、美观性和经济性的关键。本文主要分析建筑结构设计中的剪力墙结构设计。

关键词：建筑质量;建筑设计;剪力墙结构设计

引言

随着我国建筑行业的不断发展,越来越多现代化技术被广泛应用到工程建设中,项目设计、原材料、施工方法都发生了较大改变。为了实现可持续发展战略,建筑行业要朝着绿色化、节能化方向发展,解决资源短缺和过度消耗的窘境。其中,剪力墙的优化设计成为了建筑时关注的重点内容,一方面可以降低材料用量,另一方面也可提升结构强度和稳定性,和绿色建筑理念相符。因此,对绿色建筑理念下的高层剪力墙结构优化设计展开分析具有重要意义。

1、剪力墙结构概述

剪力墙结构的主要功能就是利用混凝土结构来代替原有的框架结构，使得建筑的承载能力上升，起到有效的支撑效果。剪力墙结构的强度更大，适用范围广，建筑结构类型稳定，经济性更强。剪力墙对建筑物可起到有效的支撑作用，且该结构建设本身经济性较好，在建筑工程中的应用较为广泛。但剪力墙结构也存在一定不足，尤其是在高层建筑物中，建筑结构会影响建筑物的综合质量与使用年限。在设计剪力墙的抗震性能时，要注重剪力墙墙体的地震倾覆力矩的承受情况，并确保建筑结构能够承受的地震倾覆力矩。而剪力墙结构在设计时，也应当遵循相应的设计原则，合理安排连梁与墙肢，根据工程建设的实际情况，斟酌剪力墙结构的抗震性能与刚度，使得剪力墙能够充分发挥出自身抗震性能，保证建筑结构的稳定性。

2、剪力墙结构设计的原则

目前,剪力墙结构因优势突出已得到广泛应用,但我国对剪力墙结构设计尚未形成统一的规范和标准。考虑到剪力墙结构的柱高和柱宽等尺寸较大,所以设计人员在开展剪力墙结构设计工作时,应当以建筑主体支撑结构的受力强度为设计依据,进而计算出剪力墙支撑结构的高度、宽度等参数,并通过对各种受力要素的分析和计算来最终确定应力比。在此过程中,设计人员应遵循以下原则。

2.1拉通对直原则

设计人员应保证各个楼层的门窗和洞口均为垂直方向且保持对直状态。对此,设计人员应当以轴线为中心,将剪力墙结构拉通对直,同时优化剪力墙结构设计,避免重叠、错洞等问题的发生,从而提高建筑结构的稳定性。

2.2竖向贯穿原则

设计人员应注意剪力墙结构是否贯穿于整个建筑结构中,同时明确贯穿方向是否垂直。在采取竖向贯穿的方式时,为增强剪力墙结构的稳定性,设计人员可通过提高构件的单位刚度来进一步提高剪力墙结构的抗侧刚度。需要注意的是,如果剪力墙的竖向结构发生变化,那么整个墙体的厚度也会发生变化,并且直接影响墙体刚度以及整个建筑的稳定性。

2.3样式适宜原则

剪力墙结构的类型多种多样,因此,在开展相关设计时,设计人员通常可以同时制订多种设计方案。但从经济性、实用性等角度考虑,在实际工作中,设计人员应当根据建筑物的高度、受力情况来选出最合适的剪力墙结构方案。传统的现浇剪力墙结构大多为构造配筋,其受力性能较低,所以并不适用于层数较少的建筑。此时,设计人员便可以采用短肢剪力墙结构,并通过对结构定点周期、位移等因素的科学设计来合理减轻墙体自重,进而有效提高建筑结构的稳定性和安全性。而对于层数较高的建筑物,设计人员则需要采用传统的现浇剪力墙结构来提高建筑结构的稳定性和安全性。这是因为如果继续采用短肢剪力墙结构,那么建筑结构的整体刚度就会降低,进而影响建筑结构的安全性。

3、剪力墙结构设计要点

3.1确保剪力墙刚度符合要求

随着我国建筑行业的进一步发展,相关政策也越来越完善,高层建筑施工过程中,剪力墙截面一定要符合参数规范,独立的矩形墙肢的截面高度要在截面宽度的五倍以上。为了防止出现刚度、强度等方面的设计缺陷,通常会采用合并洞口的方式,或是根据实际情况来适当调整剪力墙的结构,将墙肢设计在靠近墙体的位置,用钢筋结构进行加固处理,让剪力墙处于良好的受力状态。剪力墙的延性也是需要关注的重点内容,可有效避免脆性的剪切破坏。此外,高层建筑对其内部结构的要求会更高,为了防止地质灾害和极端气候的影响,可通过提升剪力墙厚度满足建筑地点的地震预防需求,比如想要预防八级地震,剪力墙结构的强度就要达到二级。当其厚度符合设计标准时,墙体偏心荷载不会出现偏移,而且平面刚度有所保障。

3.2剪力墙底部加强

高层建筑的自重非常夸张,如果仅仅依靠剪力墙的承载力,显然无法满足项目的支撑要求,强度和稳定性会大受影响。为了解决这一问题,提升剪力墙的承重能力,就成为了设计人员需要关注的重点,过去一段时间内,在墙体底部设置加强墙,是比较理想的方式。但是这种处理手段,会改变墙体的受力结构,某种程度上来看,会给项目埋下一定的安全质量隐患。因此,应当在原有方式的基础上进行创新,采用全新的设计优化方式。对于一般的剪力墙结构,如果没有特殊要求,加强墙的高度控制在总高度的八分之一为宜,不可过高,以高度参数为依据进行计算,得到墙体厚度的具体数值。剪力墙结构本身具有一定的特殊性,可以在其底部增设部分特殊结构,优化边缘部件,做好底部固定工作。

3.3剪力墙延性的设计

设计人员在开展剪力墙结构设计工作时，常常会因连梁高度过高或者刚度过大，导致抗剪钢筋与受弯纵向钢筋的配置在连梁中的应用较多，且延性能较差。针对这种连梁，要想提高连梁的抗剪性能与延性，可通过配置斜向交叉配筋达到目的。但受到工程造价成本等因素的影响，其在工程建设中的应用较少。在剪力墙结构设计工作中，需要控制好墙肢长度，可将长墙分割为开洞联肢墙，并在洞口位置设置跨高度比在5以内的弱连梁，采取弱化处理措施，使得建立强的抗震性能得到提升，获取更高的延性，而且钢筋量能够得到控制，达到工程造价的目的。

结束语

综上所述，本文对剪力墙结构设计内容进行逐一阐述，对剪力墙结构的设计方式有了更深的认知。建筑结构设计应当充分意识到剪力墙结构设计的重要价值，通过对项目实际情况的综合分析，确定剪力墙结构设计的具体方案，通过对各项设计参数的有效优化，提高建筑施工设计质量，使得剪力墙结构性能优势得到充分发挥。同时也要明确剪力墙结构设计与布置的各项原则，通过对设计要点的逐一分析，使得剪力墙结构质量符合标准，达到施工目的。

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