建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析

时间:2022-06-07 19:20:02 公文范文 浏览次数:

摘 要:随着建筑行业的快速发展,建筑工艺水平不断提高,新的设计方法和施工工艺不断涌现。剪力墙结构作为现代建筑中的常用结构,不仅自身性质优越,而且能够缩短施工周期,延长建筑使用年限。但剪力墙结构的应用有一定限制,在设计过程中,需要结合实际情况选择合适的剪力墙结构类型,充分发挥其功能作用。本文对建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析,对从业人员给予借鉴。

关键词:结构设计;剪力墙;设计

引言

社会经济水平不断提高,建筑行业取得了突飞猛进的发展,特别是对于城市的发展而言,土地面积越来越少,高层建筑也越来越多,使得建筑结构体系呈现多样化趋势。在高层建筑施工中,由于剪力墙结构具有整体性能好、抗侧刚度大、水平荷载作用下的侧移小、墙面平整等优点得到了越来越多的关注。

1剪力墙结构概述

建筑剪力墙结构具体是指建筑房屋及其附属物中用于抵抗地震、风负荷等水平荷载影响的墙体。其设计初衷是防止建筑在使用年限内遭到外力破坏,增加结构稳定性和荷载能力。目前应用较多的建筑结构包括框架结构、框筒结构、混合结构和剪力墙结构等,其中,剪力墙结构相比于其他建筑结构形式,抗侧刚度高,抗震性能优越,用钢量较小。随着剪力墙结构施工工艺的日益成熟,目前已经在建筑工程中得到了广泛应用。采用剪力墙结构进行设计施工,主要建筑材料为钢筋混凝土,利用该结构墙板承受横向和竖向荷载力。在实际施工中,主用利用剪力墙代替柱承受竖向荷载力。

2剪力墙结构设计原则

通常来说,剪力墙的宽度和高度都要与厚度相比要大出很多,同时因为其是几何特征向板,因此剪力墙结构受力形态与柱子的受力十分相似,但是仍然存在细微差别。如果肢长与厚度的比未超过3,可以将剪力墙设计看成柱子,若比值在3~5之间,则可将其作为异形柱。剪力墙结构中的墙面是平面构件,其在建筑中,一方面需要承受水平方向的弯矩与水平剪力,另一方面还需要承受竖向压力,若剪力墙结构自身的强度可以满足抗震需求,在具体设计过程中,不仅需要对刚度内容进行充分考虑,而且需要考虑其延性,只有这样,才能确保剪力墙结构设计的合理性。若剪力墙在同一平面内,其承载力和刚度较大,平面外两者则较小。如果平面外梁与剪力墙连接,容易使墙肢在平面外出现弯矩,因此具体设计期间,应当尽量避免同平面外梁进行连接,如果受建筑结构限制,必须连接,则应当采取相应的保护措施,避免意外情况的发生。

3建筑结构中剪力墙结构设计的主要形式

3.1实体墙

由于建筑不同,因此相应的剪力墙结构设计形式也不同,实体墙是其中的一种,同时它也是剪力墙结构设计中一种常见的表现形式,其受力性能与不开洞墙一样,类似于竖向的悬臂结构构件,其最大特征是抗侧力能力强,即使在水平作用下出现了弯曲变形的情况,但是其截面仍能够满足截面假定,继而应力和力形成了几何曲线关系。实体墙大多都被设置在建筑物结构外围,发挥抵抗地震扭转的良好作用,有效延长建筑结构的使用年限。

3.2整体开口墙

在剪力墙结构设计的过程中,在墙体开洞面积较大,同时在水平力作用下,部分出现弯矩的墙体会变为整体开洞墙体,其洞口成列分布,再加上,产生弯矩的墙体在整体弯矩中所占的比例较大,因此不存在反弯点。

3.3多肢剪力墙

多肢剪力墙是指建筑结构剪力墙体上分布的洞口较多,各个墙肢之间主要靠相邻的墙体连接起来,连续梁墙体的刚度较小,在地震作用下,墙肢之间产生的力会传给连续梁,从而影响了墙体的稳定性,不仅安全性降低,而且各个墙体的单独作用未能得到充分发挥。

3.4框架式剪力墙

现阶段我国的框架式剪力墙主要具有以下这几个特点:剪力墙具有的刚度不足,墙体上的开洞较小,连续梁刚度减弱。由于墙肢洞口的宽度很大,在水平力作用下,部分建筑结构墙肢会出现反弯的情况,要想确保整个建筑结构的稳定性,还需要根据实际情况,适当加强剪力墙墙体厚度。

4剪力墙结构设计在建筑结构设计中的运用形式

4.1在墙体布置上的运用形式

在对建筑物的剪力墙结构进行设计时,墙体的合理布局十分重要,它是建筑整体结构设计的关键,很大程度上决定了建筑的安全性、可靠性及经济性。其主要是依据主轴以及其他某一方向展开的双向布置,但在对剪力墙进行实际布设中,需要确保设计者时刻保证剪力墙体的均衡性。另外,在对剪力墙结构进行设计时,尤其当建筑物的宽度与高度尺寸相对来讲均比较大时,在承受弯矩、水平剪力以及竖向压力时,能够切实保障均衡性,使剪力墙避免出现个别墙肢因过大的截面吸收更多的地震力,承担过大的剪力及弯矩,提高整个建筑物的抗震性能。

4.2在计算上的运行形式

建筑结构设计中,计算为核心构成部分,同时也是设计剪力墙结构过程中运用的主要形式。所以,建筑结构中剪力墙结构的设计,设计者需切实依据相关计算工作,来对剪力墙的实际承受荷载力的能力进行判断,从而确保剪力墙结构的整体质量。但大多数时候,设计者对剪力墙结构的计算都未结合建筑施工实际状况,从而导致建筑的剪力墙结构计算结果与实际使用状况不符。应对建筑物能够承受的荷载力有一个全面了解,对于其他环节的设计提供有效的参照依据。

4.3墙体受力分析。在建筑结构设计中,剪力墙结构作为一种重要的平面构建,承受着水平和垂直方向的剪力,在进行墙体设计时,要全面分析墙体受力情况,确保墙体自身强度满足工程要求,发挥出剪力墙的作用。在剪力墙结构设计中,首先要结合建筑实际情况,做好受力分析,全方位考虑墙体承受的荷载力大小和作用形式。

4.4剪力墙边缘构件的设计剪力墙边缘构件的设计在整个过程中起到了非常重要的作用,边缘构件的设计可以有效提高构件的稳定性和延伸性,边缘构件设计还包括:端柱和暗柱,因此要根据实际情况进行设计合理的配置边缘构件,只有这样才能提升剪力墙的稳定性。在边缘构件设计环节,要提高对设计流程的高度关注,认真听取管理人员的指导意见,充分体现剪力墙结构设计的科学性与实用性。

5剪力墙结构应用重要意义

剪力墙结构具有刚度强,成本低廉的应用优势,这也使得其在建筑工程中的应用范围越来越广泛。并且剪力墙结构的优势在房屋建筑中体现的尤为明显,不仅帮助承重墙和隔离墙的有效合成,在保证建筑质量的基础上,降低了施工压力和难度,提高施工单位的经济效益,科学合理地进行剪力墙结构设计是保证建筑结构设计符合人们需求的重要基础。不论是哪种形式的剪力墙结构的设计都需要遵循一定设计原则,只有严格遵守设计原则才能保证建筑的质量。

结束语

剪力墙结构设计在现代建筑结构中得到了广泛应用,但是我國对剪力墙结构设计内容并没有详细规定,设计中的许多内容都需要设计人员通过大量的设计实例,对设计经验进行总结。在建筑结构设计中,合理应用剪力墙结构,使建筑结构的质量可以得到提升,提高建筑结构的抗震性和稳定性的到提升,满足人们对建筑性能及质量的需求,这也使得建筑结构中剪力墙的应用越来越广泛。

参考文献

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(作者身份证号码:410522197504265840)

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