建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

任婧

摘 要：剪力墻結(jié)構(gòu)作為目前建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中較常使用的形式，具有抗側(cè)剛度大、抗震性好等特征，尤其是對于現(xiàn)階段的高層建筑來說，剪力墻結(jié)構(gòu)的運(yùn)用能夠確保建筑的穩(wěn)定性和安全性，提高建筑的實(shí)用價(jià)值。本文就重點(diǎn)對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用加以說明，希望可改善建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平，豐富建筑實(shí)用性能。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);剪力墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

引言

目前剪力墻結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到了高層建筑工程的廣泛應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)剛度性能與側(cè)翼性能較好，能夠提高建筑的抗震效果，滿足高層建筑對剛度、側(cè)移水平及穩(wěn)定性的要求。但是在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，因?yàn)槭艿蕉喾N因素影響，設(shè)計(jì)仍不完善，因此需要采取有效的措施對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，為高層建筑的安全性和穩(wěn)定性提供保障。

1剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)

城市化發(fā)展伴隨著越發(fā)明顯的土地緊張問題，各種建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)施中，為克服土地資源限制，建筑工程呈現(xiàn)出高層化趨勢，項(xiàng)目數(shù)量有所增多、規(guī)模日漸擴(kuò)大。但因?yàn)榻ㄖ膶訑?shù)多、高度大，整個(gè)結(jié)構(gòu)受到的作用力繁多且復(fù)雜，軸線并行、側(cè)向移動等均是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需重點(diǎn)關(guān)注的方面。由于剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，高層建筑項(xiàng)目實(shí)施中，人們越來越傾向于這一結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)建，但在剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使得剪力墻具有較好的抗側(cè)剛度、較小的側(cè)移、良好的吸收性能，只有這樣，方可使得剪力墻結(jié)構(gòu)具有極好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和抗震性，能夠應(yīng)對來自內(nèi)外部的各種結(jié)構(gòu)沖擊。對于高層民用建筑而言，為達(dá)到總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，剪力墻結(jié)構(gòu)的高度和厚度都相對偏大，這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求使得該結(jié)構(gòu)體系即使處于荷載作用下，也可以發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢，發(fā)揮其抗剪切力機(jī)械強(qiáng)度能量小的特征。一旦剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用對象是超出20層的建筑，為保障截面彎矩最為極限承載力的計(jì)算科學(xué)性和準(zhǔn)確性，必須要以全截面抗彎作為計(jì)算基礎(chǔ)，根據(jù)相應(yīng)的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，在洞口越小的條件下，剪力墻結(jié)構(gòu)的性能越理想，越可以發(fā)揮其在建筑結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢。此外，高層民用建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過科學(xué)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以有效對建筑空間加以科學(xué)劃分，實(shí)現(xiàn)空間資源的合理利用，有效提升了室內(nèi)框架結(jié)構(gòu)的簡潔性和美觀性。因?yàn)榧袅Y(jié)構(gòu)中各個(gè)構(gòu)件都為混凝土材料制成，使得剪力墻結(jié)構(gòu)的重量大，地震災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)該剪力墻結(jié)構(gòu)也勢必由于以自重出現(xiàn)明顯的地震反應(yīng)，再加上抗側(cè)剛度的存在使得地震時(shí)的地震反應(yīng)力加大，因此，為使得剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性得以增強(qiáng)，應(yīng)從其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。

2建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用

2.1剪力墻結(jié)構(gòu)配筋優(yōu)化

對高層建筑工程造價(jià)來說，合理控制剪力墻配筋具有重要意義。分析過往高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，多數(shù)情況下剪力墻配筋均根據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的最小配筋率進(jìn)行配筋的構(gòu)造，因此需要對墻體厚度進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對剪力墻身鋼筋用量的有效控制。在正式施工前選擇合理、優(yōu)質(zhì)的材料十分重要，主要在于鋼筋材料的選擇，需要對其進(jìn)行檢查，保證其質(zhì)量性能達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)場投入使用。在選擇剪力墻結(jié)構(gòu)配筋時(shí)，需要確保材料符合工程測算及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，水平鋼筋需要設(shè)置在外側(cè)，垂直鋼筋需要設(shè)置在內(nèi)側(cè)，根據(jù)具體情況展開優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步降低成本。

2.2合理設(shè)計(jì)剪力墻的位置

剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，墻體的布置位置和布置方式等對于建筑來說尤為重要，是建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是保證建筑工程安全的關(guān)鍵。在剪力墻的設(shè)計(jì)中需要做好如下工作。首先對建筑結(jié)構(gòu)的主軸位置進(jìn)行確定，然后將剪力墻的位置設(shè)定在主軸方向，并以主軸為基礎(chǔ)向其他方向進(jìn)行輔助，設(shè)置雙剪力墻的形式，實(shí)現(xiàn)不同方向剪力墻間的銜接作用，保證內(nèi)部空間構(gòu)建的合理性。建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須保證抗震性，不得采用單向放置設(shè)計(jì)的模式，剪力墻設(shè)計(jì)中需要從兩個(gè)方面對剪力墻性能控制進(jìn)行分析，保證剪力墻不同方向墻體的振動周期和頻率等相似，有利于促進(jìn)墻體內(nèi)部平衡，保證墻體內(nèi)部的穩(wěn)定性。同時(shí)，剪力墻截面設(shè)計(jì)中，需要以規(guī)范性和簡易性為基礎(chǔ)，剪力墻的側(cè)體抗壓能力以及內(nèi)部穩(wěn)定能力等遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過建筑體的能力，這種情況下可以通過剪力墻的承載力減輕建筑的負(fù)荷，充分發(fā)揮剪力墻的作用。提升建筑的承載力同時(shí)，減少內(nèi)部修筑墻體的空間，為建筑內(nèi)部提供更大的結(jié)構(gòu)空間。建筑剪力墻的布置中需要保證合理的間距，剪力墻的分布不能過密，防止出現(xiàn)受力不均的情況。在剪力墻截面設(shè)計(jì)工作中還需要嚴(yán)格按照從下到上的順序進(jìn)行，這種設(shè)計(jì)方式是出于對剪力墻側(cè)墻體壓力的緩解。剪力墻布置設(shè)計(jì)中需要結(jié)合墻體高度要求對厚度進(jìn)行縮減，并綜合考慮混凝土等級。也可以結(jié)合工程項(xiàng)目要求通過減少墻肢的設(shè)計(jì)方式對剪力墻側(cè)面剛度進(jìn)行提升。但是對于一些容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的地區(qū)，如果剪力墻的高度過高，一旦出現(xiàn)地震等情況，會導(dǎo)致剪力墻存在彎曲的問題，同時(shí)如果剪力墻高度過低還可能導(dǎo)致墻體過于脆弱。因此對于地震高發(fā)的地區(qū)，剪力墻設(shè)計(jì)中必須做好高度的設(shè)計(jì)，保證剪力墻的承載力和穩(wěn)定性。此外，在剪力墻設(shè)計(jì)前需要先對工程項(xiàng)目中剪力墻的受力情況進(jìn)行研究，保證設(shè)計(jì)中剪力墻以及孔洞的位置都具有科學(xué)性，使剪力墻的設(shè)計(jì)符合力學(xué)特點(diǎn)。同時(shí)在孔洞的設(shè)計(jì)中，所有的孔洞都需要對齊，并保證孔洞間具有相應(yīng)的連接點(diǎn)。使剪力墻的所有孔洞都能夠均勻受力，以此為基礎(chǔ)更好地滿足施工原理。

2.3加大對結(jié)構(gòu)選型的重視力度

在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)施工中，結(jié)構(gòu)在整個(gè)建筑中起到承接和傳遞重力的作用。因結(jié)構(gòu)模式的不同，其在實(shí)際建設(shè)中也存在一定的差別之處，為此在進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)前高層建筑的層高、使用功能等多方面來決定，最大化確保結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)產(chǎn)生的效益性。隨著我國建筑領(lǐng)域的發(fā)展，相關(guān)的設(shè)計(jì)單位數(shù)量不斷增多，在這樣的背景下，施工、設(shè)計(jì)等方面工作人員出現(xiàn)了專業(yè)能力不一情況，另外，由于市場的需求量相對比較大，因此也出現(xiàn)了設(shè)計(jì)質(zhì)量差，周期短等情況，甚至有些設(shè)計(jì)沒有注重質(zhì)量，將大部分重點(diǎn)用于經(jīng)濟(jì)效益方面，因此要對前期概念設(shè)計(jì)加大重視力度，促使優(yōu)化高層建筑結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)，保證高層建筑質(zhì)量符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.4剪力墻連續(xù)梁方案

連續(xù)梁指的是剪力墻中連接墻肢結(jié)構(gòu)的梁，具有跨高比小、連接墻肢剛度大等特點(diǎn)。連續(xù)梁除起到連接作用外，還具有較為明顯的支撐作用，能夠有效抵抗地震荷載、風(fēng)荷載帶來的影響，一旦連續(xù)梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，建筑結(jié)構(gòu)也將受到較大影響。所以在設(shè)計(jì)中需結(jié)合實(shí)際情況，合理設(shè)計(jì)連續(xù)梁施工方案，增大其剛度，保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在工程實(shí)際設(shè)計(jì)中，剪力墻連續(xù)梁的設(shè)計(jì)宜按“強(qiáng)墻肢弱連續(xù)梁”原則進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，為了提高連續(xù)梁的延性，通常情況是對于跨高比較小的連續(xù)梁內(nèi)宜設(shè)置交叉斜筋，交叉斜筋的走向與主拉應(yīng)力的走向一致，目的是抵抗彎剪作用下主拉應(yīng)力的變化，從而控制應(yīng)力變化產(chǎn)生的裂縫問題。另外，交叉斜筋的延性、耗能和抗震性能，相較于傳統(tǒng)配筋連續(xù)梁具有更大優(yōu)勢，在提高剪力墻結(jié)構(gòu)質(zhì)量，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性上起到了顯著作用。

結(jié)語

高層民用建筑結(jié)構(gòu)的日漸復(fù)雜化，加劇了人們在此類工程中對剪力墻結(jié)構(gòu)體系的重視和使用，但剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)時(shí)需注意的設(shè)計(jì)要點(diǎn)較多，設(shè)計(jì)人員應(yīng)從受力分析的角度，做好相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和優(yōu)化，全面提升高層民用建筑的結(jié)構(gòu)性能。

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