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剪力墻結構在建筑結構設計中的應用研究
RSS 打印 復制鏈接 發布時間:2019-06-17 14:15:44

摘要:經濟的迅猛發展,技術的不斷更新,帶來的是各項事業的不斷發展,建筑事業作為重要的經濟發展因素必然也是在不斷的進步,本文針對建筑結構設計中剪力墻的結構設計進行分析和研究,以便更好的做好建筑的結構設計,保證建筑的安全和質量。 

關鍵詞:建筑結構;剪力墻;結構設計;應用 

引言 

建筑結構的設計不僅要滿足人們的實用性,同時還有注重建筑的整體質量、耐久度、美觀度和和諧性。因此,剪力墻結構技術的發展成了必然趨勢,對于提高建筑的整體性和耐久性有著重要的作用。 

1剪力墻結構概述 

所謂建筑結構,是指在房屋或者構筑物中,由一定數量的構件(即組成建筑結構的單元,如梁、板、柱等)連接而構成的能夠承受一定的荷載的空間體系。按照不同的標準,建筑結構有不同的分類。根據施工方法的不同,建筑結構可以分為混合結構、框架結構、剪力墻結構以及框筒結構等。剪力墻又被人們稱之為擋風墻、抗震墻、結構墻等,由此,我們可以看出,剪力墻有著多種結構的特點。在建筑結構中,剪力墻的作用主要用于承載建筑的負荷力,是一種以支撐為核心的建筑結構。通常來說,剪力墻的結構一方面能夠起到承載建筑負荷力的作用,同時也擔當了建筑“骨架”的作用,是在墻體和樓板之間構建出的負荷體系結構。 

2剪力墻結構的分類 

根據剪力墻的墻體上是否開洞以及開洞的洞口尺寸大小,可以將剪力墻分為實體墻、整體上小開口的剪力墻、多肢剪力墻和壁式框架剪力墻四種。其中,只有實體墻存在著剪力墻墻體不開洞的情況,其他三種類型的剪力墻都是墻體開洞的剪力墻,然后再按照墻體開洞的尺寸大小進行具體分類的。 

2.1實體墻 

所謂實體墻,是指截面墻體沒有開洞,或者截面墻體開洞,但是開洞的面積沒有超過15%的剪力墻。這種剪力墻的變形主要為曲型,墻體的彎矩圖處既不會產生反彎,也不會發生突變,沒有異常情況的發生,墻體的承受能力比較強。 

2.2整體上小開口的剪力墻 

顯然,整體上小開口的剪力墻的墻體上是開洞的。所謂剪力墻整體小開口,是指剪力墻上的開洞面積占剪力墻整個墻體面積的比例不超過15%。這種剪力墻的變形主要為彎曲型,墻體的彎矩圖處不會產生反彎的異常情況,但是有可能發生突變。 

2.3多肢剪力墻 

所謂多肢剪力墻,是指剪力墻的墻體開洞,并且開洞的面積過大或者墻體上的洞口成列狀分布的剪力墻。這種剪力墻墻體的彎矩圖處不會發生任何異常清況,其受力特點與整體上小開口的剪力墻比較相似。 

2.4壁式框架剪力墻 

所謂壁式框架剪力墻,是指剪力墻墻體上的開洞尺寸很大,并且墻肢線上的剛度與剪力墻墻體的連梁線剛度比較接近的剪力墻。這種剪力墻的變形為剪切型,其受力特點與框架結構比較相似。 

3剪力墻結構的厚度和長度的選取 

剪力墻長度和寬的尺寸比較大,但是其厚度卻比較小。根據其設計的長度和厚度的比值可以將其按照柱形和雙向受壓構件設計。 

3.1剪力墻結構的厚度 

剪力墻底部加強墻厚一、二級抗震等級時最好大于200mm,而且不得小于樓層高度的1/16,其它地方的則不得小于160mm。在剪力墻結構設計中,遇到特殊情況的建筑物應該采取概念設計分析,有效控制墻肢軸壓的比值,確保整體的連結從而達到減少墻的厚度的效果。 

3.2墻肢的長度 

剪力墻墻肢截面的高度就是剪力墻墻肢的長度,這個長度一般不應超過8m。在剪力墻結構設計中應確保剪力墻結構的延性,為了避免脆性的剪切破壞,可將高寬比大于2的細高剪力墻設計成彎曲破壞的延性剪力墻。但是有的墻體長度很長,為了確保墻體的高寬比值大于2,就要采取開設洞口的方法將長墻分成均勻的、長度較小的連肢墻,而其洞口則最好采用約束彎矩比較小的弱連梁。 

4剪力墻結構設計計算的原則 

剪力墻的設計過程中,不能采取盲目的手段,應該根據設計規范具體考察結構的設計是否具有合理性。在進行設計時,在技術層面上應遵循一些原則,這樣才能促進剪力墻結構設計的規范化。 

4.1樓層之間最小剪力系數的調整原則 

為了減輕結構的自重,避免地震的發生,在建筑過程中可以考慮少布置剪力墻,但是這個前提是必須要求短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不能超過40%。可以采取大開間剪力墻,使其結構具有更好的側向剛度,確保樓層最小剪力系數不小于規范限值,這樣可以大大減少工程的造價。 

4.2樓層層間最大位移與層高之比的調整原則 

對于普通的建筑,設計重點是樓層之間的扭轉變形和剪切變形。剪切變形的控制多以豎向構件的多少來衡量,但是如果豎向構件數量很多,就會造成剪重比偏大,導致設計不合理,造成扭轉變形過大,同樣不能有效滿足樓層間位移的需要。 

4.3剪力墻連梁超限的調整原則 

剪力墻跨高比小于2.5的連梁比較容易出現剪力和彎矩超過規定的限度的情況,所以一般規定剪力墻連梁的跨高比最好大于2.5。跨高比大于5的連梁則最好按照框架梁來進行設計,而跨高比在5-6之時,在連梁剛度不折減的情況下就會出現剪力或者彎矩超出規范限值。所以在剪力墻結構設計中應充分利用連梁超限的調整原則,這將大大節省工程造價,能夠有效促進工程投資的節約。 

5剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用 

5.1剪力墻合理定位 

剪力墻的平面布置應本著盡可能均勻、對稱的原則,盡量使墻面結構的剛度中心和質量中心完全重合,從而減少扭矩。而內外剪力墻應盡量拉通、對直。剪力墻肢截面宜簡單、規則。 

5.2剪力墻中大墻肢處理 

剪力墻在施工的過程中由于結構本身存在著延伸性要求,因此,結構施工與設計中也需要具備相應的延展特性,這對于提高剪力墻結構整體性和工作力度至關重要。通常情況下,剪力墻在設計中極容易形成高狀結構的剪力墻,且極容易呈現出彎曲破壞形式和剪力墻結構體系模式,這樣一來,極容易出現脆性破壞現象。因此,在設計工作中,對于墻體長度較長的剪力墻設計在滿足其承載力要求的基礎上可以進行分層間隔設計,將其分割成為小而均勻的獨立情斷,這對于提高墻體結構的承載力十分有效。除此以外,在墻段長度較小時其受彎產生的裂縫寬度較小,可以充分發揮墻體配筋的支撐作用。為避免這種不利現象的發生,對于超過8m的墻肢長度,可以采取以下兩種處理方法:①開施工洞:殲施工洞即在施工時墻上留洞,完工時砌填填充墻,把長墻肢分成短墻肢。②開計算洞:是指在進行結構計算時設有洞,開始施工時仍為混凝土墻。但通過這樣的計算方式,可以加強其它小墻肢的配筋能力。 

5.3剪力墻結構的墻體配筋 

控制剪力墻配筋有利于結構安全及工程的經濟性,因為對于剪力墻結構而言,剪力墻面廣量大。剪力墻墻體配筋通常是把豎向鋼筋放在內側,而把水平鋼筋放在外側,配筋必須滿足計算及規范提議的最小配筋率。若采用了雙向鋼筋網片,迎水面保護層厚度至少可取值為30mm,大大節省了墻體配筋。 

結語 

總而言之,由于剪力墻結構具有較好的抗震性和抗側剛度大等優點,目前在我國的建筑結構設計中得到了較為廣泛的應用。為了優化建筑結構,促進建筑質量的提高,我們應該了解剪力墻結構的相關理論,嚴格遵循剪力墻結構設計原則,把握剪力墻結構的設計要點,充分發揮剪力墻結構在建筑設計中的作用。 

參考文獻 

[1]李捍文. 剪力墻結構在建筑結構設計中的應用分析[J]. 科技創新與應用,2012,09:164. 

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[3]呂瑞孝,姜劍虹. 高層建筑剪力墻結構設計需關注的要點[J]. 科技信息,2011,19:381+412. 

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