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分析高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点

2019-11-28徐幸辛

建材发展导向 2019年15期
关键词:连梁楼层剪力

徐幸辛

(阳江市凯源电力设计有限公司,广东 阳江 529500)

剪力墙结构作为建筑中主要的抗测力构件,其能够承受不同的荷载,使建筑的内部空间得到增加,它的特点是具有较强的整体结构性及合适的侧向刚度,存在很多的优点。因此,剪力墙结构被广泛应用于很多的高层住宅中。对于整个建筑的结构设计而言,合理的设计布置剪力墙是非常重要的,剪力墙的稳定性直接影响着整个建筑结构的安全。因此,结合整个建筑的设计特点,严格控制剪力墙的截面设计,发挥出剪力墙的优势,使得整个建筑的安全性和可靠性得到保证,发挥其最大的经济利益。本文对高层建筑结构设计中的剪力墙结构关键点进行了分析。

1 剪力墙概述

1.1 剪力墙的含义

利用剪力墙结构代替框架结构,不仅有效的增强建筑的荷载,而且对控制结构水平力上混凝土和钢筋现浇结构也具有积极的意义。剪力墙结构主要以连梁结构和墙肢结构为主,不仅具有较大的刚度,而且承载力及整体性都较好,在整个建筑过程中用钢量也不大。这也是剪力墙结构被广泛推广和使用的重要因素[1]。而且在高层建筑中采用现浇剪力墙结构技术,可以将承重墙与分隔墙有效的结合,这样可以有效的降低成本。因此需要重视对剪力墙结构技术的研究力度,确保剪力墙结构设计水平的提高。

1.2 剪力墙的优点

将剪力墙结构设计融入建筑结构设计中,这样不仅能够降低工程的用钢量,而且对降低建筑工程成本也具有非常重要的意义。而且剪力墙整体性能较好,具有较大的刚度,能够承受住各种类型的荷载,特别是对水平方面的荷载更有效。而且将剪力墙结构设计融入到高层建筑结构设计中来,能够将建筑内部的分隔墙与建筑内部的承重墙有效的结合在一起,对增强建筑内部的空间的安全和美观具有积极的意义。

1.3 剪力墙的缺点

尽量应用剪力墙结构具有较多的优势,但在实际应用中还存在一定的缺点。在框架结构中应用剪力墙会导致建筑重量增加,使建筑成本增高,抗震性能降低。尽管在一定程度上利用剪力墙结构设计时能够减少钢筋的使用率,但同时也会对结构的延性带来一定的影响。而且剪力墙的墙肢自身承载能力受到一定的制约,这也导致其作用无法有效的发挥出来,尽管剪力墙刚度对侧向变形具有较好的抵抗力,但在实际应用时,需要自上而下加强建筑本身的结构,从而导致建筑成本增加。

2 剪力墙结构设计的基本原则

2.1 调整剪力墙结构的连续超限

根据相关规定,剪力墙结构的连续跨高比要合理,如果较小的话,就会产生弯矩或是剪力过大的现象,一般情况下,跨高比不能小于2.5。因此,合理的选择跨高比,一方面能够避免剪力和弯矩过大的发生,另一方面还能使工程的成本降低。另外,在设计剪力墙结构时,要结合各方面因素,根据相关规定,剪力墙的结构一定要距房屋的中间远一些,建筑物的立面和平面要保证均匀,这样可以降低整个建筑的抗扭能力。

2.2 调整楼层间最大位移与层高的比例

在计算最大楼层的位移时,要考虑建筑所处的地区地震发生的情况,如果地震发生的频率多,在计算楼层的标准值时,要保留整体结构的弯曲变形程度,如果建筑是以弯曲变形为主,则要计入扭转变形。高层建筑中,楼层间的剪力变形和扭转变形是需要重点考虑的[2]。通常,通过竖向构件的数量来确定结构的剪力变形,然而在实际工程中,很多构件不能满足工程的要求,就需要合理的布局构件,如果布局不合理,很容易发生扭转变形,则楼层间的位移就不能达到工程的要求。因此,高层建筑的竖向构件的刚度,不能只通过位移来确定,还可以尽量减少构件的扭曲变形。

2.3 调整楼层最小剪力系数

在设计剪力墙时,构件的布置要尽量减少,最好的办法就是剪力结构的布置要大开间,从而使侧向结构达到理想的状态。另外,楼层间的剪力系数也要根据相关的规定,保证在较小的范围,整体的底部和短肢剪力墙二者承受的地震倾覆力之间的比例最好不要大于4∶1,这样不仅能减少地震对建筑的破坏,还能减少自身结构的重量,达到节约成本的效果[3]。

3 剪力墙结构的要点

3.1 合理配置剪力墙暗柱钢筋

依据相关标准,当设计一级、二级及三级剪力墙构造时,需要设置一定的暗柱与端柱,这些暗柱与端柱在一定限度上可消耗掉很多的地震波能量,同时还能增强剪力墙边缘抗拉能力,这对建筑的稳定性提升产生着相当巨大的作用。

3.2 合理布置剪力墙结构

首先,在筛选短肢剪力墙构造时要保持一个谨慎的态度,这主要是因为短肢剪力墙构造不但防震性能差,而且难以高效地保证建筑的稳固性,所以在筛选时要对各个层面的要素展开全面的考虑,在确保建筑灵活布置时,要高效地缩减建筑构造的重量。其次,小墙肢的存在会增加剪力墙结构的施工难度,因此在实际的施工过程中必须尽量避免小墙肢的存在和建设,从而降低施工的难度,并且也有助于降低施工的繁琐程度和成本。在使用剪力墙结构时必须合理的进行控制。最后,因为剪力墙刚度直接关联到防震性能及作业的时间,所以在科学布置剪力墙构造时要保证其总体刚度,这样在保证作业时间时,还能加强其抗震功能,获得较好的经济利润[4]。而且在对剪力墙刚度展开控制时,还要高效地达到位移限制标准。

3.3 合理的控制剪力墙结构参数

必须充分的控制好剪力墙结构的各项参数,在施工过程中必须严格的落实设计参数和指标,在具体的进行施工时,要根据施工的实际情况及时的调整设计,针对现场施工出现的状况及时的进行调节有助于确保整体的设计效果[5]。并且在施工的过程中分阶段进行施工效果的检测,根据前一阶段的施工效果修正下一阶段的施工方案,从而最终实现施工的质量控制。

3.4 剪力墙的连梁设计

在高层建筑中使用连梁来连接剪力墙,它两边固定于剪力墙上,由于剪力墙自身具备一定的强度及刚度,所以在连梁里会产生巨大的作用力。为了缩小连梁里内力,我们通常会利用刚度折减的办法来运算内力,这样可控制好折减值[6]。在受到风力及地震力的作用下,会对连梁产生很大的内力,进而制约到连梁的结构性能。所以通常会加大剪力墙洞口宽度、在连梁中间开水平缝等办法来减小连梁内力,以便削弱各种应力对连梁的损坏,提升高层建筑构造的稳定性。

4 结语

近几年来我国建筑业有了大跨步的进展,这也高效地促进了剪力墙构造的运用。现今高层建筑构造中使用最多的就是剪力墙构造,将其运用于建筑构造总体设计中,可增强建筑的总体及防震功能,更能突显出剪力墙构造的重要性。而且要加大剪力墙探究的力量,深入提升剪力墙构造设计水准,在达到人们对建筑要求的同时,保证建筑总体质量的全方位提升。

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