剪力墙设计与建筑结构论文

2019-10-02 版权声明 举报文章

剪力墙设计与建筑结构论文

1剪力墙结构布置

在建筑的竖向荷载中,其主要是由楼面荷载以及结构自重通过楼面传递到剪力墙的。其具有着两种表现形式,一种是由连梁所产生的弯矩,一种是墙肢内具有的轴力。在我们对竖向荷载进行计算时,主要是以其受荷面积进行计算的,而在水平荷载计算时,则主要是借助计算机的有限元方式对其进行计算,通过这种建筑受力情况的科学估算,能够有效地为我们后续的结构布置提供重要的基础数据。在高层建筑中,剪力墙结构一般都是以双向布置的方式形成空间结构。在剪力墙布置过程中,非常关键的一个问题就是要保证力所具有的均衡性,要通过建筑中心同刚度中心距离的接近避免建筑出现扭转效应。在对其实际布置时,我们会看到当剪力墙抗侧刚度过大时,其所具有的自振周期也会随之增大。面对此种情况,设计人员则可以通过加大墙体间距的方式使结构的抗侧移刚度能够得到降低,可以说,通过剪力墙的合理布置,能够有效地提升高层建筑的稳定性。

2剪力墙结构设计

对于剪力墙结构的设计是一个非常复杂、专业的过程,其中具有着很多个设计步骤。对此,就需要我们在对剪力墙结构进行设计之前就能够对剪力墙结构设计的步骤进行充分的了解,并对墙肢所具有的厚度与长度进行确定。之后,则需要开展连梁以及边缘构件的设计,最终对地震荷载进行计算。

2.1墙肢长度与厚度的设计

之前我们已经提到过,在剪力墙设计的过程中其长度不应当过长。对此,我们就需要对墙肢长度设置进行一定的控制,避免长度过长。一般来说,墙肢长度不应当超过8m,且跨高比应当大于6,并以此帮助我们获得更为稳定的剪力墙设计。在厚度方面,我们在实际设计时则需要能够对剪力墙所具有的稳定性以及刚度作出保证。通常来说,一般居民建筑的填充墙厚度会保持在200mm左右,在剪力墙厚度设计时也将其设置为200mm。而对于部分不含地下室的高层住宅来说,则将其基础埋深选择在2.5m以上,强度高度在5m以上,之后再根据适当的比例对剪力墙进行确定。但是对于这种方式来说,其很可能使最终的剪力墙厚度大于填充墙厚度,这也是非常不利于我们高层建筑设计的。对此,就需要我们在对剪力墙厚度设计时能够在联系建筑实际情况、相关建筑设计规程的基础上对其进行科学的设计。

2.2连梁的设计

连梁就是对墙肢之间进行连接的梁,其不仅能够帮助我们对不同墙肢进行连接,同时也能够在水平荷载的作用下使墙肢因为出现变形情况对连梁产生一种内力,并以这种内力的产生对墙肢施加一种稳定的约束作用。在实际设计中,首先需要重点关注的就是截面尺寸以及连梁跨高比这两个指标。如果连梁刚度过大,就需要我们对其进行适当的折减,但是,在对剪力墙进行设计时,仅仅根据相关的设计标准很难帮助我们实现配置的折减,对此,就需要我们能够允许其适当的出现开裂的情况,并以这种开裂情况的存在将内力转移到墙体上来实现折减的效果。而在折减过程中,也需要我们能够对折减的系数引起充分的重视,通常来说,如果防裂度较低,那么我们就可以根据情况折减的少一些,而如果防裂度较高,就可以折减的多一些。但是,无论我们折减的多、少,都需要保证折减系数应当大于或者等于0.5,因为只有在这种折减系数下才能够使连梁所承受到的竖向荷载能够得到保障。而在连梁刚度方面,我们则可以通过增加剪力墙洞口宽度的方式减小连梁刚度,因为当整体结构的刚度降低时,当发生地震时的地震作用也会因此降低,并可以保证连梁所具有的承载力不会出现超限的情况。另外,混凝土也是我们在设计时需要重点注意的问题,通过混凝土等级的提升,也能够对连梁抗剪承载力的不超限情况起到一个保障作用。

2.3边缘构件的设计

边缘构件也是我们在剪力墙设计过程中非常重要的一项工作。对于边缘构件而言,有约束边缘构件的矩形截面剪力墙和无约束边缘构件剪力墙相比有着明显的优势,具有着更高的基线承载力,同无约束情况相比其承载力能够提升约40%左右。而在类型方面,边缘构件主要有构造边缘构件以及约束边缘构件这两种,在实际应用的过程中都需要我们在联系建筑实际情况的基础上对其进行设置。

2.4地震荷载及内力设计

如果建筑主体结构布置情况较为简单,那么我们在对剪力墙结构进行设计时则可以通过空间协同平面框架的应用对其进行计算。而如果建筑主体结构布置情况较为复杂,我们则可以通过空间分析程序对其位移、内力等因素进行分析。同时,在实际设计过程中,我们也需要以简化计算的原则开展设计工作,且在对地盘长宽进行计算时需要能够在结合建筑主体结构长宽的基础上对其开展分析工作,并尽可能地以成比例的方式进行设计。

3结束语

总的来说,剪力墙是我国现今高层建筑中非常重要的一个部分,需要我们做好其设计工作。在上文中,我们对建筑结构设计中剪力墙的布置与设计方式进行了一定的研究,而在我们实际设计过程中,也需要能够在遵照设计重点的基础上充分联系实际,从而以更具针对性的设计方式保障建筑结构设计的总体效果。

作者:陶健 杨丽琛 单位:辽宁省建筑设计研究院

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