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浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

更新时间:2009-03-28

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。

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[1]。建筑剪力墙结构如图1所示。

  

图1 建筑剪力墙结构示意图

2 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用

下面以具体案例介绍剪力墙结构设计情况。某高层住宅建筑工程的标准层高为2.9 m,共18层,总高度为52.5 m,建筑总面积约为6 500 m2。该建筑的抗震设防烈度为8度,按照地震加速度值0.20 g进行计算,设计地震分组为第二组,风压为0.55 kN/m2,场地类别为II级。根据工程设计要求,采用二级剪力墙,混凝土强度为C30~C25,采用HRB400钢筋梁和HPB235板,墙体采用HRB335。在原剪力墙设计中,采用纯剪力墙结构,底部加强部位的宽度为250 mm,上部宽为200 mm。经计算分析发现剪力墙利用率较低,结构位移比能够控制在1.2以内,底层墙肢的轴压比为0.35~0.4,结构周期较小,整体偏钢。对其进行设计优化后,结构刚度分布适中,能够发挥剪力墙刚度大和承载力高的特点。从该工程案例中,可以总结出一些剪力墙结构设计的经验[2]

与对照组比较,BV模型组小鼠子宫组织中MMP-9蛋白表达量显著增加(P<0.01),不同剂量黄柏碱与加替沙星可减少小鼠子宫组织中MMP-9表达。黄柏碱(20、40 mg/kg)与加替沙星均可有效降低小鼠子宫组织中MMP-9表达量,与模型组比较差异显著(P<0.05、0.01)。结果见图2。

1)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。

6)连梁钢筋配置。连梁是建筑设计中的主要承重构件之一,按四级地震抗震指标的要求,剪力墙配筋率在0.2%以上,对于三级及以上地震抗震指标要求而言,剪力墙配筋率要在0.25%以上。在设计过程中,必须严格按照相关标准要求设置连梁配筋率,进行承压计算,确保承压能力符合要求。可以适当提高配筋率,防止剪力墙出现扭曲变形,但配筋率过高会增加剪力墙自重,因此要在承压计算的基础上,对其进行合理设计。

3)超限调整。在建筑剪力墙设计过程中,应遵守楼层间剪力墙数最小的设计原则,在建筑结构设计初期,充分考虑建筑抗震性需求,适当降低结构自重,确保剪力墙结构的地震倾覆力矩所占的比例在40%以内。其次,调整楼层间的最大位移数与层高的比例,使其在地震力作用下,建筑所受的扭转和剪切作用力导致的层间位移能够被控制在允许范围以内。因此,剪力墙结构不能只依靠竖向构件数量设计控制建筑变形,还需要调整好最大位移与层高的比例,降低建筑的扭转和剪切变形。根据相关规定,剪力墙结构的超限调整要满足连梁剪力与弯矩跨高比大于2.5的要求,但跨高比不是越大越好,当跨高比达到6以上时,不仅不会改变连梁刚度,还会导致剪力墙出现超限问题,增大结构突变的发生几率,影响建筑整体施工质量。如果跨高比是5~6,应采取框架式结构。只有调整好剪力墙结构超限问题,才能为建筑整体设计质量提供保障。

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5)墙体厚度设计。在墙体厚度设计方面,相关规定中有明确要求,要根据标准规定进行设计。对于短肢剪力墙结构,其底部的加强部位应在0.2 m以内,其余部位则要在0.18 m以上。为防止建筑剪力墙结构出现刚度突变,墙体厚度设计应采取阶段变化设计方法,变化范围控制在50~100 mm以内,确保其均匀变化。对于混凝土的等级和强度均发生改变的情况,错开楼层进行设计,通过控制墙体厚度,确保建筑结构具有足够的稳定性。

综上所述,剪力墙结构在建筑结构设计中的应用可以提高建筑结构刚度和抗震性能。通过分析剪力墙结构的特点和分类,可以帮助建筑设计合理选择剪力墙结构类型,充分发挥剪力墙结构的作用。在设计过程中,做好相关受力分析和承压计算,合理确定剪力墙比例、墙体厚度等重要参数,满足实际建筑工程需要,为建筑提供足够的稳定性。

5) 制定合理的绕行路线:杨庄路上左转车辆的目的方向有2个,一个是进入杨庄东街之后在杨庄东街与阜石路交叉口右转进入阜石路,另一个是进入杨庄东街之后沿杨庄东街直行向北,对于这两种行车目的,应该给出对新进口禁左之后的绕行路线,以满足设置禁左的需要.

2)平面内搭接。应用剪力墙结构主要是为了分担原建筑结构中梁柱结构要承载的荷载力,对剪力墙结构刚度有较高要求。在设计过程中,剪力墙结构平面布置方向应采取沿主轴方向的设计方式,不能采用对峙和拉筒方式,如果设计方向不一致,需要将剪力墙结构连成一个整体,确保剪力墙结构的刚度。剪力墙结构垂直方向的布置应采取从下到上的连续布置方式,防止出现刚度突变现象,确保剪力墙结构的强度均匀分配。在剪力墙结构的开洞处,要做好连梁和墙肢设计。就整体而言,应控制好剪力墙结构数量,避免出现剪力墙结构密集的情况,平衡好建筑整体的抗侧力刚度,合理布置建筑结构平面。如果剪力墙结构的抗侧力刚度或重力过大,会影响建筑整体抗震性能。此外,在设计过程中还要避免剪力墙结构与平面外梁体相连的情况,从而避免对剪力墙的弯矩产生影响,导致发生突变[3]

3 结语

4)平面布置。建筑剪力墙结构的平面布置原则是尽量做到均匀和对称,虽然在实际施工中,同一平面内剪力墙结构的重量中心难以与刚度中心完全重合,但要尽量让两者接近,提高建筑稳定性,减少扭曲。在设计中如果剪力墙结构的连续长度过长,应设计开洞,将其均匀划分成几段长度相等的墙面,避免墙体结构受到剪切力破坏。根据相关标准规定,独立剪力墙结构的墙面总高度与截面高度的比例大于2,开洞口要保持上下对齐,呈列状分布。如果剪力墙的开洞存在交错或叠合,会减小剪力墙结构的刚度,容易出现变形现象。在抗震性设计方面,应采取双向或多项的平面布置方式,确保正常发挥剪力墙功能。如果剪力墙结构的洞口与墙边(或洞口与洞口)形成的墙肢截面高度与其厚度的比例小于4,即小墙肢类型的情况下,需要采取框架柱箍筋,对剪力墙结构加密。过长的墙肢分段施工,超过8 m以上的墙肢设计施工洞,将其划分为较短的小墙肢。此外,在设计过程中还要控制好抗侧力刚度,采用公式 T=n(0.05~0.06)进行计算,其中 T为抗侧力刚度,n为建筑楼层数。

参考文献:

[1]贾智立.浅析剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体实践[J].江西建材,2017(9):61.

[2]苏立强.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的运用研究[J].建材与装饰,2016(26):106-107.

关于如何发挥现有设施的效益问题。针对现有一些设施老化失修、效益衰减、不能正常发挥效益的问题,我们进行维修、完善、改造,让它们可以正常发挥效益。还有就是根据农田水利发展的需要,我们还要针对突出薄弱环节,有针对性地增加投入,搞好各种工程配套和设施改造。同时,深化小型农田水利工程管理体制改革,特别是把维修管护的经费落实到位,使他们可以良性运行,更好发挥效益。我就简单补充这几点。

[3]余添朋.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用价值分析[J].江西建材,2016(11):11,18.

 
 
杨如意
《河南建材》 2018年第02期
《河南建材》2018年第02期文献

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