建筑工程设计中剪力墙结构设计探析

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建筑工程设计中剪力墙结构设计探析

摘要:随着社会经济的不断发展,现代人对于建筑行业的要求越来越高了,不断推动着建筑行业的飞速发展,同时也促使建筑工程中的设计水平不断提高。基于现代人对于房屋建筑的稳定性以及安全性的较高要求,使得剪力墙的设计在整个建筑工程当中的结构设计有着举足轻重的地位,剪力墙的设计水平也与整个房屋建筑的相关施工单位以及承包工程的企业的经济利益直接挂钩,同时也关系着整个建筑工程的稳定性和安全性。针对以上问题,本文就建筑工程设计中的剪力墙结构的设计进行分析探讨,以便为相关的工作人员以及施工单位提供可参考的依据。

关键词:建筑工程;剪力墙;设计水平

随着人们生活质量的不断提高,最基本的温饱问题已经解决,我国人口数量也在不断增加,土地资源日益紧张,促使了高层建筑的出现,而且我国开始向全面小康社会迈进,经济的不断发展进步,必然使得人们在精神领域的要求增高,而且人们对于房屋建筑的安全性、稳定性要求不断增加,这就使得建筑工程当中的相应的剪力墙设计水平的不断提升,以此来满足现代人不断增加的精神要求。

1剪力墙结构设计的概况

1.1剪力墙结构设计的概念

剪力墙结构设计是指,在整个建筑工程当中,用含有钢筋的混凝土板来代替以前老式的框架式结构的梁柱,因为含有钢筋的混凝土能够更好的承受各方的力,保持房屋的稳定性,通常,在一个建筑项目当中,大概每隔三到五米就会设计一个剪力墙,而剪力墙的设置也是尤其自己的规则的,并不是越多越好的,如果在同一个建筑项目中,设置过多的剪力墙,很有可能会因为作用力不平衡而致使建筑物不稳定。所以,在一个建筑工程中,到底要设置多少个剪力墙是要根据相关专业人士来判定的。

1.2剪力墙结构设计的优势

在整个建筑工程中设置剪力墙是有其优势的,主要表现在以下几个方面:(1)设置剪力墙具有其经济性:与传统的框架式梁柱相比,看似乎剪力墙会耗费更多的材料与成本,其实从其安全性出发来看,设置剪力墙更具有优势,因为剪力墙是将混凝土与钢筋混合到一起,其中也不需要填充过多的钢材料,并且不需要用钢筋材料对建筑结构进行混凝土的浇筑来加强建筑物的稳定性,这样既省时也节省了成本,也符合企业发展的初衷,也有利于企业的经济利益;(2)剪力墙设计具有稳定性:从考虑建筑物的稳定性出发,剪力墙是使用的钢筋混凝土,其比传统的框架式的梁柱更加稳定,就外观上而言,剪力墙的整体外观感受较传统的框架式梁柱更好,并且剪力墙用钢筋混凝土,其支撑效果也更好;(3)剪力墙的设计具有连续性:剪力墙在设计的过程中会进行不同区域的划分,主要的目的就是分隔构件,并且从竖直方向和水平方向对各个划分的区域进行维护,这样就是的剪力墙在整个建筑工程当中既保持了建筑物的稳定性的同时又建筑物具有一定的连续性,这样建筑物之间即使其格局是分开,但其又是连续的,构成一个整体;(4)剪力墙的设置具有其规则性:在建筑工程项目当中,建筑内都会分成不同的区域,因为每个区域的作用是不同的,所以设计者在对建筑物进行设计时,就会用到剪力墙结构,因为剪力墙有其连续性,这样就会使得建筑物即使是不同的区域,但实质也是相互联系的,此外,剪力墙在结构上其设计既简单又规则,在将建筑物区分成了不同的区域之后,可以同时对各个区域进行后期的维护和相关工作的进一步开展。

2剪力墙结构设计原则

2.1楼层之间最小剪力系数的调整原则

在进行建筑物的剪力墙设计的过程当中,各个楼层之间的最小剪力系数对于整个建筑物是至关重要的,必须要遵循这一剪力最小系数原则。剪力墙的最主要目的是为了提高建筑物的抗震性能,所以要降低建筑物本身的重量以及减少剪力墙的设置数量,以此来保证在地震来临时,剪力墙底部的抗震结构能够消除百分之四十的震感。此外,为了提高建筑物的经济效益,减低建筑成本,可以在剪力墙的设计上实施大开间设计,增加其刚硬度,通过遵循这些原则,将建筑物的的楼层与楼层之间的系数控制在最小范围之内。

2.2对楼层之间最大位移和楼层高之间的比例进行必要调整的原则

在对楼层之间的最大位移和楼层高之间要进行比列的调整,通常,在进行建筑物的建筑设计时,首先会注重的就是楼层之间的扭转处理以及剪切形变。首先在设计剪切变形时,要控制变形,就必须通过对纵向的构建数量进行控制,也就是说,要增加纵向构建数量,这样,剪力墙的减重比例就会随着纵向构建数量的增加而增加,但是通过这种方式设计的剪力墙会致使楼层之间的扭转过大,而且这样的剪力墙结构也无法满足楼层的位移要求,所以,这就要求相关专业人士在进行剪力墙的设计时,不仅要缩小楼层与楼层之间的扭转的角度,而且还要注意到相邻的两个楼层之间的层高和位移的比列是否恰当,楼层与楼层之间是不能仅仅只依靠纵向的一些构建。

2.3对剪力墙连梁超限进行调整的原则

在进行剪力墙的设计时还要调整其连梁的跨比,不能超过一定的限度。剪力墙的剪力和弯矩是有国际规定的限度的,所以在进行剪力墙的结构设计时,跨高比例不能小于2.5,否则剪力墙的剪力和弯矩就会超过国际规定的限度。但是剪力墙的连梁跨比例不是越高越好的,要是具体的情况,进行具体的分析。比如:将连梁跨的比例设置为5的时候,同时保证剪力墙的刚度保持不变的这种情况下,剪力墙的剪力和弯矩就会超过国际的相关限度,这就就会导致剪力墙的结构和性能出现问题。所以在剪力墙的结构设计的过程中,在保证其工程质量的情况下,要先计算好相关的连梁限度,再进行相关的施工,在此之前还得作出相关的工程造价,以便整个建筑过程的顺利进行。

3剪力墙结构设计要点

3.1有效控制剪力墙的数量

剪力墙不是愈多愈好,在建筑工程中要控制好剪力墙的数量,剪力墙设置过多不仅不利于整体建筑的平衡,而且也与企业节约成本的初衷不符合,剪力墙的最主要目的就是为了提高建筑物的整体性能,而在进行剪力墙的结构设计的过程当中,需要大量的钢筋混凝土,这就增大了剪力墙的密度和质量,就能很好的提高建筑物的抗震性能,剪力墙若是设置太多就会使建筑物的自身重量增加,而且降低了建筑物的稳定性,从而影响其抗震性能,所以要严格控制好剪力墙的数量。

3.2剪力墙的平面布置要点

在对剪力墙进行设计的时候,应当根据不同墙型之间的不同特点进行设计,依据不同的受力特征、墙体中内力分布的不同状态以及其破坏形态,合理的布置设计如何搭配钢筋以及构造措施。剪力墙所承担的竖直水平上的压力主要是来自于结构的自重以及整体楼面的荷重,应当按照剪力墙承受的压力大小进行计算,来保证实现剪力墙“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震标准。(1)在剪力墙的荷载功能中,要沿着建筑物平面主轴的方向进行剪力墙的布局。(2)剪力墙的平面设计要讲究对称性。(3)在温度或者收缩力较大的地方,剪力墙内分布的钢筋应有计算性的进行加强,在进行以抗震为主要功能的剪力墙结构设计时,要尽量丰富平面布置的形式,提高抗震效果。

4结论

总而言之,在整个建筑工程的项目当中,剪力墙对于建筑物的整体性能有着非常重要的影响,不仅与建筑物的稳定性和安全性有关,而且还关系到相关企业的经济利益,故在建筑结构设计中有必要对各类型剪力墙的受力情况、剪力墙结构体系的布置原则及其构件设计原则等进行深入了解,从工程实践入手对设计方案进行持续优化和调整,确保建筑结构的安全及各项性能均能达到预期设计目标。

参考文献

[1]周明.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].工程技术研究,2017(10):207,222.

[2]王孟国.建筑工程剪力墙结构设计方法分析[J].住宅与房地产,2016,(36):47.

作者:李伟 单位:黑龙江省北安农垦设计院