关于力学在建筑工程中的应用研究

戴子薇

摘 要：随着当今建筑行业的不断发展，力学在建筑结构中起到了至关重要的作用。其中包括：剪刀墙结构的受力以及CFD建筑结构的受力，笔者在此进行了详细分析，以便于提供可参考性的依据。

关键字：建筑行业；剪刀墙；CFD结构；受力分析；

文章编号：1674-3520（2015）-02-00-01

引言

原有建筑行业在剪刀墙与框架搭配上存有一定的缺陷，没有考虑到剪刀墙的承受作用力的大小对墙体形变的影响。其次风压脉动对建筑结构承载力的影响也没有进行针对性的防护改善。现建筑结构模式对建筑力学进行了规划设计分析，无论是从防震方面还是在承载力层面上都有了显著改善。

一、当前建筑受力类型结构分析

（一）剪刀墙结构的受力分析

建筑结构中的剪刀墙主要是在建筑群体框架中插入一定数量的剪刀墙体，这种墙体在保证具有足够的承载压力后，满足建筑施工工程中不同使用性能的需求。剪刀墙的受力部分主要是由两种结构组成，包括：建筑群体框架和剪刀墙抗侧力结构部分，剪刀墙的承载能力与一般墙体承载能力不同。建筑下层的剪刀墙主要承受水平方向的墙体剪力，而建筑上层部位的剪刀墙主要承载负剪力，上下层剪刀墙的剪刀力如下表1所示。根据现有剪刀墙受力结构，上层剪刀墙的承载力远小于下层剪刀墙的承载范围，但过度集中的框架也会产生较大的剪力。

（二）CFD建筑结构受力分析

CFD主要考虑钢结构的建筑承载范围，对于没有涂料的普通钢结构耐火极限一般小于15min。但现有建筑模式考虑建筑钢结构的承载防火能力大于15min，这便要求现有钢结构部件对自振周期以及建筑房屋的高宽比例有一定的限制，根据国标GB50009-2001制定的标准规范，当钢结构的自振周期T>0.2s，建筑群体高度>28m，宽度>16m时，需要考虑风压脉动对建筑结构承载力的影响。例如：某建设单位规划建设一栋高度为190m的大楼，并且离地面高度85m位置处，设置一高18.7m，宽16.4m的通风口。这种建筑类考虑到风压脉动对建筑结构承载力的影响。假设缩小通风口的通风面积，便会增大建筑单位面积内的气体压强，当压强承载能力难以抵制单位面积内的气体压强时，便会使建筑群体发生形变，所以这种建筑群体结构，不但减少了建筑群体结构的承载力，并且也优化了建筑群体的内部结构。

二、框架剪刀墙的受力形变性能

框架剪刀墙布局有三种形式，分别是：框架与剪刀墙独立设置、剪刀墙嵌入至框架内、二种模式相互结合。框架与剪刀墙独立设置时，剪刀墙的承载力比框架高出很多，当小于承载范围时其结构便会出现减弯型。剪刀墙属于弯曲变形，而框架属于剪切变形。在较强刚度楼板压力下，两者之间相互协调，但对于剪刀墙的刚度值变化有一定的比例限制。具体如图1所示，当呈现曲线变化时，楼层高度达到8时，要求剪刀墙刚度变化曲率为0.2。当呈现折线变化时，楼层高度达到12时，要求剪刀墙刚度变化曲率为0.2。当剪刀墙嵌入至框架内时，剪刀墙的承载范围便会有所下降，大部分承载力都是有框架负荷。当刚度值达到2-5.5范围时，建筑结构的形变便会发生变化，出现下部为减弯型、上部为弯曲型。

二种模式相互结合需要对建筑结构分布进行相关计算，首先建筑群体构造均匀，各个楼层之间的质心与相重合，这样框架与剪刀墙的水平位移相同。假设建筑群体自身平面的构件刚度无限大时，这样对框架与剪刀墙的水平位移没有太大关联，不用考虑其他其他结构对刚度的外在影响。

三、结语

通过对力学在建筑工程中的应用研究，使得笔者对建筑力学结构设计有了更为深知的了解。这种模式的建立改善了原有的建筑特性，并且也保证了当今建筑施工的质量，有利于建筑行业朝向全面发展。

参考文献：

[1]赵西安.高层建筑结构的新设计[M].北京：中国环境科学出版社，2013，26（17）：33-34.

[2]杨彦清.框架一剪力墙结构的受力与力学性能及协同工作分析[J].科技视界，2012，31（29）：52-53.

[3]趙海瑞.谈框架剪力墙设计[J].民营科技，2012，26（36）：17-18.

[4]唐虎，胡海清.框架一剪力墙结构设计中出现的几个问题及解决方法[J].铁道标准设计，2009，9（13）：28-29.