剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

杨保证

(郑州市建筑设计院,河南 郑州 450000)

剪力墙结构设计直接影响到整个工程设计的质量,不同的设计会应用不同的剪力墙布置及形式,我们要严格的遵循设计规范,科学合理的设置剪力墙,确保计算数据的准确性,进而提高整个设计水平。

1 剪力墙结构设计原则

1.1 避免剪力墙与梁平面外连接

在剪力墙结构中,为了避免墙平面外弯曲,在对剪力墙结构设计时就要尽量避免与梁平面外相连,而如果剪力墙不能避免和梁平面外相连的时候,在设计时就要采取相应的技术措施,这样节点发生问题的时,就能及时解决处理。

1.2 全面分析剪力墙所承载的作用力

在对剪力墙结构的设计中,首先要对墙体所承受的水平和垂直方向上的作用力要进行准确的分析,并进行相应的安全性判断和验证,然后,对于墙体的斜截面的承载力也要进行分析和判断,并验证它的稳定性,同时,对于墙体所承受集中荷载的极限值也应该进行分析,保证剪力墙的结构合理性和稳定性。

1.3 控制剪力墙的高度和宽度

剪力墙结构主要包括墙肢和连梁,所以说,剪力墙整个的高度和宽度都要进行精准计算。在设计的过程中,要把握高度、宽度之间的比例,比值控制在三以内,之后还要参考具体结构再做设计。如果比值超过了三,那么我们可以参考双向受压结构进行设计,这样得到的结果更加科学准确。

2 剪力墙结构在建筑结构中的设计方法

2.1 剪力墙墙肢长度的确定

要想提高整个剪力墙结构的稳定性,那么首先要科学合理的设计剪力墙的墙肢长度。为了确保剪力墙有足够的延展性,在设计的过程中,会针对特殊部位进行特殊设计,比如弯曲型设计,这在一定程度上能够提高墙体的稳定性。还会在设计的过程中采用连续墙肢的方式,确保宽高比,这些都是为了提高墙体的稳定性。

2.2 墙体受力分析

剪力墙是竖构件,在设计的过程中,会承受多个不同方向的力,竖直方向、水平方向等等,墙体不同的受力情况要进行具体分析,要根据直接受力的情况调整墙体的强度,尽可能的确保剪力墙能够充分发挥作用,计算出墙体所要承受的作用形式以及荷载大小。

2.3 墙体厚度设计

在墙体厚度设计方面,相关规范中有明确要求,对于短肢剪力墙,底部加强部位不应小于200mm,其余部位不应小于180mm。因为剪力墙的刚度可能会出现变化,所以我们在进行墙体厚度设计的过程可以采用阶段变化的方式,允许变化的范围不超过100毫米不低于50毫米,确保墙体均匀变化,如果混凝土的等级出现了改变,那么我们可以错开楼层进行设计,确保墙体的厚度,进而提高墙体的稳定性。

2.4 墙身钢筋的配置

剪力墙结构设计中,墙身作为主体部分,也是主要承受荷载的基础,所以在选择墙身钢筋的过程中一定要遵循相关的标准和国家规范的规定。需要计算出水平方向,以及垂直方向的承载力,确保墙体结构能够符合抗震要求。并对剪力墙结构的钢筋配比进行有效的验算,计算出最科学合理的配筋率。无论是一级抗震设计还是二级和三级的抗震设计,钢筋的配比率都不能低于0.25%,钢筋之间也要有一定的间距要求,钢筋之间的间距不宜大于300mm,直径不应小于8mm。

2.5 边缘构件设计

在剪力墙结构设计过程中,边缘构件设计是非常重要的,如果科学合理的做好这项设计,那么就能提升整体结构的延展性,并且防止剪力墙结构出现位移超限的情况,还能在一定程度上提高抗剪能力。在设计的过程中,还要合理的确定底部加强区的高度,剪力墙边缘构件有暗柱和端柱两种,设计者需要对其合理的进行配筋,这样整个建筑结构就会更加稳定,从提高整体结构的抗震性能。

2.6 连梁设计措施

增大连梁的截面积,可以增强连梁本身的抗剪能力,但梁的刚度相应也会增加,吸收的地震力也会增加,只能增加有限的抗剪承载力。在增加连梁截面对提高抗剪承载力效果不明显的情况下,也可人为的降低连梁的刚度,来控制剪力的分配比例,来解决连梁的抗剪性能问题。最简单的控制方法是在计算参数选择时,通过调整连梁刚度折减系数,来影响内力的重新分配。

2.7 剪力墙软件计算方法

针对高层建筑物剪力墙的设计,大多将振型分解反应谱法作为主要计算方法,将SATWE软件作为处理和分析数据的主要软件,在剪力墙结构设计过程中,不仅要对抗震设防烈度进行精准计算,还需要充分考虑到不同水平地震作用方向对剪力墙结构刚度造成的影响,制定针对剪力墙水平扭转的预防方案。同时参照相关规范的要求对各个部分的参数进行合理设计。如下结果：连梁刚度折减系数为0.8-0.6,其中地震作用下取0.6,风荷载作用下取0.8。

3 结束语

在建筑结构设计过程中通过对剪力墙的合理设计,能够满足现阶段建筑行业的发展需求,还能够使工程质量得到有效的提升,从而获得良好的施工效果。建筑设计人员需要加强对剪力墙结构设计工作的重视,并积极提升自身的专业水平,使得剪力墙结构的设计水平得到更进一步的提升。