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建筑設計剪力墻結構設計應用途徑

添加時間:2018/09/04
  摘要:建筑設計的剪力墻結構設計應用, 使建筑設計延展性及使用效能得以大幅提升, 根據現有技術條件, 積極進行剪力墻結構設計分析對提高建筑設計效能具有重要意義。本文將按照建筑結構設計標準, 對建筑剪力墻結構應用概念及相關技術內容逐一分析, 以此為現代建筑工程設計更為科學的運用剪力墻結構設計保障建筑質量提供部分參考性建議。
  
  關鍵詞:建筑; 設計; 剪力墻; 結構; 研究;
  
  Research on Design of Shear Wall Structure in Architectural Design
  
  Abstract:The design and application of shear wall structure for architectural design has greatly improved the ductility and performance of building design. According to the existing technical conditions, active design analysis of shear wall structure is of great significance to improve the efficiency of building design. In this paper, according to the building structure design standards, the application concept and related technical content of the building shear wall structure will be analyzed one by one, which will provide some reference suggestions for the modern scientific engineering design to use the shear wall structure design to ensure the building quality.
  
  Keyword:architecture; design; shear wall; structure; research;
  
  0、引言
  
  現今, 高層建筑建設應用逐步成為現代建筑建設發展的主要方向, 為更好地適應建筑市場發展環境, 提高高層建筑質量, 做好建筑設計結構分析研究尤為必要, 尤其是針對剪力墻結構的設計探究, 是解決現代高層建筑設計結構穩定性及安全性等有關問題的有效途徑。
  
  1、建筑設計剪力墻結構設計概念
  
  剪力墻結構設計概念的提出有效解決傳統鋼筋混凝土建筑結構強度不足及延展性不高問題, 使建筑工程技術應用從傳統的技術工業建設轉向現代機械建設。剪力墻結構設計是建筑混凝土工程技術應用的主要內容, 相比于其余種類鋼筋混凝土施工技術應用, 剪力墻結構穩定性更高、抗震性更好, 在實際建筑建設方面具有高安全性及多功能性的基本特點。早期階段的剪力墻結構設計由于基礎結構較為單一, 且工程技術并不成熟, 相關的結構建筑材料主要以各類規格鋼筋梁架為主, 因此運用并不廣泛, 在通過后續階段的技術完善及結構優化過程中, 剪力墻結構技術應用涉及內容逐步增多, 環境適應性增強, 尤其在高層建筑建設方面優勢明顯, 所以被現代建筑工程建設廣泛運用于大型建筑工程建設方面。隨著現代建筑建設對建筑實用性及結構美觀度認知標準的提升, 高強度的墻體結構支撐成為未來階段建筑基礎支撐結構設計的主要方向, 其高密度的平面墻體不僅具備良好的抗壓性, 同時具有一定的韌性, 進一步規避自然因素環境干擾及人為環境因素干擾等相關建筑使用安全性風險, 使現代建筑建設的經濟效益與社會效益顯著提升。
  
  2、建筑設計剪力墻結構設計原則與特點
  
  2.1 剪力墻結構高度及寬度控制原則
  
  剪力墻結構高度及寬度的控制, 直接影響后續階段剪力墻結構設計使用效益。剪力墻結構設計主要采用空間梁結構支撐作為基礎模板, 所以綜合寬度相對較小, 受力方向主要以鋼筋結構做載體向梁柱結構傳導, 從而實現對上層結構壓力的均衡分布。受建筑設計使用環境影響, 剪力墻外墻體長度及厚度值計算基數應小于3, 如比值基數大于3, 則需要采用雙向受壓結構設計方案, 以滿足剪力墻結構也建筑設計的結構應力、韌性、強度及延展性等相關需求。
  
  2.2 剪力墻結構設計工程一致性原則
  
  現代剪力墻結構設計主要運用于高層建筑方面, 繼而需要考慮到墻體水平及垂直方向作用力, 及其基礎結構承載力等, 在保障剪力墻結構設計方案符合建筑總體設計使用要求后, 應綜合多方面的建筑設計參考數據, 對剪力墻結構進行做出一定的調整, 通過斜截面受剪承載力數據計算, 分析墻體結構壓力承載密度, 如實際計算結構壓力數值較大, 則剪力墻設計所需承受的負荷較高, 此時剪力墻結構設計與工程結構設計一致性難以保障, 應在計算出局部受壓承載力后對剪力墻設計方案進行逐項優化, 以此保障剪力墻結構設計符合工程建設總體需求。
  
  2.3 剪力墻結構平面剛度及承載力較高
  
  傳統的鋼筋混凝土墻體結構設計平面結構剛度收到建筑材料、建筑施工技術及建筑工程管理等多項內容限制, 而現代剪力墻結構設計則可有效的提高平面剛度, 通過對梁柱銜接方案等及鋼梁設計方案優化, 實現對總體承載力的提高, 以此形成良好的應力及拉伸力, 使墻體結構整體性更高。剪力墻平面剛度及承載力雖然較高, 但在實際的設計方案及設計施工階段, 必須注意做好剪力墻及平面外梁的連接控制, 由于剪力墻材料特殊性較高, 在連接過程中若操作不規范及連接處理不到位, 極易造成墻肢外彎問題, 從而使剪力墻結構綜合承載能力受到實際影響。必要時可采用其余方案進行技術處理, 如需要進行連接處理, 則應采用一定的保護措施, 以免出現以上問題, 進而提升剪力墻結構設計應用有效性。
  
  3、建筑設計剪力墻結構設計應用途徑
  
  3.1 剪力墻墻肢長度的確定與設計
  
  墻肢長度主要指剪力墻整體界面高度, 通過高度數據控制實現對剪力墻結構穩定性的有效協調。在外觀方面, 剪力墻結構主體同樣需要依賴墻肢長度的確定設計保障支撐強度, 所以建筑剪力墻結構設計方面, 仍重視對剪力墻肢長度數據計算與設計。通常情況下, 如在建筑設計方面未提出特殊的建筑設計要求, 則應將剪力墻墻肢長度控制在8米以內, 特殊情況下可將相關的數據基礎值做一定的調整。剪力墻結構延展性參數也是墻肢長度設計的主要衡量標準, 需在結合寬度比例及高度比例基礎上, 對各項數值進行開洞比較, 并采取彎矩約束比較小的弱連梁的設計方案, 從而解決墻體結構穩定性不足及平面剛度較低問題。
  
  3.2 剪力墻結構厚度控制
  
  現代建筑設計需要符合綜合性抗震標準, 不同地區的建筑抗震標準等級差異化明顯, 要根據區域內地質環境、自然氣候及建筑設計要求等, 結合剪力墻結構設計內容選擇最佳厚度融入剪力墻結構施工方案。剪力墻設計抗震效能主要來源于界面尺寸, 一般情況下需要采取墻體底部加厚方法提高墻面強度。如建筑基礎數值不產生變動, 則正常情況下底部厚度控制在200毫米以下, 而其余部位結構厚度, 則不應低于150毫米以免因厚度不足, 產生結構承載力不佳及建筑剪力墻結構重心偏移等相關問題。剪力墻獨立結構設計方面, 墻體底部厚度不得超過180毫米, 其目的在于充分發揮獨立剪力墻底部結構剛性優勢, 過薄的底部結構厚度設計, 難以有效發揮剪力墻底部承壓結構效用, 而過厚的設計方案, 則使底部結構壓強增加, 導致剪力墻結構設計整體性受損, 在建筑設計方面, 應將基礎數值控制在標準范圍內, 以提升建筑使用安全效益。
  
  3.3 剪力墻結構基礎尺寸設置
  
  剪力墻結構尺寸設置應注意對結構豎直方向及水平方向的剛度荷載壓力分布分析, 盡可能將剪力墻肢截面高度基數控制在墻體厚度基數的8倍以上, 保障雙間合并布置開間空間設計符合剪力墻基礎結構設置標準, 若在實際操作過程中, 未能按照標準規格執行設計方案, 則無法滿足剪力墻豎向荷載傳遞需求。如建筑設計方案對建筑對基礎結構設計有特殊要求, 則應盡可能的避免采取開間布置設計方式。現代剪力墻形狀設計為有效適應多種階段使用及施工操作環境, 均采用L形及T形結構設計, 該布局有利于提高側向剛度, 降低剪力墻結構自身實際重量, 從技術及成本兩個方面均具有綜合性實踐優勢。另一方面剪力墻設計要求結構長度不宜過短, 若實際長度為達到建筑使用標準, 則可能出現配筋問題, 從而影響建筑質量, 對此需將實際長度控制在1米以上, 使墻端暗柱配筋與構造配筋更為接近, 以便運用剪力墻結構尺寸的控制, 確保剪力墻結構壓力分布合理性。
  
  3.4 剪力墻結構連梁方案選擇
  
  剪力墻結構梁柱是剪力墻的重要結構支撐, 在連柱方案選擇方面, 應考慮到各墻肢之間壓力荷載變化問題, 在極端環境下, 需進行墻肢結構扭曲控制實驗, 通過合理選擇連梁方案及連梁裝置, 保證各墻肢水平符合受力均勻, 改善墻體受力基礎布局, 使剪力墻基礎支撐構件形成穩定框架的過程中, 可有效解決墻肢受力不均問題, 提升墻體結構綜合耐久性。剪力墻結構連梁設計方案選擇, 應參考剛度及高度數據, 適當地對連梁進行折減, 以此增加結構跨度, 使剪力墻抗震效益達到更高標準, 進一步緩解外力緩解對于剪力墻內部結構的實際影響, 必要時可運用增加連梁截面方法, 讓梁體裝置在有限范圍內發揮最大效用。
  
  3.5 剪力墻結構鋼筋配置
  
  剪力墻結構鋼筋配置設計首先要綜合剪力墻主體墻面厚度數據。如墻體實際厚度小于14厘米, 則才鋼筋配置方面應選用雙排筋設計方案, 若墻體厚度達到40厘米以上, 則要采用三排布局方面, 通常70厘米以上的剪力墻墻體設計, 需采用四排鋼筋配置設計, 以免鋼筋配置平衡強度不足, 導致剪力墻受力失衡, 從而使后續階段剪力墻墻面出現列橫及內部鋼筋彎曲問題。不同的建筑抗震等級設計, 所選用的鋼筋配置方案不盡相同, 尤其要注重對剪力墻豎向及水平鋼筋布置配筋率的控制, 實際數值要達到0.2%左右, 鋼筋直徑需要在保障剪力墻基礎承載力的基礎上, 盡可能的選擇大直徑鋼筋材料。例如在鋼筋配置方面, 選用8毫米直徑鋼筋, 實際間距控制要大于30厘米, 避免鋼筋結構間的互相干擾, 針對抗震部位設計鋼筋配筋率應達到0.3%-0.4%階段, 必要時可根據實際情況進行增加。
  
  3.6 剪力墻結構邊緣構件的選用與使用規劃
  
  剪力墻邊緣構件的選擇主要參考以下兩個方面問題, 首先是構件使用質量問題, 應有構件供應商提供相關的專業生產資質, 并檢查相關的成本質量是否符合本工程剪力墻結構設計使用標準。其次要解決構件使用兼容性及功能性問題, 在不損失構件使用效益的前提下, 盡可能的實用性強的構件設備。剪力墻邊緣構件的使用規劃設計, 要參照《高層建筑混凝土結構技術規程》和《建筑抗震設計規范》等相關標準要求合理布局, 保障建筑剪力墻結構抗震性能。
  
  4、結語
  
  綜上所述, 建筑設計中剪力墻結構設計內容涉及廣泛, 設計項目必須要與建筑使用要求相符, 并積極的與建筑承建管理人員及施工技術人員等做好實際溝通, 充分了解建筑設計需求, 在此基礎上發揮剪力墻結構高抗震性及高延展性等諸多優勢, 使剪力墻結構設計可切實的在建筑抗震等多個方面發揮基本功能。
  
  參考文獻
  
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