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住宅建筑剪力墙结构设计探究

  住宅建筑剪力墙结构设计探究

  涂洪斌

  五矿地产湖南开发有限公司

  摘要:在我国建筑快速发展的新形势下,也开始逐渐完善剪力墙结构形式,使其在住宅建筑实践中被广泛应用。由于该结构的抗震性能良好,造价低且结构布置较为灵活,使我们在各方面设计中更注重优化设计,以确保住宅建筑的安全性。文章从剪力墙结构所具备的优势入手进行分析,阐述了住宅建筑剪力墙的特点及分类,在此基础上深入探究住宅建筑剪力墙结构设计原则与技术要求,为今后的研究提供一些有力依据。

  关键词:住宅建筑;剪力墙;结构设计;抗震性
 

剪力墙结构


  1 引言

  近年来,因人们生活水平不断提高,所以普通框架结构已经无法满足人们对住宅空间使用及立面美观的要求。而剪力墙结构的稳定性良好,既保证了结构安全可靠,又能确保室内空间合理、墙面平整,所以住宅建筑中纷纷采用剪力墙结构。为确保住宅建筑结构设计的合理性,将建筑性能水平充分发挥出来,对剪力墙结构设计要点与质量加强把控就具有重要意义。

  2 剪力墙结构具备的优势

  概括来说,剪力墙结构的整体优势在于两个方面:第一,有良好的整体性,剪力墙结构的结构形式是整体向上的,具有侧向刚度大、整体性好的特点,不仅能将水平结构件所传递过来的垂向载荷传递出去,还能从根本上抵御地震水平力以及风载荷。一旦住宅建筑遇到地震时,该结构产生的变形能力较好;第二,由于施工所需的时间短,所以在住宅建筑结构中,剪力墙充当的是传统框架式结构的梁柱作用,并且也能将其作为建筑物的隔墙、承重墙等。在住宅建筑内部空间得到增加的同时,传统梁、柱等构件也大量的节省了,使住宅建筑工程施工更简便,模板施工的工作量能够有效减少,施工周期由此降低。

  3 住宅建筑剪力墙的特点及分类

  剪力墙具有较好的抵抗侧向力能力,既可以是用剪力墙来完全抵抗侧力的剪力墙结构,也可以是和框架共同组成的框架-剪力墙的结构。一般来说,剪力墙的刚度较大,在结构中有要承受水平力的部分较多,是一种有效的抗侧力的结构。如果是处于地震区的住宅建筑,为了能合理提升建筑的抗震性能,剪力墙或核心筒的设置就是有效办法。剪力墙类型的区分可以按是否开洞以及开洞的大小作为依据:

  3.1 实体墙

  事实上,实体墙就是没有开洞或者开洞的面积不足整个墙体面积的15%,它像一个悬臂墙,其弯矩图没有反弯点和突变,弯曲型是整个墙体的变形特征。

  3.2 整体的小开口剪力墙

  指的是开孔面积虽大于整个墙体面积的15%,但它仍属被划为小面积开孔的墙体,弯矩图的突变发生位置是连接梁的地方,这是其主要的受力特点,弯矩位置有变化出现,墙肢高度上不存在反弯点,亦或是个别的楼层才有。

  3.3 双脂肢或者多肢剪力墙

  这是指墙体的开洞比较大或者成列布置洞口,通常它的受力特点与整体的小开口的剪力墙非常相似。

  3.4 壁式框架

  壁式框架是指洞口的尺寸较大,而连接梁线的刚度和墙肢线的刚度比较接近的墙体。弯矩图发生突变的地方是在楼层,这也是其受力特点的体现,并且在多数楼层中均有反弯点出现。

  4 住宅建筑剪力墙结构设计原则

  (1)设计剪力墙时,可以沿着主轴的方向来布置,可以为多向,也可以是双向的,联结不同方向的剪力墙是最佳方法,对直或者拉通应尽可能避免;进行抗震设计时,应确保两个方向的侧向刚度是相近的,剪力墙的墙肢截面则是简单又规则的。在整个住宅建筑的剪力墙结构中,剪力墙的布置是要沿主轴方向或者其他的方向双向进行的。设计抗震环节时,不能使设计形式出现仅单方向有墙的问题,只有这样才能使其空间工作性能保持良好状态,还可以使双向的抗侧力有比较接近的刚度。剪力墙应均匀分布,同时也要求数量必须是恰当的。当配置的剪力墙比较少时,结构的抗侧力的刚度就有所欠缺,达不到要求;如果有过多的剪力墙的配置,那么就无法去充分利用墙体,还会使抗侧力的刚度过大。在这一情况下,地震力和自身的重力都会随之变大,这并无益处。

  (2)在竖直方向上,要求剪力墙要连续的从下到上做布置,由此使刚度突变情况得以避免。一般在住宅建筑中,要求剪力墙有着既规则又简单的墙肢截面,在竖直方向也能确保剪力墙始终有均匀的刚度,在剪力墙的门窗或者洞口要有明确的连接梁及墙肢形成。抗震设计过程中,为了不出现墙肢刚度相差较大的洞孔设计,叠合的错洞墙都不得应用到一级、二级和三级抗震等级的剪力墙中。

  (3)在布置设计剪力墙时,不能使其太过密集,整个结构的侧向刚度必须要合适,如果是具有较大的侧向刚度,就将增加墙体本身重量,在地震中要承受更大的地震力,极易有倒塌事件发生。

  (4)除了剪力墙和平面以外方向的梁体连结地方,都要加强承载力与抗弯的刚度,采取的办法主要有:设置于墙内一些扶壁柱、暗柱和梁能够连接起来的型钢等,还能采用减小梁端的弯矩对策来加强抗弯能力,也增强承载力。

  5 住宅建筑剪力墙结构设计的技术要求

  5.1 加强剪力墙配置结构的设计

  住宅建筑工程的对于墙体设计的计算主要是为了分析水平和竖向作用下的整体结构情况,在内力的求得之后再按偏拉来验算斜截面受剪承载力与截面承载力。为了使墙体稳定,能促进施工的顺利进行,还要求墙的承载力较强,并在地震作用下有强大的耗散能力。

  5.2 合理的设置底层框架柱网

  剪力墙底层设计过程中,必须要合理的去选择底层框架结构。为了能保证底层剪力墙结构处于稳定状态,选择的最佳基础结构就是全框架式结构。如果使用要求无法满足,那么就可以选取适当的框架结构形式来代替。一般情况下,是将与之相对应的柱体建造处于内部横纵轴线的内外墙体中,这样就有利于保持其在横纵两个方向上都保持着整体均匀,最终形成的结构也是极为稳定的。与此同时,设置的底部框架结构柱网不得过大,一般在7.5m左右为宜。当前的住宅建筑结构有一定跨度,所以在设计中就要与工程的实际情况相结合,有效控制柱网的具体尺寸。如果尺寸过大,那么在后续的施工中就会出现框架结构的钢筋及梁断面等必然超过载荷的现象;如果悬墙数量设置的过多,还将加剧结构问题的影响,这是设计中必须要注意的一个问题。

  5.3 住宅建筑工程混凝土设计强度

  墙内混凝土依据施工条件和工程特点,与所在楼层的梁柱墙是一致的,都进行的是一次性浇筑。使用的商品预制混凝土强度等级为C40,并且施工时也规定混凝土的使用必须保证是高强度的。浇筑混凝土时,需保证型钢柱内混凝土表面没有杂物和积水存在。先要浇筑一层水泥砂浆,水泥砂浆的厚度为100~200mm,并且与混凝土有着相同的强度等级,这样就能预防混凝土粗骨料在自由下落时有弹跳产生,对接头质量造成不利影响。

  5.4 住宅建筑工程钢筋的设计应用

  由于被应用于墙体的钢筋比较细,所以一般采用绑扎来连接起上下层钢筋。在浇筑时,很容易发生钢筋网片的位移,可能向内,也有可能向外移。因此,为了能防止发生这样的情况,可在钢筋的竖向搭接范围点焊通长水平筋。绑扎住宅建筑的楼板钢筋时,放置的马凳筋与垫块必须数量足够,以此来保证钢筋的间距和保扩层厚度足够,符合建设要求。

  6 结语

  综上所述,住宅建筑剪力墙结构设计是一项较为复杂的工作,要从设计原则和技术手段等方面加强研究。相关设计人员应不断提高自身的设计水平,不断优化剪力墙结构设计,使住宅建筑剪力墙结构更安全、更稳定,从而推动建筑行业的大发展。

  参考文献

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  [2]陈美艳,宋波. 深入阐述住宅建筑在应用剪力墙结构设计中应注意的具体问题[J]. 中国高新区,2017(16).

  [3]雷明.试论我国小高层建筑剪力墙结构设计[J].建筑建材装饰,2018,(7).

  [4]侯军,张海泉.对装配整体式剪力墙住宅结构设计的分析及探讨[J].科学与技术,2018(5).

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