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解析建筑结构设计中抗震墙结构的应用

李晓芳

黑龙江隆启建筑工程设计有限公司

摘要: 建筑工程设计中,为了保障工程的建设质量,除了给予安全性、稳定性更多考量外,还应对建筑结构的抗震性给予更多关注,保障工程建设后具有较高的抗震能力,呈现工程的良好品质,使建筑设计工作获得成功。文章对建筑结构设计工作中,抗震结构的具体设计应用展开分析,希望能够为有关设计单位或人员提供参考。
关键词: 建筑结构;设计;抗震墙
DOI:10.12721/ccn.2021.157003
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随着时代的发展,建筑工程建设数量越来越多,促进了社会的进步,也提升了人们的生活水平。与此同时,基于建筑行业的实际情况来看,建设单位之间的竞争压力越来越大,因此,企业为了能够获得良好的发展,只有不断提升工程的综合施工品质,才利于获得更多经济效益,进而立足于竞争激烈的市场中。本文对建筑结构设计中抗震墙结构的应用进行说明,以期促进我国建筑设计行业的进步。

1、抗震墙结构概念

抗震墙结构的主要施工技术原理就是利用现代技术化的墙体模板,即钢筋混凝土板来承受建筑墙体受到的各种内在压力,从而更好的进行承载压力的分担,将墙体所受到的压力进行有效的控制,这比传统的钢筋混凝土结构中使用的梁柱载压更安全、更有效。因为这种结构墙体在载压原理上是将承载的竖向和水平方向的压力进行分担、削剪,从该结构原理进行分析则被称为抗震墙结构。因为这种抗震墙结构具有良好的载压性和较高的坚固性,因此在建筑设计中,尤其是高层建筑的墙体设计中被广泛采用。

2、抗震墙的特点

建筑工程中,墙体是重要的组成部分,科学合理地给予抗震性设计,建设抗震墙,利于呈现工程良好的稳定性。从抗震墙的特点来看,主要分为以下几种类型:(1)整体墙。整体墙是指设计工作中,采用整体墙体的设计形式,整个墙面上没有洞口、门窗等,即使有洞口,门窗,其占比不超过墙体总面积的15%。这种墙体具有良好的抗震性,不易弯曲。(2)小开口整体墙,小开口整体墙,即墙的整体上存在较小的开口,占比大于15%,在较小的范围内。这种结构墙体也具有较高的抗震性,利于呈现工程良好的稳定性。(3)连肢墙。连肢墙墙体上,有较多的开口,将多个开口墙联系在一起,从而提升墙体的抗震性能。(4)壁式框架,墙体的规划建设过程中,采用壁式框架方式也较为常见,这种墙可以保障一定抗震性能,呈现建筑工程的安全性。壁式框架墙,通常应用于墙面上有较大开口的设计形式中。具体设计中,需要促使墙肢线刚度和连梁线刚度较为接近。

3、优化原则

3.1结构优化

在进行抗震墙结构优化的时候,其主线方向应该均匀布置,并做多向设计,这样可以使各个抗震墙之间形成一定的空间,而在抗震设计的时候应该是连续多向的分布抗震墙,尽量使他们的抗侧刚度保持一样的水平。另外由于抗震墙的抗震性、抗侧刚度和承载能力较大,在设计的时候必须使抗震墙均匀排布,这样才能发挥出抗震墙应有的作用。

3.2抗震墙结构计算优化

(1)调整楼层高度和层间比例进行优化抗震墙结构计算时,首先要关注楼层的高度和层间的比例,需要计算地震使建筑物楼层产生位移时楼层的弯曲变形和扭曲变形。还应该考虑整栋建筑物的扭曲变形,在对高层建筑物进行计算的时候,要尽可能地降低扭转变形量,但是不能盲目添加纵向构件的抗侧刚度。(2)调整楼层最小剪力系数如果断肢抗震墙承载底部地震的倾覆力小于总体的40%,就必须减少抗震墙的数量,并且设计的时候设计大开间抗震墙。这样可以有效控制楼层最小抗震墙系数在一定的范围内,能够降低地震对建筑物的影响,节约建筑成本。

3.3抗震墙中大墙肢处理

通常情况下抗震墙在设计中极容易形成高状结构的抗震墙,且极容易呈现出弯曲破坏形式,这样一来,极容易出现脆性破坏现象。因此,在设计工作中,对于墙体长度较长的抗震墙,设计时在满足其承载力要求的基础上,可以进行分层间隔设计,将其分割成为小而均匀的独立墙段,这对于提高墙体结构的承载力十分有效。除此以外,在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小,可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。

4、抗震墙结构在建筑设计中的具体应用

4.1抗震结构的科学合理布置

建筑工程的设计中,除了要保障安全性、稳定性外,保障功能性良好尤为裨益,是呈现工程良好品质的关键。因此,设计中,需要科学合理地规划功能性的空间。因此,为了保障抗震性能符合设计要求,需要给予更多思考,如在设计工作中,可以采用科学合理布置抗震结构的方式,使其呈现最优化的效果,既能够满足建筑工程功能性空间上的需求,也能具有良好的抗震能力。抗震墙结构的布置过程中,为了满足设计需求,应首先遵循以下原则:(1)抗震墙应尽量沿着建筑主轴方向布置,对矩形、L形、T形等平面,应尽量沿两个轴线布置;针对三角形、Y形平面,抗震墙轴线布置过程中,应尽量沿3个方向布置;对多边形、圆形、弧形面,抗震墙轴线布置应沿着径向、环向布置。针对不同形式的平面设计形式,应尽量避免抗震墙轴向的单一设计形式,设置2个及多个轴向,这便利于不同方向的抗侧力刚度相接近,内外抗震墙应尽量拉通对直。

抗震墙结构设计中,为了保障抗震性能可靠,对于两个方向的抗震墙,应采用连梁或框架梁,使其连成为一个整体,通过这种设计形式,提升整体建筑工程的抗震性能,充分发挥抗震墙的抗侧力,增强建筑工程的稳定性。具体设计工作中,抗震墙的间距应保障适中,间距不宜过大,也不宜过小,距离小会导致抗震墙密度过大的现象产生,造成经济成本投入增加。为了保障抗震效果,保障墙体距离之间的护理,设计工作中,可采用加长抗震墙墙肢长度的方式,这可以增加墙体的抗侧刚度,减少边缘构件的应用。例如,设计工作中,可以多布置L形、T形、十字形墙体的墙肢,尽量少布置复杂形状的墙肢,并减少暗柱的数量。抗震墙平面布置工作中,应尽量呈现墙面的均匀、对称等,使结构的质量中心和刚度中心重合,利于减少扭转。抗震墙的竖向布置中,抗震墙应自下而上,呈现连续布置的效果,避免刚度发生变化。墙体厚度应随着高度变化,均匀变化,尽量避免墙体的稳定性出现问题。

4.2梁板布置

板厚决定了楼板用钢量的大小,所以楼板厚度一般按挠度、裂缝及板内设备穿管的最低要求取值,不必过厚。楼层梁布置时,应保证梁具有简单明确的传力路径,避免多重次梁、多次传力的情况。若非刚度及连接一字形墙的需要,不宜设置高连梁;连梁宽度若非刚度需要不一定与墙厚相同,以减少不必要的构造配筋量和混凝土用量。较小跨度的板上隔墙下可不设置梁,可在板内设置加强筋,以减少用钢量。

5、结语

综上所述,建筑工程规划设计工作中,涉及多种因素的分析,如既要呈现工程建设的初衷,也要保障工程的安全稳定。与此同时,为了保障工程设计工作的可靠,加强工程结构的抗震性分析具有重要意义。而为了保障建筑工程具有较高的抗震能力,相关设计单位及工作人员还应明确抗震墙结构的具体设计应用方法。希望本文论述,能够为有关建筑设计工作者提供帮助。

参考文献

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[3]梁建华.建筑结构设计中剪力墙结构的应用探析[J].2021(2015-35):242-242.