淺論剪力牆長牆的結構設計

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 摘 要:在建築行業的發展過程中,剪力牆結構得到了廣泛的運用。這主要和其自身的特點有關。通常情況下,鋼筋混凝土剪力牆的長度過大就會出現質量問題,這對建築物的穩定性以及安全性產生一定的影響。因此,要對產生的質量問題進行深入的分析,進而採取有效的措施來進行防治。本文主要對剪力牆長牆的結構設計方面進行了分析,僅供參考。

淺論剪力牆長牆的結構設計

關鍵詞:長牆;剪力牆;結構設計

對剪力牆結構進行設計是建築施工的一個重要環節,剪力牆結構由於設計的不合理極易產生裂縫的現象。因此要從根本上對其進行控制和管理,對施工材料和施工方式等方面進行考慮,保證工程的整體質量。接下來筆者結合具體的工程,對剪力牆出現的問題和設計方法進行了深入闡述。

1 工程概況

這一工程主要是高層建築,屬於商住樓最高層爲20層,主要採用剪力牆結構。但是當工程施工到第四層時,發現下面三層出現了裂縫現象,這些裂縫的形狀相同,出現的部位相同。以下就是針對這一工程中存在的剪力牆裂縫現象進行分析。

2 裂縫形成原因分析

通過對工程現場的狀況和牆體的受力情況進行分析,剪力牆產生裂縫形式主要是收縮裂縫。

2.1 對於本工程來說,對於剪力牆的施工主要運用了強度較高且水泥用量較大的混凝土作爲主要施工材料

在對混凝土進行澆築的過程中,水泥在沒有充足水分的情況下產生的硬化,使得整個混凝土結構產生收縮的現象,進而出現裂縫。同時混凝土的膠結料和骨料的比例也沒有達到一定的標準,所以在整個建築結構中,橫向裂縫和縱向裂縫都會出現。歸根結底,在對剪力牆結構進行設計的過程中,如果運用高強度的混凝土材料就會產生牆體的裂縫。

2.2 在剪力牆結構受到較強的約束作用的時候也會產生牆體的開裂現象

在建築工程中,剪力牆會受到很多因素的影響,其中包括樓板或者是端牆。由於這些構件的變形特點和牆體的變形特點不相符,所以會對牆體造成一定的影響。由於混凝土材料很容易受到溫度的影響,所以其內部收縮力就會很大。如果相應的應力超過了其抗拉的最大強度時,就會出現混凝土結構的變形和開裂。

2.3 施工養護不到位也會對牆體產生一定的影響

由於混凝土材料的特殊性,在對其進行養護的過程中會遇到一些問題。可能爲了縮短工期而提前進行混凝土的拆模工作,這樣牆體就會受到陽光的直曬或者是雨水的侵蝕。乾燥的空氣會減少混凝土內部的水分,溫度的變化會增強混凝土的收縮力度,很容易產生裂縫。所以在對混凝土牆體進行養護的過程中要加強對其溫度和溼度的控制,避免混凝土結構開裂的現象發生。

2.4 在剪力牆結構的設計中,對於剪力牆的厚度和配筋的數量沒有加強重視也會對牆體的質量帶來影響

要嚴格按照具體的參數來進行設計,但是由於施工的情況不同,規範的參數配置對於牆體出現裂縫的現象無法達到抑制或者是防治的作用,所以要在原有結構的基礎的上適當地增加其厚度或者是配筋的數量。

3 從裂縫探討剪力牆長牆的結構設計

3.1 概念設計方面

通過對相關的建築進行觀察,裂縫主要出現在矩形、方形或者是梯形等建築中,在一些曲線或者是弧線狀的建築中很少能夠看到裂縫的現象。究其原因主要是由於直線結構受到的約束較大,而且沒有伸展的多餘空間。而曲線則不同,約束比較直線小很多。所以,基於這點原因,在對剪力牆進行設計的過程中要儘量避免直線型。同時減少結構的`突變產生的影響。如果不能對突變結構進行避免,也要做好局部的調整和處理,通常的做法就是增加配筋的數量。另外需要注意的是在進行結構設計的過程中,要將概念設計充分應用到其中。

3.2 剪力牆水平筋的配置要求

剪力牆的水平分佈鋼筋,在剪力牆內主要起抗剪作用,限制斜裂縫的開展,防止剪力牆的脆性破壞。結構設計時,設計師往往只是按規範的要求構造配置水平鋼筋,致使對於混凝土牆體抗裂要求來說,水平鋼筋構造間距過大,配筋率過低,不能滿足抵抗收縮應力和的要求。當混凝土收縮應力大於混凝土的抗拉強度,同時變形超過混凝土的抗拉極限時,剪力牆就會產生裂縫。在牆板結構中,採取增配水平構造鋼筋的措施,使構造鋼筋起到溫度筋的作用,能有效地提高混凝土的抗裂性能。構造筋的配筋原則應做到細而密以抵抗收縮應力,即配筋應儘可能採用小直徑,小間距設計。提高混凝土結構的含鋼率或減小鋼筋直徑都可以提高材料的抗裂性能,但減小鋼筋直徑、加密間距要比提高含鋼率效果更明顯一些。剪力牆水平分佈鋼筋的位置在結構構造中對產生裂縫也起着很重要的作用。

3.3 剪力牆豎向筋的配置要求

剪力牆豎向分佈鋼筋,在剪力牆內主要起抗彎作用,限制水平裂縫的開展。設計時按正截面強度計算確定,並應滿足構造要求。另外,在結構使用階段也可限制斜裂縫的開展。結構設計時,在滿足計算和構造要求的基礎上可適當提高剪力牆豎向分佈鋼筋的配筋率,尤其是在溫度、收縮應力較大的部位,結構全截面的配筋率不宜小於0.35%,間距不應大於200mm。

3.4 合理控制混凝土的強度等級

目前在剪力牆長牆的結構施工中,爲了能夠使其強度等級達到一定程度來滿足荷載需求,往往會採用強度等級較高的混凝土。這樣固然可以增大剪力牆長牆的強度,但是同時也會造成混凝土中水泥用量所佔比例增大,進而增大混凝土水化熱反應,造成混凝土幹縮程度增大,引起各種溫差裂縫和幹縮裂縫的發生。爲此,合理控制混凝土的強度等級,也是一項非常重要的裂縫防治工作。一般來講,剪力牆的長度超過6m時出現裂縫的概率更大,所以在對長牆進行設計時,只要混凝土強度能夠達到相關要求,就沒必要使用高強混凝土。

3.5 暗樑與暗柱的合理設置

由於剪力牆長牆的長度較大,其結構的穩定性相對也較差,爲了保證其能夠具備足夠的承載能力,一般都會在長牆中加入一定的暗樑和暗柱,以起到一定的套箍作用,對剪力牆混凝土進行約束,避免裂縫病害的發生。在對暗樑和暗柱進行設置時,一定要根據實際情況對暗樑進行配筋,一般多根據構造要求進行配筋。並且暗樑多設計在樓層位置,這樣其在原有的作用基礎上還可以起到一定的墊樑作用。暗柱的存在可以使其內部的鋼筋起到一定的抗彎作用,同時還可以增強牆體的穩定性,使其延性增大。但無論是暗樑還是暗柱,都不能隨意設置,必須要根據構造要求和剪力牆長牆的實際情況合理設置。

4 結束語

綜上所述,在對剪力牆長牆結構進行設計的時候要充分考慮到影響牆體出現質量問題的主要因素,根據這些因素的特點對其進行完善和改進。同時爲了加強對剪力牆裂縫現象的控制,要從根本上入手,保證建築的整體質量。

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