關于力學在建筑工程中的應用研究

戴子薇

摘 要：隨著當今建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，力學在建筑結構中起到了至關重要的作用。其中包括：剪刀墻結構的受力以及CFD建筑結構的受力，筆者在此進行了詳細分析，以便于提供可參考性的依據(jù)。

關鍵字：建筑行業(yè)；剪刀墻；CFD結構；受力分析；

文章編號：1674-3520（2015）-02-00-01

引言

原有建筑行業(yè)在剪刀墻與框架搭配上存有一定的缺陷，沒有考慮到剪刀墻的承受作用力的大小對墻體形變的影響。其次風壓脈動對建筑結構承載力的影響也沒有進行針對性的防護改善?，F(xiàn)建筑結構模式對建筑力學進行了規(guī)劃設計分析，無論是從防震方面還是在承載力層面上都有了顯著改善。

一、當前建筑受力類型結構分析

（一）剪刀墻結構的受力分析

建筑結構中的剪刀墻主要是在建筑群體框架中插入一定數(shù)量的剪刀墻體，這種墻體在保證具有足夠的承載壓力后，滿足建筑施工工程中不同使用性能的需求。剪刀墻的受力部分主要是由兩種結構組成，包括：建筑群體框架和剪刀墻抗側力結構部分，剪刀墻的承載能力與一般墻體承載能力不同。建筑下層的剪刀墻主要承受水平方向的墻體剪力，而建筑上層部位的剪刀墻主要承載負剪力，上下層剪刀墻的剪刀力如下表1所示。根據(jù)現(xiàn)有剪刀墻受力結構，上層剪刀墻的承載力遠小于下層剪刀墻的承載范圍，但過度集中的框架也會產生較大的剪力。

（二）CFD建筑結構受力分析

CFD主要考慮鋼結構的建筑承載范圍，對于沒有涂料的普通鋼結構耐火極限一般小于15min。但現(xiàn)有建筑模式考慮建筑鋼結構的承載防火能力大于15min，這便要求現(xiàn)有鋼結構部件對自振周期以及建筑房屋的高寬比例有一定的限制，根據(jù)國標GB50009-2001制定的標準規(guī)范，當鋼結構的自振周期T>0.2s，建筑群體高度>28m，寬度>16m時，需要考慮風壓脈動對建筑結構承載力的影響。例如：某建設單位規(guī)劃建設一棟高度為190m的大樓，并且離地面高度85m位置處，設置一高18.7m，寬16.4m的通風口。這種建筑類考慮到風壓脈動對建筑結構承載力的影響。假設縮小通風口的通風面積，便會增大建筑單位面積內的氣體壓強，當壓強承載能力難以抵制單位面積內的氣體壓強時，便會使建筑群體發(fā)生形變，所以這種建筑群體結構，不但減少了建筑群體結構的承載力，并且也優(yōu)化了建筑群體的內部結構。

二、框架剪刀墻的受力形變性能

框架剪刀墻布局有三種形式，分別是：框架與剪刀墻獨立設置、剪刀墻嵌入至框架內、二種模式相互結合?？蚣芘c剪刀墻獨立設置時，剪刀墻的承載力比框架高出很多，當小于承載范圍時其結構便會出現(xiàn)減彎型。剪刀墻屬于彎曲變形，而框架屬于剪切變形。在較強剛度樓板壓力下，兩者之間相互協(xié)調，但對于剪刀墻的剛度值變化有一定的比例限制。具體如圖1所示，當呈現(xiàn)曲線變化時，樓層高度達到8時，要求剪刀墻剛度變化曲率為0.2。當呈現(xiàn)折線變化時，樓層高度達到12時，要求剪刀墻剛度變化曲率為0.2。當剪刀墻嵌入至框架內時，剪刀墻的承載范圍便會有所下降，大部分承載力都是有框架負荷。當剛度值達到2-5.5范圍時，建筑結構的形變便會發(fā)生變化，出現(xiàn)下部為減彎型、上部為彎曲型。

二種模式相互結合需要對建筑結構分布進行相關計算，首先建筑群體構造均勻，各個樓層之間的質心與相重合，這樣框架與剪刀墻的水平位移相同。假設建筑群體自身平面的構件剛度無限大時，這樣對框架與剪刀墻的水平位移沒有太大關聯(lián)，不用考慮其他其他結構對剛度的外在影響。

三、結語

通過對力學在建筑工程中的應用研究，使得筆者對建筑力學結構設計有了更為深知的了解。這種模式的建立改善了原有的建筑特性，并且也保證了當今建筑施工的質量，有利于建筑行業(yè)朝向全面發(fā)展。

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