剪力墙结构设计汇总十篇

时间:2022-09-14 02:42:54

剪力墙结构设计

剪力墙结构设计篇(1)

0 引言

建筑技术需要随工业化、城市化的日益发展而发展,高层建筑越来越成为建筑形式的首选,因为高层建筑具有节约用地、节省投资等方面的优势。高层建筑结构体系根据抗侧力体系的不同可分为:剪力墙结构、框架结构、框架―剪力墙结构、筒中筒结构和多筒结构体系。

我所参与设计的东北电网电力调度交易中心大楼,采用的是型钢混凝土框架-剪力墙结构,此设计获得了省优秀设计一等奖。下面结合设计经验,就框剪结构中剪力墙的设计加以探讨。

1 确定剪力墙的厚度

框剪结构体系中,边框柱和边框梁宜作为剪力墙的边缘约束构件。带边框剪力墙的截面厚度在规范中规定分别为:①一、二级剪力墙的底部加强部位抗震设计时的厚度不允许小于200mm,同时不宜小于层高的1/16;无端柱或翼墙时,不宜小于层高或无支长度的1/12;②其他情况不应小于160mm,且不宜小于层高的1/20;无端柱或翼墙时,不宜小于层高或无支长度的1/16。边框梁的高度可取墙厚度的2倍,宜取与墙厚度相同的宽度。结构安全和经济合理等特点是一个合理的剪力墙厚度应具有的。

2 框架―剪力墙计算方法

在水平荷载作用下的框架―剪力墙体系,由框架和剪力墙共同承受外荷载,这种解析方法是基于连续化思想来计算框架―剪力墙。换言之,通过刚性链杆,即刚性楼盖的作用将框架和剪力墙连在一起。相互作用的集中力Pft会在链杆切断后,在楼层标高处剪力墙与框架间产生。计算时将集中力Pft简化为连续的分布力Pf,以便于计算。与这相对应,框架变形与剪力墙相同的变形连续条件,在每一楼层标高处,简化为框架变形与剪力墙相同的变形连续条件,在沿整个建筑高度范围内。位移y与荷载P(x)之间对普通梁关系如下:EI■=P(x)

对剪力墙来说,承受外荷载与框架弹性反力的一个弹性地基梁,可视其为上端自由下端固定。除承受分布荷载p(x),同时承受分布反力Pf,因引,在位移与反力Pf、荷载P(x)之间微分关系如下式所示:EI■=P(x)-Pf

解微分方程求出剪力墙,也就是求出了框架的位移曲线y(x),然后再利用下面所示的微分关系,求出剪力墙的荷载和内力:弯矩:EI■=M

剪力:EI■=V

均布荷载:EI■=p

可由位移曲线y(x),再来求出框架所受的荷载和剪力即:荷载:■=CF■μ-pr 剪力:VF=CF?兹=CF■

可由D值法或反弯点法求得,式中的CF,它为框架的剪切刚度,可用下列规范中的等效公在式考虑柱轴向变形来加以求得。

CFo=■

3 剪力墙的数量和长度的确定

结构在地震作用下的周期、层间位移角等等计算信息,相对较容易满足。剪力墙和框架柱各自承担的倾覆弯矩之间比例的控制,应当引起足够的注意,对此《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010给出了更加详细划分。由公式:L=A/h可以看出,在确定了剪力墙的厚度和面积之后,剪力墙的长度通过计算就可以知道了。为了避免剪力墙的脆性的剪切破坏,要求剪力墙应具有延性,细高的墙体和高宽比设计成大于2的墙体,此较容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,此时便可以满足此要求。因此,每个墙段高宽比大于2,也就是我们设计时应达到的要求,如果因为墙的长度很长无法满足高跨比的要求时,开设洞口将长墙分成均匀的、长度较小的联墙肢或整体墙。因为开洞而形成的洞口连梁,最好采用约束弯矩较小的连梁进行连接,这样一来,近似认为墙段本身分成了独立的墙段。另外,位于连梁两端的剪力墙一般较长,这样,连梁与其所连接的剪力墙就形成了一个整体刚度较大,吸收水平地震力能力较强。此时,连梁作为剪力墙之间的传力构件就很容易出现剪切超限,洞口在这时应可以考虑开得大一些。从而位于连梁两侧的剪力墙的长度就可以相应的减小,由于受弯而引起的裂缝宽度此时也变得较小,那么位于剪力墙体内的配筋就能够充分的起到作用。

4 剪力墙的布置

4.1 剪力墙布置原则。①平面形状凹凸较大时,剪力墙宜在凸出部位的端部附近布置。②在建筑物的周边、楼梯间、电梯间、平面形状变化和竖向荷载较大等部位宜均匀布置剪力墙。③纵横剪力墙一般以L形、T形和槽形等形式组成。④剪力墙总高度与长度之比宜大于2,而不宜太长。⑤剪力墙不宜在防震缝和伸缩缝两侧同时布置,纵向剪力墙不宜布置在端部,而应布置在中部。

4.2 剪力墙的设置位置。剪力墙对于L形、矩形、T 形、口形等平面布置,应沿纵横两个方向。而径向和环向布置则应用于圆形和弧形平面时。分散、均匀、对称、周边布置的原则应用在每个方向的剪力墙布置上。

①分散。地震力分散作用于刚度大致相等的多片剪力墙上,是剪力墙布置时应加以考虑的。墙体内力很大,截面设计困难是因为地震力集中作用到一两片刚度很大的剪力墙上,那么其余较弱剪力墙和框架在主要受力剪力墙破坏后就很难承受该剪力墙传来的地震力,这时便会导致破坏。②对称。对称应是剪力墙布置时应尽量做到的,如果在平面上不容易做到对称布置时,为使结构的质量中心与抗推刚度中心尽量相接近,可以通过调整剪力墙的厚度和长度并缩小偏心距,结构的扭转振动在地震时可以得到减弱。③均匀。在建筑平面的各个区段应比较均匀地布置同方向的各片剪力墙,在某一区段内无集中现象,从而来防止因为过大的楼盖水平变形的原因而引起的地震力在各个框架间的不均匀分配。④周边。为获得结构抗力的最大水平力臂,剪力墙尽可能沿结构平面的周边布置,使整个结构的抗扭转能力得以充分提高。⑤双肢墙或多肢墙是在一个独立结构单元内,同一方向的各片剪力墙设置的主要形式,而不应是单肢墙,以避免不稳定的侧移机构在同方向所有剪力墙同时在底部屈服而形成。剪力墙在每一独立结构单元的纵向和横向应沿两条以上,并且相距较远的轴线进行设置,尽可能大的抗扭转能力就会在结构内部产生。

5 对于剪力墙设置合理性的检验

合理设计时要求,水平位移应满足限值,这是必要的,而达到这一要求时,并不说明它便是合理的结构。想成为合理的结构,周期、地震力大小等综合条件还应加以周全的考虑。

5.1 通过结构自振周期的计算验证剪力墙的布置。折减的计算自振周期对于比较正常的设计不用考虑,对于框架―剪力墙结构,T1=(0.06-0.12)×n,二、三振型的周期为T2=(1/3-1/5)×T,T=(1/5-1/7)×T。

5.2 通过计算结构的底部剪力来验证剪力墙的布置。各层位移可以根据已有的工程计算结果、截面尺寸、结构布置都比较正常的结构而连成侧移曲线,此时的曲线应具有反S形且接近于直线。位移曲线在刚度较均匀时是连续光滑的,没有突然的凹凸变化和折点。通过以上可以验证剪力墙的数量和设置位置的合理性。

6 结语

剪力墙结构设计篇(2)

1、剪力墙的布置;

2、有关短肢剪力墙设计。

一、剪力墙布置

剪力墙布置除应符合规程中有关规定外,在本文中进一步对剪力墙的布置提出了一些要求,其中关于短肢剪力墙和梁、墙布置都属于本文着重阐述的内容。

1、双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑应有较好的空间工作性能,剪力墙结构应双向布置,形成空间结构。在抗震结构中,应避免单向布置剪力墙,并宜使两个方向抗侧刚度接近,即两个方向的自振周期宜相近。

另一方面,剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可利用空间,墙不宜布置太密,使结构具有适宜的侧向刚度。

2、竖向刚度均匀

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响,剪力墙沿高度不连续,将造成结构沿高度刚度突变,所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级,或减少部分墙肢,使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

3、墙肢高宽比

细高的剪力墙容易设计成受弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中剪力墙结构应具有延性,设计中墙的高宽应比不应小于2。当墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于2的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段,每个独立墙段可以是整体墙,也可以是联肢墙。

4、剪力墙洞口的布置

剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能。因此,布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。

(1)规则开洞,洞口成列、成排布置,能形成明确的墙肢和连梁,应力分布比较规则,又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置;

(2)对于错洞剪力墙和叠合错洞墙,二者都是不规则开洞的剪力墙,其应力分布复杂,容易造成剪力墙的薄弱部位,常规计算无法获得其实际内力,构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小,甚至叠合,不仅墙肢不规则,洞口之间形成薄弱部位,叠合错洞墙比错洞口墙更为不利,设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时,应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构;

(3)具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前除了平面有限元方法外,尚没有更好的简化方法计算。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时,应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断,必要时应进行补充计算和校核。

5、剪力墙和加强部位

(1)抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位,这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施,与由于温度、收缩等需要的加强措施区别;

(2)剪力墙塑性铰出现后,剪力墙应具有足够的延性,剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围,该范围内应当加强构造措施,提高其抗剪切破坏的能力;

(3)为安全起见,设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大,抗震设计时,一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值,当剪力墙高度超过150m时,为避免加强区太高,其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。

二、短肢剪力墙设计要求

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。当截面高度与厚度之比小于3时,应按柱计算(当形成异型柱时,则应按异型柱的要求设计,但高层建筑中不允许采用异型柱框架结构),至于剪力墙高度与厚度之比大于3、又小于5的剪力墙,实际上也是短肢剪力墙,由于它们更弱,可以提出不宜采用小于5的墙肢,对这种小墙肢的轴压比应修予更严格的限制,因此即使采用短肢剪力墙,也要尽可能使墙肢截面高度与厚度之比大于5。

近年兴起的短肢剪力墙结构,有利于住宅建筑布置,又可进一步减轻结构自重,应用逐渐广泛。但是由于短肢剪力墙抗震性能较差,地震区应用经验不多,考虑高层住宅建筑的安全,其剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短,可以对短肢剪力墙的应用范围应在设计中加以限制,并采取一些加强措施。

1、应用范围

高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计时应注意:短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构;其次,具有较短肢剪力墙的墙的剪力墙结构最大适用高度应比规范中剪力墙结构的规定值适当降低,7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m;第三,对于B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑,即使设置筒体,也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构;第四,如果在剪力墙结构中,只有个别小墙肢,不属于这种短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。

2、加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

(1)为限制过多的剪力墙的数量,在抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩50%;

(2)抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用;目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性;

(3)出于改善延性的考虑,抗震设计时,各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7(对一般剪力墙,三级抗震等级时轴压比未限制);对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其延性更为不利,因此轴压比限值要相应降低0.1;

(4) 对于短肢剪力墙的剪力设计值,不仅底部加强部位应调整,其他各层也要调整,一、二、级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2,目的是避免短肢剪力墙过早剪坏;

(5)短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其它部位不宜小于1.0%;

(6)对于短肢剪力墙截面最小厚度,无论抗震还是非抗震设计,其厚度都不应小于200㎜;对于非抗震设计,除要求建筑最大适用高度适当降低外,对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。

总之,在剪力墙布置中洞口宜上下对齐使之受力明确,尽量避免出现错洞与叠合错洞的出现。在短肢剪力墙设计中应注意其肢长、加强部位、构造要求等要求。

参考资料:

[1]吕文、钱稼茹,基于位移延性剪力墙抗震设计《建筑结构学报》1999.3 。

剪力墙结构设计篇(3)

关键词:剪力墙 短肢剪力墙 加强部位 有限元

1、剪力墙的布置;

2、有关短肢剪力墙设计。

一、剪力墙布置

剪力墙布置除应符合规程中有关规定外,在本文中进一步对剪力墙的布置提出了一些要求,其中关于短肢剪力墙和梁、墙布置都属于本文着重阐述的内容。

1、双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑应有较好的空间工作性能,剪力墙结构应双向布置,形成空间结构。在抗震结构中,应避免单向布置剪力墙,并宜使两个方向抗侧刚度接近,即两个方向的自振周期宜相近。

另一方面,剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可利用空间,墙不宜布置太密,使结构具有适宜的侧向刚度。

2、竖向刚度均匀

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响,剪力墙沿高度不连续,将造成结构沿高度刚度突变,所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级,或减少部分墙肢,使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

3、墙肢高宽比

细高的剪力墙容易设计成受弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中剪力墙结构应具有延性,设计中墙的高宽应比不应小于2。当墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于2的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段,每个独立墙段可以是整体墙,也可以是联肢墙。

4、剪力墙洞口的布置

剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能。因此,布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。

(1)规则开洞,洞口成列、成排布置,能形成明确的墙肢和连梁,应力分布比较规则,又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置;

(2)对于错洞剪力墙和叠合错洞墙,二者都是不规则开洞的剪力墙,其应力分布复杂,容易造成剪力墙的薄弱部位,常规计算无法获得其实际内力,构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小,甚至叠合,不仅墙肢不规则,洞口之间形成薄弱部位,叠合错洞墙比错洞口墙更为不利,设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时,应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构;

(3)具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前除了平面有限元方法外,尚没有更好的简化方法计算。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时,应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断,必要时应进行补充计算和校核。

5、剪力墙和加强部位

(1)抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位,这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施,与由于温度、收缩等需要的加强措施区别;

(2)剪力墙塑性铰出现后,剪力墙应具有足够的延性,剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围,该范围内应当加强构造措施,提高其抗剪切破坏的能力;

(3)为安全起见,设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大,抗震设计时,一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值,当剪力墙高度超过150m时,为避免加强区太高,其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。

二、短肢剪力墙设计要求

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。当截面高度与厚度之比小于3时,应按柱计算(当形成异型柱时,则应按异型柱的要求设计,但高层建筑中不允许采用异型柱框架结构),至于剪力墙高度与厚度之比大于3、又小于5的剪力墙,实际上也是短肢剪力墙,由于它们更弱,可以提出不宜采用小于5的墙肢,对这种小墙肢的轴压比应修予更严格的限制,因此即使采用短肢剪力墙,也要尽可能使墙肢截面高度与厚度之比大于5。

近年兴起的短肢剪力墙结构,有利于住宅建筑布置,又可进一步减轻结构自重,应用逐渐广泛。但是由于短肢剪力墙抗震性能较差,地震区应用经验不多,考虑高层住宅建筑的安全,其剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短,可以对短肢剪力墙的应用范围应在设计中加以限制,并采取一些加强措施。

1、应用范围

高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计时应注意:短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构;其次,具有较短肢剪力墙的墙的剪力墙结构最大适用高度应比规范中剪力墙结构的规定值适当降低,7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m;第三,对于B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑,即使设置筒体,也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构;第四,如果在剪力墙结构中,只有个别小墙肢,不属于这种短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。

2、加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

(1)为限制过多的剪力墙的数量,在抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩50%;

(2)抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用;目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性;

(3)出于改善延性的考虑,抗震设计时,各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7(对一般剪力墙,三级抗震等级时轴压比未限制);对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其延性更为不利,因此轴压比限值要相应降低0.1;

(4) 对于短肢剪力墙的剪力设计值,不仅底部加强部位应调整,其他各层也要调整,一、二、级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2,目的是避免短肢剪力墙过早剪坏;

(5)短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其它部位不宜小于1.0%;

(6)对于短肢剪力墙截面最小厚度,无论抗震还是非抗震设计,其厚度都不应小于200㎜;对于非抗震设计,除要求建筑最大适用高度适当降低外,对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。

总之,在剪力墙布置中洞口宜上下对齐使之受力明确,尽量避免出现错洞与叠合错洞的出现。在短肢剪力墙设计中应注意其肢长、加强部位、构造要求等要求。

参考资料:

剪力墙结构设计篇(4)

剪力墙结构的整体性较好,结构刚度大,抗侧刚度大,具有较好的抗震能力。而由于剪力墙较大的抗侧刚度,使地震的反应增大,需要加强建筑上部的结构和基础的设计,增加了费用,同时,剪力墙的配筋墙体也使剪力墙的延展性降低,剪力墙墙肢的轴压比和剪力墙的平面间距上的局限,都使剪力墙的应用受到了一定的限制。因此,合理的进行剪力墙的设计,能够在最大程度上发挥剪力墙的优点,使限制因素的作用减小,提高剪力墙的应用效率。

一、剪力墙结构布置的要求

在剪力墙的布置中,应仔细分析数据,确定需要用钢筋混凝土的剪力墙,以及分析剪力墙的开洞大小和开洞位置。

(一)平面布置

剪力墙的结构布置应具有较好的整体性,布置均匀对称,简单规则。在布置时应尽量使剪力墙的质量中心和剪力墙的结构刚度中心相重合,避免扭转力产生不利的影响。剪力墙的结构设计中,剪力墙的布置应当沿着墙体的主轴方向进行双向的布置,形成空间结构,并宜使两个方向刚度接近。针对L型和T型的平面,剪力墙应当沿着双轴线的方向进行布置,对于Y型和三角形的平面应当以三个轴线的方向来布置。进行抗震设计时,不应采用仅单向有墙的结构布置。结合建筑平面,采用L、T、十等带翼墙的布置方式,且翼缘长度大于其厚度的3倍。一字型剪力墙因其延性及平面外稳定均十分不利,应尽量避免采用,如不可避免时应严格按照高规7.2.1条确定墙厚,并验算其稳定性,抗震设计时严格控制其轴压比。要避免在一个结构单元只有个别截面高度大于8m的大墙肢而多数为较小墙肢,一旦遭受强震,大墙肢破坏后,余下的小墙肢又无足够的配筋难以承受水平地震力,是整个结构可能形成给个击破,致使房屋倒塌。对于短肢剪力墙较多的结构,避免将短肢剪力墙集中布置在一处,若短肢剪力墙布置过于集中,所承受的第一振型底部倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩甚至不足40%,也有可能会造成结构的严重破坏;避免将短肢剪力墙布置在结构的一个方向上,因两个方向的抗侧力刚度差异大,会使结构产生过大扭转,导致结构破坏。

(二)竖向布置

高层建筑的竖向体型宜规则、均匀,避免有过大的外挑和收进。结构的侧向刚度宜下大上小,逐渐均匀变化,如果在某一层或几层切断剪力墙,易造成结构刚度突变,变形会集中于刚度小的下部楼层而形成结构软弱层。因建筑功能要求必须中断剪力墙时,在转换层要采取加强措施。带转换层剪力墙结构的的竖向布置中,应尽可能强化转换层的下部结构的刚度,同时弱化转换层的上部结构的刚度,使转换层的上下层的结构刚度和变形的特征尽可能的接近,用以保证剪力墙的结构底部的大空间有足够的刚性,延性以及刚度。在设计规范中,对于转换层的上下层结构的等效刚度比有较为严格的规定,要求等效刚度比接近于1。国外有的规范中也提到,由于需要必须中断剪力墙时对结构的侧移刚度不会造成太大的影响,对顶部的位移也很小,并且认为转换层的结构构件的截面设计只至于分配到的绝对地震作用有关也不必要采取特殊的加强措施。这样将减少了混凝土的用量,大大降低了工程造价,但在实际的工程设计过程中,只能严格遵守国家现行的行业规范、强制性条文以及强制性标准的前提下进行设计。

总之,剪力墙应当简单并规则布置,使剪力墙的密度降低,提高了剪力墙的结构利用空间,充分的发挥了剪力墙的承载能力以及结构的抗侧拉刚度。

二、剪力墙结构设计的计算要点

(一) 计算的一般要求

1.在剪力墙的计算中,所选的分析模型应能较准确地反映结构中各构件的实际受力情况,以及符合的三维空间的分析软件对整体进行分析,并对计算的结果进行分析判断。

2..在进行剪力墙的抗震计算时,计算单向地震时应考虑偶然偏心的影响。对于B级高度的建筑,宜考虑平扭耦联计算结构中的扭转效应,对于多塔楼的结构振型数不宜小于塔楼数目的9倍,在计算振型数时,应当使振型的参与质量至少占总质量的90%。同时应采用弹性时程分析法进行补充计算,必要时宜采用弹塑性时程分析法补充计算。对于复杂高层还应考虑施工过程的影响。

3.在进行带转换层建筑的计算时,应采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算,并按应力进行配筋设计校核。当上部剪力墙与转换梁不对中时,必须手算上部竖向荷载作用对转换梁产生的扭矩,该扭矩引起的剪力非常大,整体计算一般是没有计算梁扭矩的功能。

(二)计算中内力的调整

1.在抗震设计时,为实现强剪弱弯的设计原则,剪力设计值应由实配受弯钢筋反算得到,为了设计方便,高规7.2.6条规定了,把计算组合的剪力乘以增大系数得到设计剪力。对于短肢剪力墙加强层以外的楼层,仍需乘以增大系数。

2. 有转换层的高层结构,建筑的框支柱承受的地震剪力不同,应按照规范的要求取不同的标准值;转换层结构中的薄弱层地震剪力应当乘以1.15的增大系数,并应符合楼层的最小地震剪重比的要求。

3.落地剪力墙的其他部位的弯矩调整,应当按照不同的截面组合计算的弯矩值,乘以相应的增大系数;同时,底部的加强部位应进行剪力的调整,按照各个截面的剪力计算值,再乘以相应的增大系数。

三、剪力墙结构设计的构造要求

在剪力墙结构设计中,应当严格的控制结构的尺寸,保证剪力墙的结构功能稳定,对于剪力墙的结构构件截面尺寸,有如下规定:

1.对于剪力墙的墙体长度,结构中的墙肢长度应当小于8m,这样既可以提高墙肢的延性,避免脆性破坏,同时也避免单片剪力墙承担的水平剪力过大。当墙肢超过8m时,应在墙肢上开设结构洞,把长墙肢分成短墙肢,结构计算按开洞处理。

2.在高层的建筑中,为了保证结构中剪力墙的抗侧刚度和功能稳定性,要控制剪力墙墙体的厚度。对于高层建筑的底部加强部分中,采用“一”字型的剪力墙的厚度应当适量的增加。带转换层结构中,楼板厚度不应小于180mm,并且应当采用双向配筋,在每个转换层的每个方向配筋率都不应小于0.25%,楼板的钢筋应当锚固在墙体或边梁内。同时,落地剪力墙以及筒体外的周围楼板中不宜开洞。另外,在楼板的边缘以及较大洞口的周边应布置边梁,边梁的宽度不应小于楼板厚度的2倍,边梁纵向的配筋率也不应小于1.0%,纵向的钢筋接头应采用机械焊接的方法,而且和转换层邻近的楼板也应当适应的加强。

同时,剪力墙的墙肢轴压比应当进行严格的计算和控制,在剪力墙结构内可采用增加墙柱和配筋的方法老减小剪力墙的厚度。对于底层墙体的基础埋深相对较大的高层建筑,墙体的厚度则不宜采用层高的1/16进行计算,应采用“L、Z、T”型的剪力墙代替一字型的剪力墙,以在保证剪力墙墙体厚度的前提下提高高层建筑的抗震性能。

3.剪力墙底部的加强部位钢筋的配筋应当加强,同时应注意加强的强节点和强锚固。采用型钢的钢筋混凝土柱或者采用钢管混凝土柱,特一级落地剪力墙的底部加强部位的边缘构件也应配置型钢,所配置的型钢应向上下两个方向延伸一层。

结论:剪力墙是高层建筑的主要的抗侧结构,承载着建筑的水平荷载和垂直荷载的作用,同时,也满足了高层建筑的抗震要求。在剪力墙的结构设计中,剪力墙结构平面的布置,墙肢截面的厚度,以及剪力墙的约束边缘的构建等的设计都尤为重要。在设计工作中,要解决好各个方面的矛盾,才能圆满的完成设计的任务。

参考文献:

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[5] 程绍革.高层建筑短肢剪力墙结构振动台实验研究[J].建筑科学,2000,(01).

剪力墙结构设计篇(5)

Abstract: This paper starting from the frame - shear wall structural characteristics, the force characteristics of the frame structure, the shear wall lateral stiffness and the number of improvements, and frame structure of the coupling beam design problem.Key words: high-rise building; frame - shear wall; structural design; coupling beam; earthquake measures

中图分类号:TB482.2 文献标识码:A

框架一剪力墙结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成,由于剪力墙的抗侧刚度比框架的抗侧刚度大得多。故它们的协同作用既可以提供整体结构较大的抗侧力,也利用了框架结构可以提供较大空间的优越性。因此这种结构体系整体性好、刚度大、侧向变形小、抗震性能好,易于满足高层结构中现行国家规范限定值要求,而得到广泛应用。

1 框剪结构的特点

框架一剪力墙结构也称作框架一抗震墙结构,简称框剪结构;这种结构型式是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,使得房间布置比较灵活自由,可以满足多种建筑功能的要求,构成灵活自由的使用空间,尤其是在公共建筑中,深受广大设计人员的喜爱。

框剪结构是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成,这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。在水平力作用下,框架变形曲线为剪切型,楼层越高,水平位移增长越慢,在纯框架结构中,各榀框架的变形曲线类似,楼层剪力按框架柱的抗侧刚度D值比例进行分配;而剪力墙在水平力的作用下,其变形曲线呈弯曲型,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,楼层越高水平位移增长越快,顶点水平位移与高度是四次方关系:

均布荷载时:u=qH4/8EI;

倒三角形荷载时:u=11qmaxH4/120EI。

(2)框剪结构,要使框架与剪力墙协同工作,框架与剪力墙的合理布置就显得尤为重要;剪力墙的布置宜分布均匀,单片墙的刚度宜接近,长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙,框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%时,按剪力墙结构设计,其中的框架部分应按框架一剪力墙结构的框架进行设计;当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时,应按框架一剪力墙结构进行设计;当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50%但不大于80%时,按框架一剪力墙结构进行设计,其最大适用高度可比框架结构适当增加,框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用;当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的80%时,按框架一剪力墙结构进行设计,其最大适用高度可比框架结构采用,框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用。其中对于这种少墙框剪结构,由于抗震性能较差,不主张采用,以避免剪力墙受力过大、过早破坏。

2 受力特性分析

框剪结构体系的工程应用表明,框剪结构是框架和剪力墙两种结构的有机结合。剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征,位移越往上增大越快,成外弯形开口曲线。而在框剪结构中,框架和剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼盖连接在一起共同抵抗水平力,结构水平位移特征处于框架和剪力墙之间,为反S型曲线,是弯剪型。因此,在框剪结构中,剪力墙在下部楼层变形小,承担了近80%以上的水平剪力。而在上部楼层,框架变形小,可以协助剪力墙工作,抵挡剪力墙的外拉变形,从而承受很大的水平剪力。所以,框一剪结构是框架和剪力墙两种结构水平变形的有机协调,从而达到减少结构变形,增强结构侧向刚度,提高结构抗震能力的目的,在结构设计中具有很强的适用性。框剪结构中框架、剪力墙的受力特性可以用结构刚度特性值λ,即框架刚度与剪力墙刚度的比值来表达。

工程实践表明:

(1)λ过小,结构变形曲线呈弯剪型,即剪力墙用量过多,此时,结构刚度增大,自振周期缩短,地震力相应增加,结构延性降低,尤其对框架顶部几层极为不利。一般说来,剪力墙数量增多对抗震有利,但超过必要限度也是不合理和不经济的,为了使框架充分发挥作用,剪力墙刚度不宜过大。

(2)λ过大,结构变形曲线呈剪弯型,即剪力墙用量过少,结构刚度较差,常不满足变形要求,同时,框架受力过大,梁柱截面尺寸加大,导致不经济,因此,剪力墙刚度不能过小。

3 框架一剪力墙中剪力墙的合理配置

国内外对众多框架一剪力墙结构遭受到地震后展开凋查,对其震害进行统计分析后得到一系列的经验数据。日本采用平均压应力一墙面积表示法来分析,其中平均压应力σ=G/(Ac+Aw),G为楼层重量,Ac,Aw分别为框架柱及剪力墙的面积。国内根据已建的大量框架一剪力墙结构,提出底层结构截面面积Ac+Aw与楼面面积Af之比及Aw与楼面面积Af之比(见表1),供设计参考。

表1 墙、柱面积与楼层面积百分比

4 剪力墙抗侧移刚度以及数量的改进

框架剪力墙结构中,剪力墙的抗侧移刚度往往比框架要大的多,因此剪力墙抗侧移能力的大小往往决定了整个结构的稳定。在设计中,除了要考虑结构强度外,还要考虑结构的整体刚度。因此在开始设计时,合理的选择剪力墙的数量,无论对于后期设计还是结构的合理性,都是必不可少的。

地震作用是房屋破坏的主要原因之一,对于一些高层建筑来说就不得不考虑用剪力墙结构。因此需要设计人员设计出剪力墙的合理数量。剪力墙数量过多固然结构抗侧移刚度越大,抗地震作用也就相对的较强一些。但是,当结构刚度过大时,由于周期过短,地震作用反而有可能会更加强烈,而且浪费了一定的材料。因此只从抗震方面来看,剪力墙并不是越多越好,选取合理的剪力墙数量才能达到结构稳定的优化。在地震作用中一直存在着刚性与柔性的说法,如表2。

5 剪力墙连梁的设计

框架一剪力墙结构中框架与剪力墙、剪力墙与剪力墙的连接方式有铰结与刚结两种。铰结为通过楼板连接来保证剪力墙与框架协同工作,刚结为通过连梁连接来保证剪力墙与框架协同工作。在铰结体系中,由于没有考虑连梁的约束作用,使得楼板作用显著,要保证剪力墙与框架协同变形和工作,楼板必须绝对刚性。在刚结体系中,连梁对墙和柱都会产生约束,连梁将承担着较大的剪力和弯矩,约束作用明显,并可以与楼板一同作为连接构件,传递弯矩、剪力、轴力。

当结构遭受小于其设防烈度的多遇地震时,整个结构处于弹性工作阶段。当遭受高于其设防烈度的罕遇地震时,连梁形成塑性铰消耗地震能量,结构刚度降低,自振周期加大,地震力降低,减轻结构破坏。但由于连梁跨高比小,两端连接的墙或柱刚度差异较大,连梁变形产生较大的内力而破坏。连梁破坏有脆性的剪切破坏和延性的弯曲破坏,设计时应尽量避免连梁发生剪切破坏,让连梁先屈服。形成塑性铰。连梁设计时可以考虑以下措施:

(1) 对连梁的刚度进行折减,既保证了塑性铰出现在连梁上,又减少其内力,满足结构设计要求。高层建筑混凝土结构技术规程5.2.1规定,在内力与位移计算中,抗震设计的框架一剪力墙或剪力墙结构中的连梁可予以折减,折减系数不宜小于0.5。结构设计中,设防烈度6、7时连梁折减系数一般取0.7,8、9度时连梁折减系数一般取0.5。

(2) 若连梁刚度折减后内力还是过大,截面设计困难,可在连梁截面高度的中间开设水平通缝。

(3) 为保证连梁的延性,设计时应做到“强墙(柱)弱梁”,“强剪弱弯”,截面尺寸应符合规范设计要求。

(4) 不宜将楼面主梁支承在连梁上。

6 结语

在框架-剪力墙结构的设计过程中,应避免采用平面、竖向或者空间不规则的结构形式,遵照“建筑设计应符合抗震概念设计,不应采用严重不规则的设计方案”的原则;通过对结构的合理布置和精确计算,能够使我们的建筑更加经济合理,有效地抵抗外部力量的破坏,以达到我们所要求的设计功能。

参考文献:

[1]黄本才.高层建筑结构力学分析[M].北京:中围建筑工业出版社,1990.

[2]包世华,方鄂华.高层建筑结构设计(第2版)[M].北京:清华大学出版社。1990.

剪力墙结构设计篇(6)

1,引言

随着我国经济社会的快速发展,城市土地越来越紧张,住宅类建筑向高层及超高层发展已成为趋势。一般的高层住宅多选用剪力墙结构体系,本人在工作实践中发现,同一建筑平面方案,不同的结构墙体布置其经济指标差异很大,主要是混凝土用量及含钢量差距很大。由于高层住宅建设的量大面广,若不注意提高设计水平则会造成很大的浪费,在地震区也未必对结构有利。本人曾参加过某住宅小区的设计投标,建设单位要求设计院进行初步计算并报出每平方米的用钢量及混凝土量。该小区有16层及12层高层住宅,抗震设防烈度为7度,场地类别为II类。我院报出的含钢量为45kg/m2,而参加投标的另两家设计院给出的含钢量为65kg/m2及60kg/m2,相差过于悬殊。经查看另两家设计院的图纸,剪力墙布置过多是造成结果相差悬殊的主要原因。

目前我国房地产业得到了迅猛的发展,不少房地产开发商要求设计单位为其节省工程投资,有些甚至要求限额设计,要求钢筋用量不得超过多少等等。作为一名猪构设计工作者,如何在激烈的市场竞争中立足,如何执行好国家各项设计规范,如何在保证结构安全的前提下使得结构设计经济合理,是值得我们思考的。俗话说“艺高人胆大”,这就要求我们对规范的条文有清楚的认识,理解规范的精髓,灵活运用。

2,高层建筑剪力墙结构的概念设计

《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)规定:高层建筑结构不应全部采用为短肢剪力墙结构。短肢剪力墙较多时,应布置简体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与简体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。抗震设计时,简体和一般墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。一般认为短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的40%~50%时属于短肢剪力墙结构。

短肢剪力墙结构抗震性能较差,经济指标不好。如《高规》规定:抗震设计时其抗震等级比一般剪力墙提高一级,对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其轴压比限值相应降低0.1;除底部加强部位外,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2;短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强区部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%,以上要求加大了剪力墙的截面厚度及配筋率,所以在实际工程中尤其是地震区尽可能避免采用。

设计中应体现使其结构竖向和水平向具有合理的刚度及承载力的分布,尽可能将剪力墙的墙肢截面高度(至少保证一肢)做的比8倍墙厚稍大,符合一般剪力墙,剪力墙也不必按开间布置,两间合并布置为大开间剪力墙,同时满足竖向荷载传递的要求。剪力墙尽可能设计成“L”形、“T”形有利于剪力墙结构的稳定性,同时能够形成较好的侧向刚度。在同样满足规范的各项指标的情况下,更能减轻结构自重,减小结构构件,有利于降低工程投资。根据工程经验,对于“L”形、“T”形剪力墙,当一个方向的墙符合一般墙要求时,另一个方向的墙肢不宜过短,较小的墙肢常常会出现较大的配筋,一般宜控制在1m左右,使墙端暗柱配筋接近构造配筋为宜。参见图1。

3,剪力墙结构设计计算原则

剪力墙结构设计时,应根据规范要求综合考察结构是否合理,比如说剪力墙结构刚度不宜过大,应以规范规定的楼层最小剪力系数为目标,使计算结果接近规范限值(不小于限值),同时要使楼层层间最大位移与层高之比满足规范限值。其次,考察剪力墙底部加强区的轴压比是否满足(对抗震等级为一、二级的剪力墙),剪力墙连梁是否超限等。要控制好结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度的剪力墙结构不应大于0.9;在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍(一般情况情况宜控制在1.2左右,特别不规则平面也宜控制在1.4以内)。

以下再较细致的分析剪力墙结构设计中需重点关注的各种技术指标的调整方法。

3,1楼层最小剪力系数(剪重比)的调整原则:在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的不超过40%的前提下尽可能少布置剪力墙,以大开间剪力墙布置方案为目标,使结构具有适宜的侧向刚度,使楼层最小剪力系数接近规范限值(不小于限值)。这样能够减轻结构自重,有效减小地震作用的输入,同时降低工程造价。

3,2楼层层间最大位移与层高之比(位移)的调整原则:规范规定多遇地震作用标准值产生的楼层最大的弹性层间位移在计算时,除以弯曲变形为主的高层建筑外,可不扣除结构整体弯曲变形;应计入扭转变形。由此可见,对于一般的高层建筑,重点是楼间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的,但竖向构件足够多(剪重比偏大)而布置不合理,则会造成扭转变形过大,同样不能满足层间位移的要求。因此,对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小,而不能仅根据层间位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。

在实际工程设计中常常遇到如下情况:一些设计人员看到某一方向(X向或Y向)层间位移不满足规范要求,于是不断增加该向的侧向刚度;这样做是可以解决问题的,但应注意此时结构的剪重比是否较大,若与规范限值接近则可行,若剪重比已经较大,则不应当一味的增加,要学会用加法的同时也要学会用减法,即减小对应一侧的结构刚度,使其剪重比减小,地震作用减小,同样可以达到较好的结果。

3,3结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比(周期比)的调整原则:

震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心、抗扭刚度太弱的结构,在地震中破坏严重,因此应保证结构的抗扭刚度不能太弱。结构的扭转效应应从以下两方面加以限制:首先,限制结构平面的不规则性,避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应,扭转变形的计算应考虑偶然偏心的影响;其次,限制结构的抗扭刚度不能太弱,关键是限制结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。

在实际工程设计中,应将结构竖向构件尽可能沿建筑周边布置,这样即可以提高结构的侧向刚度,同时又能够较大幅度的提高结构的抗扭刚度;若在结构的形心附近加大竖向构件刚度,则对侧向刚度的贡献大而对结构整体的抗扭刚度贡献甚微。

3,4在考虑偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移比(位移比)的调整原则:该指标的调整应结合位移及扭转比的调整同时进

行,也可在位移及扭转比满足的情况下做微调。当计算结果一向(X向或Y向)位移比需调整时,可以加大该侧的抗侧力构件刚度(增加剪力墙或加大连梁高度),也可减小对应一侧的抗侧力构件刚度(减少剪力墙或减小连梁高度),这两种方法都可以达到调整的目的。但当具体工程层间位移已接近规范限值,而又在扭转比较大一侧无法增加抗侧力构件刚度(增加剪力墙或加大连梁高度)时,该如何解决呢?

谈交叉斜撑构件在高层建筑剪力墙体系中的应用。

实际工程概况:

某工程位于抗震设防烈度8度区,地震基本加速度值为0.20g,场地类别为II类,地下一层,地上二十八层,层高2.9m,标准层平面见图2。

从该平面中可以看出,A轴上剪力墙过少,而对称一侧M轴上剪力墙较多,从而造成位移及扭转比不能满足规范要求。通过尝试加厚A轴剪力墙厚度、增加洞口上连梁高度、在⑧-⑩轴间层层设置拉梁三种措施,均不能得到合理的计算结果;说明A轴结构抗侧力刚度过小,如何提高该侧的抗侧力刚度成了问题的关键。笔者将高层钢结构设计中钢框架一支撑体系的概念借鉴到该工程的剪力墙结构设计当中,即在⑧-⑩轴间每隔两层设置一道两层通高的“X”撑,“X”撑上下端同时设置水平拉梁(见图3)。计算表明,“X”撑设置后结构层间位移明显改善,结构的扭转比得到非常明显的变化;说明设置“X”撑后对A轴一侧的抗侧力刚度有很大的贡献,同时不影响建筑功能,且丰富了建筑立面,将结构受力构件与建筑美学很好的结合在了一起,使得建筑与力学得到了完美的统一。按设置“x”撑后修改的建筑彩色效果图得到了建设单位及当地规划主管部分的认可,目前该工程已经主体封顶,得到了使用单位的好评。

3,5

剪力墙连梁超限的调整原则:剪力墙连梁的跨高比不宜小于2.5,跨高比小于2.5的连梁很容易出现剪力和弯矩超过规范限值。

《高规》规定剪力墙长度不宜大于8m,当大于8m时宜采用弱连梁将其分开。该条文中所说的剪力墙长度应当不只是单片实体剪力墙,而应包括含跨高比不大于5的连梁在内的联肢墙。

《高规》规定跨高比不小于5的连梁宜按框架梁进行设计。即跨高比不小于5的连梁刚度不应折减。而跨高比在5-6之间时,若连梁刚度不折减则也容易出现剪力或弯矩超限。本人认为该条文在实际工程设计中若能充分利用,则对节省工程造价也有非常明显的影响,即将跨高比不大于5的连梁(刚度需折减)和减小剪力墙墙肢长度使连梁跨高比变为大于6的框架梁(刚度不折减),而后者的钢筋及混凝土用量均小于前者,这对于节省工程投资具有很重要的意义。

4,剪力墙结构的地基基础设计

高层建筑往往带有地下室,对于地基条件较好,可以采用天然地基或复合地基的建筑,当建筑层数为十多层时,一般采用梁板式筏形基础较为经济(因为平板式筏基会因为剪力墙间距较大而造成筏板受力不均匀而增加板厚);当建筑层数为二十多层时,一般采用平板式筏形基础较为合理。以上基础形式的确定主要是和剪力墙的间距有关,并根据结构的抗震设防烈度、层数、是否为人防地下室综合确定。

若地基条件不好需采用桩基础,可根据单桩承载力特征值大小,对于小高层采用独立桩基承台加构造梁板;对于高层采用沿墙下承台梁布桩加构造底板,不宜采用满堂布桩方案(承台筏板较费)。

剪力墙结构设计篇(7)

1、短肢剪力墙结构的特点

(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯,楼梯间形成刚度较大的内筒,作为主要的抗侧力构件,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也可形成两道抗震设防。

(2)短肢剪力墙一般情况下较为高细,破坏形态由受弯承载力控制,延性较好。

(3)短肢剪力墙结构体系中的连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。

(4)短肢剪力墙是一种强肢弱梁型的联肢墙,在大部分情况下连梁首先开裂,然后墙肢开裂。对于连梁跨度较大,刚度较低的部分剪力墙不能形成联肢墙,这部分墙肢受力接近于整截面墙。

(5)墙肢的翼缘和腹板相交处应力集中现象明显,出现明显的上下贯通裂缝。

(6)当底部为大空间而需设置转换梁时,因其墙肢长度比转换梁短得多,且往往梁支座上没有墙肢,此时转换梁上的墙体不能形成起拱作用,即这种转换梁不是拉弯构件,而是受弯构件。

2、短肢剪力墙结构计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。短肢剪力墙结构由于肢长较短,本身较高细,更接近于杆件性能,TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型,其中梁、柱为普通空间杆件,每端有6个自由度,墙视为薄壁杆件,每端有7个自由度(多一个截面翘曲角,即扭转角沿纵轴的导数),考虑了墙单元非平面变形的影响,按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵,引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解,它适用于各种平面布置,未知量少,精度较高。因此,TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂(如有转换层)时,也存在一些不足,由于薄壁杆件的连接处是点连接,所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递,薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时变形不协调,因此,带转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件(如SATWE)进行计算。

3、短肢剪力墙结构设计注意事项

(1)短肢剪力墙体系主要抗侧力结构筒体(或长墙)一般利用楼、电梯间,筒体要有足够的刚度,其平面尺寸不宜过小,要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%,形成多道抗震防线。为了确保水平力可靠传递,核心区楼板适当加厚,与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计。

(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,应加强其抗震构造措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率。结构设计时需对此转角窗采取加强措施:转角折梁与转角相交剪力墙统一做成悬臂梁,加大其断面和配筋,还应采用暗梁连接转角窗两边墙肢,加强整体性,并加大转角窗边剪力墙暗柱配筋和长度及转角窗处楼板的配筋和板厚。

(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下,显现整体弯曲变形为主,底部小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力,由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂,因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量,加强小墙肢的延性抗震性能。

(4)短肢墙的布置合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合,必要时用长肢墙来调整刚度中心;短肢墙布置应以T形、L形 、]形、 +形为主,这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。

(5)短肢墙之间的梁净跨不宜过小(一般取4~6M),使其具有一定的耗能作用。在短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对减小,连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁要求,控制砼压区高度,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决,按强剪弱弯,强柱弱梁的延性要求进行计算。

(6)短肢墙受力以承担竖向荷载为主,承担水平荷载为辅,其截面尺寸要适当,墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左右为好,且墙厚不小于200MM,当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时,应按柱的要求进行设计,短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,因其延性更为不利,因此轴压比限值要相应降低0.1。

(7)剪力墙相邻洞口之间及洞口与墙边缘之间应避免小墙肢, 试验表明: 墙肢宽度与厚度之比小于3 的小墙肢在反复荷载的作用下, 比大墙肢开裂早, 即使加强配筋, 也难以防止小墙肢的较早破坏。

结束语:

短肢剪力墙结构设计应重视结构概念设计,根据具体情况作出合理判定,满足规范要求。短肢剪力墙体系具有良好的性价比,随着结构设计技术的不断提高,在房地产市场上必将受到更多的投资者和消费者的青睐。

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剪力墙结构设计篇(8)

随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。这两种新的结构由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点,受到了建筑师的肯定,更得到了住户与房开商的欢迎。对于12~16层的小高层建筑结构,采用既可以保证结构的刚度、位移,又可以使室内空间方正合理。所以短肢剪力墙结构得以普遍应用。短肢剪力墙的受力、变形特征,类似以框剪结构。但比框架结构的刚度分配、内力分配更合理,结构的变形协调导致的竖向位移差别,也比框剪结构小,则传基础荷载更均匀、合理。

1 短肢剪力墙结构的概念

短肢剪力墙结构的定义:①短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙;②高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构;③短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。

短肢剪力墙结构的必要条件:抗震设计时,短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

短肢剪力墙结构的下限:当短肢墙较少时,如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%~ 40%,则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定,用户可以灵活掌握。如果在剪力墙结构中,只有个别小墙肢,不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。

2 短肢剪力墙结构设计

短肢剪力墙结构,其首先应是全剪力墙结构。短肢剪力墙结构中,应有足够的长肢剪力墙。

如果把短肢墙看成异形柱,则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后,才能在软件“总信息”参数的结构体系中,定义结构为“短肢剪力墙结构”。

当采用壳元模型时,应加细单元的划分。

短肢剪力墙结构有时用薄壁杆元(TAT)可能更合适。因短肢墙的模型更符合薄壁杆元模型,采用壳元则有单元划分不细的问题。

短肢墙:轴压比(按剪力墙)、刚度(墙输入、采用壳元或薄壁杆元)、配筋(按剪力墙)、构造(按高规的短肢墙构造)。

弱短肢剪力墙(截面高厚之比小于5的墙肢):高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为5的剪力墙;当其小于5时,其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一级(9度)、一级(7、8度)、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。

短墙(截面高度之比不大于3的墙肢):高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时,应按柱的要求进行设计,底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%,其它部位不应小于1.0%,箍筋应沿全高加密。

抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。

3 剪力墙结构的压力取值

墙身超厚主要是因为模板就位调整不认真,穿墙螺杆没有全部穿齐、拧紧,模板斜撑加固不到位等造成的;混凝土墙体表面粘结是因模板清理不好,模板剂涂刷不匀、漏刷,以及拆模过早等造成的;漏浆的产生主要是因为模板拼装时缝隙过大,固定措施不牢固,有时也与混凝土坍落度有关;墙体烂根现象近年来有所减少,可能与重视程度有关,原因主要还是模板下口缝堵不严、固定不牢,施工缝处理不好、夹有杂物,浇筑混凝土时未按要求先浇一层10-100mm厚与墙体混凝土同等级的减石砂浆等;门窗洞口混凝土变形的主要原因是侧模板的组装与大模板的固定不牢固,混凝土浇捣时洞口两侧混凝土未做到对称、均匀浇筑、振捣,造成混凝土冲击洞口模板。

由以上分析可见,剪力墙混凝土的成型质量很大程度上取决于模板质量。要保证模板的施工质量,首先在施工前应根据混凝土浇筑方式的不同对剪力墙模板体系进行必要的设计计算,然后严格按照设计好的模板方案施工,具体操作上应满足相应规范要求。设计计算时最关键的一点就是关于新浇筑混凝土对剪力墙模板最大侧压力的取值问题,计算时可根据以下两式按较小值取值:

①F1=0.22γct0β1β2V1/2

②F2=γcH

F1,2―所浇筑混凝土对模板的最大侧压力

γc―混凝土重力密度取25KN/m3

t0―新浇混凝土的初凝时间(h),可采用t0=200/T+15(T为混凝土的温度)

β1―外加剂影响修正系数,不掺外加剂时取1.0,掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2,本方案取1.2

β2―混凝土坍落度影响修正系数,≤30mm取0.85,50~90m

m取1.0,110~150取1.15

V―混凝土浇筑速度

然后,根据最大侧压力设计模板支撑体系。只有在保证整个模板体系稳定的前提下,才有可能保证模板质量。

要保证模板质量,选材非常重要。有条件的话应优先选用组合钢模板,因其通用性强、装拆方便、周转次数多,特别是其配有齐全的阴阳角模,对常见的剪力墙阴阳角部位漏浆有很好的预防作用,而且还可以加工成整体大模,有助于加快施工进度,是剪力墙配模的上佳之选。

剪力墙结构设计篇(9)

中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:2095-2104(2012)

由于剪力墙结构室内无露梁、露柱的现象,用于房屋结构中具有刚度大、简洁等特点,因此,在现代建筑中得以广泛应用。但是,由于建筑在施工中的空间有限,限制了剪力墙的最大间距,再加上剪力墙的受力情况较复杂,因此对设计人员提出了更高的要求,只有充分认识到这些问题,才能有效保障建筑质量。

1 剪力墙结构的形式

1.1 无洞单肢剪力墙

剪力墙的立面上没有任何洞口。这种墙实际上是一竖向悬臂构件,在水平荷载作用下,弯曲变形符合对平截面的假定,墙肢截面的正应力为直线分布,其内力和变形的计算可以应用材料力学方法进行。

1.2 整体墙和小开口整体墙

墙面上只有很小的洞口,可以忽略其影响。这种类型的剪力墙实际上仍然是一个悬臂构件,其横截面的变形符合对平面的假定,正应力为直线分,称为整体墙。当开洞稍大一些,墙肢应力中出现由局部弯曲引起的应力,但其值不超过整体弯曲应力的 15%时,可以认为其墙肢截面的变形仍符合对平面的假定,可以按材料力学方法来计算应力,然后加以修正。这种墙叫小开口整体墙。

1.3 联肢墙

在实际工程中,有些剪力墙是由许多受弯构件连接在一起的。例如,在住宅建筑和旅馆建筑中,墙体上由大量竖向排列的洞口,在外墙上,这些洞口一般是窗口,而在建筑的内部,这些洞口大部分是门或走道。在设计中,这些洞口将一片整墙分开为由连梁或楼板连接的墙肢,就形成了所谓的联肢墙。一般地,开有一排或数排较大洞口的剪力墙,其截面的整体性已经被破坏,水平荷载作用下正应力的分布较直线规律有较大的差别。但墙肢的线刚度比同列两孔间所形成的连梁的线刚度大得多,每根连梁的中部都有反弯点,而墙肢仅在少数楼层出现反弯点。即在水平荷载作用下,所有的连梁都呈现双曲率弯曲形态,而大部分的墙肢都呈现单曲率弯曲形态,墙肢变形仍以弯曲变形为主。

1.4 短肢剪力墙

钢筋混凝土短肢剪力墙是近年来在我国兴起的一种新型的抗侧力构件,它既保留了异形柱不凸出墙面的优点,又克服了异形柱抗震性能不理想的缺点以及轴压比控制等比普通的剪力墙采取了更严格的限制。对短肢剪力墙的计算模型、适用高度、构造措施等没有做明确的说明。因此,对短肢剪力墙结构的力学性能、破坏形态、抗震性能以及设计方法等进行系统的研究,形成一套完整的设计方法,是建筑工程设计中急需解决的课题。

1.5 框支剪力墙

当底层需要大空间,采用框架结构支撑上部剪力墙时,称为框支剪力墙,也可以称为柱支剪力墙。框架柱可以用常截面和变截面两种形式,也可以采用斜柱和V 形柱。底部框架可以是单层的和多层的,应视建筑使用上的需要和结构的要求而定。

1.6 开有不规则洞口的剪力墙

开设不规则的较大洞口仅是由于建筑使用上的要求,在结构上往往会产生一些不利的影响,故宜尽量避免采用。当无法避免时,也宜采用一些结构措施,以消除或降低不利因素的影响。例如,开设一些不需要开设的洞口,使剪力墙的开洞变为规则或接近规则,如有需要,则用刚度小的材料填塞这些本来不需要开设的洞口;在剪力墙中设置连续性较强的暗柱暗梁,以降低不规则开洞带来的较大应力集中的不利影响等。

2 剪力墙结构的布置

2.1 高度和高宽比的控制

剪力墙结构大多应用于高层建筑结构中,而在高层建筑中,侧向位移的控制是结构设计的主要矛盾。此外,随着高度的增加,水平荷载作用下的倾覆力矩迅速增加。高层建筑设计中,一般通过控制结构的高宽比(即建筑的高度 H 与宽度 B 之比)来控制结构不产生过大的侧向位移和倾覆力矩。

2.2 合理的结构平面布置

剪力墙结构的平面布置,应当使一个独立的结构单元内的平面形状简单规则,刚度和承载力分布均匀。不应采用严重不规则的平面。高层建筑宜选用风作用效应较小的平面形状,如圆形、正多边形等。有抗震设防要求的高层建筑,一个结构单元的长度(相对其宽度)不宜过长,否则在地震作用时,结构的两端可能会出现反相位的振动,这将会导致结构过早地被破坏。

2.3 竖向布置

在地震作用下,结构抗侧移刚度沿竖向的突变、抗侧力构件的上下部不连续或抗剪承载能力的变化会导致某些楼层的变形过分集中或形成抗侧力的薄弱层,从而出现严重的震害甚至倒塌;结构外形的内收,会导致结构的高振型反应所占的比例加大,内收的部位越高、内收的尺寸越大,高振型的反应就越明显;结构的外挑,会使地震的扭转效应和竖向地震作用效应加大。因此剪力墙结构的竖向布置应上下贯通,力求形体规则、刚度和强度沿高度均匀分布,避免过大的外挑和内收,避免错层和局部夹层,同一层的楼面应当尽量设在同一标高处。对于不能满足上述要求的结构,应对其上下刚度的变化、内收或外挑的尺寸做出限制。

剪力墙布置时还要注意单片剪力墙的长度不宜过大。一方面由于剪力墙的长度大,会导致结构刚度迅速增大,使结构自振周期过短,地震作用力加大;另一方面,低而宽的剪力墙墙肢易发生脆性的剪切破坏,使结构的延性降低,对结构的抗震不利。为了防止剪力墙在竖向荷载作用下发生整体失稳破坏,楼(屋)盖对它的支撑约束作用是必不可少的;为了防止剪力墙在楼层之间发生平面外失稳破坏和保证墙体混凝土的浇筑质量,剪力墙应当有适当的厚度。

3 剪力墙结构的厚度和配筋问题

3.1墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止混凝土出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加,特别在连梁部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨。

3.2墙的竖向钢筋主要起抗弯作用, 目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋;但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区并保证钢筋间距≤300mm,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。

4 结束语

剪力墙结构被广泛用于现代高层建筑中,尤其是高层剪力墙住宅。剪力墙通常是由结构工程师根据经验来设计的。因此,在结构设计过程中可能会存在设计偏于保守等现象或设计不合理等情况,造成一定的浪费或结构安全性不够等。随着我国国民经济的快速发展和城市化进程的加快,城市规模不断增大,人口不断增加,使得城市住房建设用地高度紧张,新建高层建筑是城市发展的必然趋势。剪力墙结构由于其抗侧刚度大、侧移小和抗震性能好等特点,剪力墙结构被广泛用于现代高层建筑中,尤其是高层剪力墙住宅。但对剪力墙位置的具体布置、截面形状和尺寸等是否合理,相关的规范没有明确的规定,通常是由结构工程师根据经验来设计的。因此,在结构设计过程中可能会存在设计偏于保守等现象或设计不合理等情况,造成一定的浪费或结构安全性不够等。为此,本文对在高层住宅剪力墙结构设计过程中的一些问题进行探讨。

剪力墙结构设计篇(10)

中图分类号:TU7文献标识码:A文章编号:

框架与剪力墙施工有一定的施工难度,同时也是工程中造价比例占用部分极大的分项,本文从框架剪力墙的结构受力与变形开始,从结构的刚度、稳定性等进行了分析和探讨,对建筑工框剪力墙结构的连梁的设计问题进行了总结归纳,可以看到,如果我们采取合适的应对措施,框架与剪力墙结构设计工作是完全可以尽善尽美的。

随着社会的进步与发展,建筑行业的结构设计中,框架剪力墙结构得到了广泛的应用。框架结构布置可以更加灵活,可用空间更大等优点,但同时伴随着许多结构形式的缺点,例如底部水平层间位移大,侧向刚度差等缺点。剪力墙结构布置灵活性受到限制,却有较大的侧向刚度和强度。对于一些高层来说,如果使用框架结构,势必需要加大梁与柱子的横截面积,不仅造成了材料上的浪费,而且减少了房屋的可用空间,但如果在框架的基础上增设剪力墙,结构不仅可以增强侧向抗震作用,而且一定程度上可以增加可用空间。这就使得框架剪力墙结构得到了更广泛的使用。

1 框架剪力墙的结构分析

1.1框架剪力墙结构的受力与变形

框架剪力墙结构是由两种不同的侧向受力结构所构成的。剪力墙结构如同竖向的悬臂梁,其受力形式和变形曲线与横向悬臂梁类似,和横向悬臂梁一样,梁的长度越长,受力后其边缘的位移增长速率越大。框架结构的受力形式如同受剪切力的悬臂梁,梁的长度越长,受力后其边缘的位移增长速率越小。由于剪力墙的侧移刚度大于框架,因此剪力墙所承受的侧向力要大于框架的侧向受力,同时随着高度的不同框剪结构的水平受力也不断的在调整。框架剪力墙结构承受水平力的主要部位在中上部,因此在做框架剪力墙设计时要考虑协同工作的问题,不能按照纯框架的结构形式来计算,否则会造成结构中上部安全性能低等缺点。

1.2荷载倾斜与偏心的影响

我们知道在使用理论公式对地基承载力进行求解时,我们都是按照建筑轴心受荷而考虑问题的,可见荷载倾斜与偏心对地基强度也是有影响的。所以说,荷载倾斜与偏心不但是影响地基强度的一个因素,还是建筑结构设计中的重点内容。一般来说,钢筋混凝土楼板和屋盖的整体性能好,在适当位置布设构造柱,并配置相应的构造钢筋,不但能够消除滑移、偏心等问题,还能加强楼板的刚度值、适当放宽对建筑的平面要求,对于建筑的层间变形,也非常容易控制。建筑物作为许多细节构件连接而成的整体,是一个具备空间刚度的结构体系,其能否承受惊人的荷载力量,全看各构件间能不能实现协调工作、有机地形成一个整体,换言之就是建筑各个构建是否形成了轴心体。

1.3框架剪力墙的抗震性能

根据我国抗震设计规范的要求“小震不坏,中震可修,大震不倒”的基本原则,当遭遇小震破坏时房屋应该处于正常使用状态,可以进行弹性反应谱进行弹性研究;当房屋处于中震破坏时,也就是房屋可修的情况,此时的状态为非弹性状态,可以通过构造要求来进行结构安全的满足;当房屋处于大震破坏时,由于房屋处于较大的非弹性破坏,因此要保证房屋不能倒塌。

2 剪力墙结构形式以及抗侧移刚度的改进

地震作用是房屋破坏的主要原因之一,对于一些高层建筑来说就不得不考虑用剪力墙结构。因此需要设计人员设计出剪力墙的合理数量。剪力墙数量过多固然结构抗侧移刚度越大,抗地震作用也就相对的较强一些。但是,当结构刚度过大时,由于周期过短,地震作用反而有可能会更加强烈,而且浪费了一定的材料。因此只从抗震方面来看,剪力墙并不是越多越好,选取合理的剪力墙数量才能达到结构稳定的优化。在地震作用中一直存在着刚性与柔性的说法。

剪力墙抗侧移刚度此外还受到基底倾斜和地面倾斜的影响,比如说两个相邻基础的影响、地基与上部结构共同作用的影响与加荷速率的影响等等。那么怎么样对一个工程项目实施建筑的基底与地面的布局与结构布置?这通常与建筑物剪力墙的平立面直接相关。有地震数据表明,简单、规则的建筑其抗震能力普遍较强。这是因为复杂式建筑在地震发生时基底构件的强度与刚度达不到一致规律,导致结构扭转非常明显。因此,在对建筑剪力墙结构的设计中务必加强措施,尽可能遵循建筑物的均匀对称原则,从总体上保证建筑物的基底与地面的稳定性,确保相关的地震反应数据计算审核无误,这样就可以在建筑物发生沉降时可以明确荷载的传递途径,最大化地避免基底倾斜和地面倾斜对建筑物剪力墙构成的影响。

通过实践我们可以知道,不同的建筑形式在相同的受力荷载作用下地基破坏程度也不同,比如说L形、T形、Y形等不规则平面建筑,较之其他结构形式建筑,它们的破坏率明显增高;对于那些大底盘式的高层建筑,在相邻楼层质量突变较大的情况下,其破坏程度势必加重;此外,由于建筑结构形式差异,防震缝设置的宽度问题也有可能导致建筑物发生沉降破坏;楼层平面形心与重心偏移越大,对建筑地基强度的损耗越大。剪力墙抗侧移刚度作为建筑设计中的重要内容,在确定建筑结构体系阶段,会受到许多外界因素如建筑高度、经济状况、场地布置、施工材料等影响,是一个涉及面极广的技术问题,必须经过谨慎的思考才能确定。

3 框架剪力墙结构的连梁

3.1剪跨比不同的两种连梁

在框架剪力墙结构中,连梁起到影响结构整体稳定性的作用,因此合理的设计连梁对于结构的安全性能至关重要。当连梁的剪跨比小于5时,竖向荷载作用下,其承受的力很小,连梁的所承受的弯矩也很小,因此不会影响配筋的作用。但在水平荷载作用下时,其所承受的剪力很大,所承受的剪切弯矩相应的也很大,容易发生剪切破坏。因此当连梁设计剪跨比小于5时,其抗震等级需要与剪力墙抗震等级相同。当连梁的剪跨比大于5时,可按照框架结构设计。

3.2框架与剪力墙的连接方式

通常情况下,认为框架与剪力墙的连接方式有两种,一种是刚接,一种是铰接。当框架与剪力墙的连接方式为刚接时,连梁的作用就得到了体现。其结构主要是通过连梁把框架与剪力墙进行连接的,这样连梁和剪力墙就能共同工作,使结构的整体刚度得到了保障。同时,在遇到大的地震作用下,连梁首先承受地震的作用,首先进入了塑性阶段来缓解地震作用,这样结构的整体稳定性得到了一定的满足。当框架与剪力墙的连接方式为铰接时,在设计中连梁的作用发挥不大,主要的作用需要考虑楼板的连接。但通常情况下,楼板需要开设孔洞,例如楼梯、电梯井等。所以楼板的连接就起不到很好的作用,这样剪力墙的约束就会减少,结构整体的刚度就会变小,结构的整体稳定性就得不到满足。

4 结束语

伴随着人类社会的几何式发展,建筑的高度越来越高。高层建筑与其他建筑最大的不同就在于垂直面荷载密集,并由于建筑物竖向不稳定性,导致受风荷载与地震荷载的影响十分巨大,这无疑对建筑框架剪力墙结构设计技术提出了更高的要求。笔者结合自身经验,介绍了框架剪力墙的结构的受力与变形,剪力墙抗侧移刚度以及数量的改进,以及框剪结构的连梁的设计问题,从结构的刚度、稳定性等进行了分析和探讨,希望通过文中内容能够给框架剪力墙结构设计技术带来一定的启示作用,也为有效提高建筑工程质量提供理论参考。

参考文献:

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