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剪力墙结构设计论文集锦9篇

时间:2022-08-11 10:55:29

剪力墙结构设计论文

剪力墙结构设计论文范文1

关键字:高层建筑剪力墙设计概念及原则注意事项优化措施

Abstract: With the development of economy and the improvement of people's living standard, more and more high requirements for the quality of living, safety and economy has become the people to the building structure design of the two main requirements. Shear wall with its high rigidity, good integrity, the lateral force resisting capacity and other advantages, is widely used in the design of building structure, which plays an important role in the quality and safety of high-rise buildings. With the new standard promulgated in 2002, has put forward higher requirements on the design of high-rise building, design for shear wall also brings some new problems. This paper starts from the introduction of shear wall, discusses its principle, needs to pay attention to in the process of building structural design of shear wall in question, and discusses the related measures for optimization design of high-rise shear wall structure.

Keywords: design concept and principle of shear wall high-rise building attention optimization measures

中图分类号:TU3文献标识码:A文章编号:

近年来,剪力墙结构设计在建筑结构设计中应用非常广泛,剪力墙具有刚度大整体性好的有点,且其在水平力的作用下位移小,其竖向承重构件主要是由钢筋混凝土墙体来承担的,能够承受较强的风力威胁和地震作用带来的建立的能力,因此说在高层建筑的设计中应用广泛。本文就简单的介绍剪力墙的相关知识,并对其设计原则进行相关的论述,在介绍设计注意问题的基础上对如何优化建筑结构剪力墙设计措施进行具体的论述,希望对于今后高层建筑剪力墙的设计具有一定的帮助作用,保证高层建筑的设计质量和建筑的稳定性能。下面本文就进行详细的论述。

一 剪力墙简介及设计原则

随着经济的发展,人们对于居住环境的要求越来越严格,住宅内部的露梁已经不能够满足人们的需求,在这种情况下剪力墙结构出现,满足了人们对于建筑的高要求设计。经过发展,剪力墙结构设计取得了较大的进步,下面本文就对剪力墙进行简单的介绍。

(一)剪力墙的概念及分类

剪力墙结构指的是用钢筋混凝土的墙板代替框架结构中的梁柱来承担各种荷载引起的内力,并有效的控制结构的水平力,保证建筑的稳定性,这种用钢混墙板承受水平力和竖向作用力的结构就被称为是剪力墙结构。在高层建筑的设计过程中,剪力墙结构被广泛的应用。

剪力墙具有不同的种类,因为剪力墙空洞的大小和数量不同,其受理特点,内力分布以及变形状态就有所不同,因此在设计时需要明确。按照剪力墙空洞的大小情况,可以将其分为整体小开洞墙、整体面墙以及连肢墙等。不同类型的墙具有不同的设计要求和承载压力的能力,因此说在实际的设计中需要根据实际情况制定恰当的剪力墙设计方案。

(二)剪力墙设计的原则

剪力墙的设计需要遵循一定的原则才能保证建筑物的安全和稳定,所以说在设计的过程中除了需要对位移限制值的要求之外,还需要考虑到框架结构中各抗侧力构建的作用。下面本文就从两个方面简单论述在剪力墙设计中需要遵循的原则。

首先,坚持剪力墙连梁超限调整原则。在剪力墙设计时,其连续梁的跨高比需要大于2.5,以防止出现弯矩和剪力超过规范极限的情况发生。剪力墙设计规范中规定,连续梁在跨高比不超过5的时候不能够拆减,当跨高比在5—6的范围内时,连续梁冈4度必须要拆减,否则将会造成剪力和弯矩超过极限值的情况发生。在剪力墙设计的过程中,一定要遵循这一原则,合理设计,保证建筑的整体设计质量。

其次需要坚持楼层最小剪力系数调整原则。在剪力墙设计的过程中,要尽可能减小剪力墙的布置,设计为大开间剪力墙布置方案,以实现较为理想的侧向刚度结构。在设计时,要使楼层的最小剪力系数接近规范的极限值,要保证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不能够超过40%。坚持楼层最小剪力系数调整原则并很好的运用,能够达到降低工程造价的作用,同时也能够减轻自身结构的自重,降低地震带来的损失。

二 高层建筑剪力墙结构设计中需要注意的事项

剪力墙结构设计论文范文2

【关键词】剪力墙结构,高层建筑框架结构,设计,应用

中图分类号: TU398+.2 文献标识码: A 文章编号:

一 前言

由于科学技术的进步和人们生产生活方式的改变,人们对建筑结构设计的要求也越来越高,随着建筑结构设计理论的逐渐完善,剪力墙结构凭借着刚度大,可以有效的减少侧移,建筑结构抗震性能很好,可以保证建筑的安稳和稳定性,因此,在建筑结构设计中被广泛的推广运用,为我国的经济发展和人们生活质量的改善提供了强大的动力。因此,加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究,有着十分重大的意义。笔者将从结合多年的施工经验,对高层建筑框架剪力墙结构设计的基本原则,墙肢分类,设置,边缘构件的布置,和连梁的设计等多方面做出分析,并提出剪力墙结构设计的优化措施。

二 墙肢的分类和结构布置

2.1墙肢的分类

在剪力墙的分类中,最重要的分类依据是墙肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墙和一般剪力墙两种,同时,也可以根据墙面的开洞大小分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架等几种类型。

2.2厚度选择

剪力墙的墙肢厚度关系到剪力墙出平面的的稳定性和刚度。因此,在选择时候,一定要遵守相关的技术规程。在住宅建筑的设计中,填充墙的厚度和剪力墙的厚度相同,多会选取两百毫米左右。如果高层建筑没有地下室,在进行剪力墙的设计时候,可以在综合考虑到建筑结构平面的基础上,减少一字型的剪力墙结构设计,多采用十字形等形状。这样既可以使得翼缘长度大于其厚度,让建筑结构抗震性能更好的发挥,同时也可以满足建筑设计的美观性和实用性。

2.3剪力墙的结构布置

随着建筑越来越高,建筑的综合性能也日渐提升,因此,建筑设计中,应该使得建筑具有很好的空间工作性能。因此,在进行剪力墙结构设计时候,应该采用双向布置,科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时,由于对建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墙设计时候,严禁在需要抗震设防区域使用单向剪力墙设计。在进行剪力墙设计时,要保证平面均匀分布,刚度中心要和建筑的整体质心相重合或者是尽量靠近,如此可以很大程度上减小扭转效应。

如果刚度中心和质心相距很远,可以改变墙肢长度和连梁的高度调整刚心位置。在进行建筑结构设计中,剪力墙由于抗侧刚度很大,整体结构的自振周期很短,使得整体建筑受到的水平地震作用很大,不利于建筑结构的稳定,因此,可以综合考虑到剪力墙的抗侧刚度和承载力,减小墙体的纵横厚度,加大墙体之间的距离,或者是合理减少墙体的总体数量,如此,可以达到降低墙体自身重量的目的。同时,可以降低墙体的整体水平地震的剪力和弯矩程度。

三 连梁的设计布置

连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制,因此,在剪力墙的连梁设计中,会因为设计的不合理,容易出现连梁承载力或者是连梁的界面难以达到相关规定的标准,从而既会影响到工程的施工,又会影响到工程的质量。因此,要综合多种情况,进行设计和处理。

3.1提高混凝土等级

为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定标准,可以合理的提高剪力墙的混凝土的等级,当混凝土的等级得到提升,混凝土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例,从而,可以达到控制目标。

3.2增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度

在进行连梁的设计中,为了达到降低连梁刚度,减少地震影响效果的目的,可以选择扩大剪力墙所开洞口的宽度,也就是增加连梁的总体跨度,从而使的连梁的高度降低。使得连梁的承载力保证在一定的标准范围内。

3.3对连梁的刚度进行折减

连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减小,内力重分布。因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。因此,可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。

3.4增加剪力墙的厚度

在进行连梁设计时,可以增加剪力墙的厚度,使得连梁的截面宽度变大,不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大,也使得地震产生的内力作用变得更大,由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加,也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。

四 剪力墙结构计算和设计的优化的措施

4.1剪力墙结构计算方面的优化

4.1.1楼层最小剪力系数的调整原则。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不超过40%的前提下,尽可能减少剪力墙的布置,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,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。

4.1.2楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则。规范规定在计算多地震作用的楼层最大层间位移时,以楼间弯曲变形为主,计入扭转变形,可不扣除结构整体弯曲变形,因此,对于高层建筑应尽可能扭转变形最小,但又不能仅根据这些层间位移不够,不加分析地增加竖向构件的刚度。在实际工程设计中,有些设计人员一看到某一方向层间位移不能满足规范要求,就不断地增加该项的侧向刚度,此举虽然可以解决问题,但应该注意此时结构的剪重比,若与规范限制接近则可行,若剪重比已经较大,则不应一味地增加也要学会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效果。

4.2剪力墙结构设计方面的优化

4.2.1剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的竖向刚度应均匀,剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。应力分布比较规则,又与当前普遍应用的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置,当剪力墙的洞口布置出现错洞,叠合错洞时,墙内配筋应构成框架形式。

4.2.1剪力墙的特点是平面内刚度及承重力大,而平面外刚度及承载力都相对很小,应控制剪力墙平面外的弯矩,保证剪力墙平面外的稳定性。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取足够的措施减少梁端部弯矩对墙的不利影响。

五 结束语

总之,剪力墙结构在我国建筑行业的广泛运用,既可以大力推进我国建筑质量的提高,又可为我国的社会主义和谐社会奠定强大的基础,在进行剪力墙结构设计时候,必须综合考虑多方面因素,严格遵守设计规程,进而保证设计的科学合理。

参考文献;

[1] 李成华 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2009年35期

[2] 王福贵 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2008年1期

剪力墙结构设计论文范文3

【关键字】短肢剪力墙 短肢剪力墙较多 轴压比 配筋率 倾覆力矩

中图分类号:TG315.5 文献标识码:A 文章编号:

什么是短肢剪力墙

1.1规范对剪力墙的相关规定

依据《高层建筑混凝土结构技术规程》的相关规定,各类墙肢水平截面的截面高度hw(即墙肢长度)与截面宽度bw(及墙肢厚度)之比hw/bw见下表。

1.2对规范规定的理解

(1)《混凝土结构设计规范》规范hw/bw>4时,按剪力墙要求设计。

(2)对于hw/bw≤4的柱形墙肢,规范规定按框架柱进行截面设计,即抗力设计时,采用柱截面计算h0的原则来确定墙肢的hw0,其他要求同墙。有文献提出墙肢的轴压比也按框架柱要求,但比较可以发现,在抗震等级相同时,规范对于框架的轴压比限值要远大于对墙肢的轴压比限值(尽管这里有轴压比计算方法的不同),以抗震等级为二级为例,框架柱轴压比限值为0.75,而剪力墙的轴压比限值为0.6。因此对“柱形墙肢”只按框架柱要求控制其轴压比不一定是合适的。必要时可实行双控,即同时满足剪力墙及框架柱的轴压比限值要求。

(3)如果完全根据高厚比来界定短肢剪力墙,可能带来一些问题。对地下室中上部结构嵌固端的下一层墙肢,如果对应的地上墙肢为一般剪力墙,由于地下室层高的原因二需要加厚剪力墙的厚度(由bw增至bw0)导致不能满足一般剪力墙的宽厚比要求,此时应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D进行剪力墙墙墙肢的稳定性验算,当满足稳定性验算时可不按短肢剪力墙设计,当不满足稳定性验算时应按短肢剪力墙设计。

《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8-2条注1,短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。《广东高规》规定,当剪力墙截面厚度不小于层高1/15,且不小于300mm高厚比大于4是仍属一般剪力墙。这些规定显然更为合理些。

(4)判断是否为短肢剪力墙的基本依据是墙肢的高宽比(hw/bw),《高层建筑混凝土结构技术规程》强调对L形、T行。十字形剪力墙只要有一肢为一般剪力墙(即hw/bw>8)整个墙肢就可以不划分为短肢剪力墙。朱炳寅在《建筑结构设计问答及分析》里认为两个墙肢应注意互为翼墙的概念。有效翼墙可提高剪力墙墙肢的稳定性能,但不能改变墙肢的短肢剪力墙属性。《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条条文说明指出“短肢剪力墙沿建筑高度可能有较多楼层的墙肢会出现反弯点,受力特性接近异形柱”。而《高层建筑混凝土结构技术规程》按所有墙肢中最大的高宽比来判定短肢剪力墙的规定,并没有从根本上改变较短墙肢的异形柱特性。在这里编者认为在实际工作中按互为翼墙的理念,一墙肢为基本判别单元,这样做是偏于安全的。

2.对短肢剪力墙较多(即我们经常说的短肢剪力墙结构)的讨论

2.1规范对短肢剪力墙较多的有关规定

依据《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条,抗震设计时,高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙;B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高度高层建筑,不宜布置短肢剪力墙,不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时,应符合下列规定:

(1)在规定水平力地震作用下,短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%;

(2)房屋使用高度应比《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.3.1-1规定的剪力墙结构的最大适用高度适当降低,7度、8度(0.2g)和8度(0.3g)时分别不应大于100m、80m、60m。

2.2对规范规定的理解

(1)所谓“短肢剪力墙较多”规范没有定量的界限,但从概念上说,可以从承受竖向荷载的能力、结构底部的倾覆力矩及结构的均匀对称性三方面综合确定,当符合下列条件之一时,可判定为“短肢剪力墙较多”。

1)短肢剪力墙的截面面积占剪力墙截面面积的50%以上;

2)短肢剪力墙承受的第一阵型底部地震倾覆力矩达到结构总倾覆力矩的40%~50%时;

3)短肢剪力墙承受荷载的面积较大,达到楼面面积的40%~50%以上(较高的建筑允许的面积应取更小的数量);

上述1)、2)项,其本质是对结构倾覆力矩的判别,比较可以发现:当按1)要求判别时,短肢剪力墙的倾覆力矩约为结构倾覆力矩的20%~30%,相比2)小的多;3)项从短肢剪力墙承受竖向荷载的能力及结构均匀对称的角度来把握。

(2)在剪力墙结构中设置少量的短肢剪力墙是允许的,设置少量的短肢剪力墙并不影响对原结构的判别,其结构仍可确定为一般剪力墙结构或可称其为短肢剪力墙不较多

的剪力墙结构(注意:不能一见到短肢剪力墙就想对其采取加强措施,当短肢剪力墙“不较多”,且其承受竖向荷载较小时,短肢剪力墙可不采取特殊的加强措施。只有短肢剪力墙较多时,规范才要求对其采取加强措施。应注意对“短肢剪力墙较多”的把握)。

(3)当短肢剪力墙较多时应采取相应的结构加强措施(注意:当短肢剪力墙不较多时,可不采取短肢剪力墙较多时相应的结构加强措施),见下表:

短肢剪力墙较多时的设计要求汇总

3.结论

结构设计是应尽量采用一般剪力墙结构体系,当必须采用短肢剪力墙较多的剪力墙结构体系时,应根据规范相关规定精心设计。

【参考文献】

[1] 《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010).北京:中国建筑工业出版社.2010

[2] 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010).北京:中国建筑工业出版社.2010

[3] 《建筑结构设计问答及分析》/朱炳寅.北京:中国建筑工业出版社.2009

剪力墙结构设计论文范文4

【关键词】剪力墙;结构;设计

1 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。

1.1 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。

1.2 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。

1.3 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。

1.4 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。

1.4.1 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;

1.4.2 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;

1.4.3 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。

1.5 剪力墙和加强部位

1.5.1 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;

1.5.2 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;

1.5.3 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。

2 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。

2.1 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。

2.2 加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

2.2.1 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%;

2.2.2 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;

2.2.3 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;

2.2.4 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;

2.2.5 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%;

2.2.6 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]《高层建筑混凝土结构技术规程》中国建筑工业出版社。

[2]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 。

剪力墙结构设计论文范文5

关键词:小高层住宅;短肢剪力墙;结构设计

Abstract: as the current rapid development of real estate market, small high-rise residential also appear constantly. Residential building structure is made of steel and concrete whole casting and become, have building high quality and good lighting conditions, eye shot is open, and many other advantages, now has more and more become the object of the person that buy a house place favour. Short-shear walls are now emerging as the small high-rise residential structure, more and more the building designers have to use. This paper is small high-rise residential short-shear walls the problem of structure design in-depth analysis and discussion, the paper first expounds the short shear wall design principle, then analyzes the short shear wall structure design method, the last of the full text are summarized, which is expected to for the current residential building shear wall structure design of the optimization and provide some development can be used for reference.

Keywords: small high-rise residential; Short-shear walls; Structure design

中图分类号:S611文献标识码:A 文章编号:

伴随着我国当前房地产市场的快速发展,小高层住宅也不断出现。小高层住宅的结构是由钢筋与混凝土整体浇筑而成的,具有建筑质量高、采光条件好、视野开阔等诸多优点,目前已经越来越成为广大购房者所青睐的对象。短肢剪力墙作为目前新兴的小高层住宅结构,为越来越多的建筑设计师所使用。本文就小高层住宅短肢剪力墙的结构设计问题进行深入分析与论述。

一、短肢剪力墙的设计原则

在开展短肢剪力墙的设计时,首先需要注意保证剪力墙结构具有适度的刚性,明确剪力墙结构的传力路径,建筑方案的设计同剪力墙结构的设计应当充分结合,从而保证短肢剪力墙结构的设计不仅能够满足小高层住宅的建筑功能,又能够具有较高的经济性与安全性。具体说来,短肢剪力墙的设计原则主要包括以下几个方面:

1、分散、均匀、对称原则。分散、均匀原则指的是短肢剪力墙每一面的抗侧强度相当,避免刚度较大的短肢剪力墙承受过于集中的压力。对称原则能够使短肢剪力墙的质心与刚心相一致,从而尽可能的降低建筑物所承受的扭矩。

2、短肢剪力墙结构设计量适度。小高层住宅建筑内不应当都设计为短肢剪力墙结构,如果设计的短肢剪力墙结构比较多,可以采用在竖向交通中心区设计普通剪力墙来一起承担水平力。

3、依据结构受力需求确定长短与数量

在小高层住宅剪力墙结构设计过程中应当依据结构受力的需求来设计短肢剪力墙的长短与数量。除此之外,还可以通过基本自振周期的方式来进行短肢剪力墙布置合理性的判断。

4、短肢剪力墙在设计时应当尽可能的拉直、对齐,从而有效与连梁共同构成抗侧力构件。除此之外,由于在小高层住宅的平面外边缘以及拐角处,极易产生集中性较强的应力,所以需要设计短肢剪力墙来满足建筑对平面刚性以及抗扭的需要。

5、如果施工过程中采用的是普通的楼板,那么在进行短肢剪力墙设计时应当保持较小的间距,从而有效防止普通楼板自身产生较大的变形,否则就需要在施工时改用预应力楼板。

6、在短肢剪力墙相邻的洞口之间以及洞口与墙体边缘之间应当避免小墙肢的设计产生。笔者通过实验证明,当墙肢的宽度与厚度的比值低于3的情况下,小墙肢比大墙肢在受到荷载反复作用时开裂的时间更早,即便是提高配筋水平,也不能避免小墙肢受到破坏的时间比大墙肢更早。

二、短肢剪力墙的结构设计方法

本文主要从短肢剪力墙的设计以及短肢剪力墙配筋构造两个方面对短肢剪力墙结构设计的方法进行分析与论述。

(一)短肢剪力墙的设计

短肢剪力墙的设计应当包括墙肢设计以及连梁设计两个部分,笔者就从这两个方面对短肢剪力墙的结构设计进行了分析:

1、墙肢的设计

在进行墙肢设计时,要对墙肢的截面进行受弯与受剪等方面的计算,除此之外,还应当通过正截面偏心受托、偏心受拉的计算,在集中荷载作用下还需要再计算短肢剪力墙的局部受托承载力。在墙肢设计时,不仅要满足最小配筋率的要求,而且还应以此为依据进行墙肢端部受力钢筋的确定,也就是约束边缘构件或者构造边缘构件的纵筋,再依据斜截面抗剪计算结果,确定墙肢腹板水平分布的钢筋。

2、连梁设计

小高层住宅中的连梁可以看做是一个耗能构件,连梁设计的科学与否能够直接影响到短肢剪力墙的力学性能。这是由于各个墙肢都是通过连梁连接在一起,并形成联肢墙共同发挥作用的,连梁对墙肢的约束直接关系到小高层住宅的抗震性能,并且会产生较大的影响。当小高层住宅梁的跨与高的比值小于5时,按连梁进行设计,当跨与高的比值大于5时,就应当按照框架梁进行正截面受弯承载力的计算,控制混凝土压区高度,连梁的正截面配筋,按矩形截面构件计算,取上、下配筋的较大值,按对称配筋置于梁截面上、下部位,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅百分之七十至百分之八十来解决。除此之外,由于短肢剪力墙的刚度相对较小,这就增加的连梁受剪破坏的可能性,所以,在进行小高层住宅连梁的设计中需要注意应当尽可能的避免连梁剪切破坏先于弯曲破坏,连梁应当进行斜截面受剪承载力计算,满足强剪弱弯的要求。依据斜截面抗剪计算所得的箍筋沿全跨加密设置。对于个别连梁,由于它的跨度比较小,刚度又比较大,在地震的作用下是允许连梁局部开裂的,可以将连梁的刚度予以折减,但是折减系数不能小于0.55,抗震设计的剪力墙的连梁弯矩及剪力也可以进行塑性调幅,从而达到降低其剪力设计值的目的。

(二)短肢剪力墙的配筋构造

短肢剪力墙不仅需要依据结构计算进行配筋,而且还应当设计构造钢筋。短肢剪力墙的侧向刚度介于异形框架柱和普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅。跟异型框架柱和普通剪力墙结构没有什么不同,短肢剪力墙在设计时也应当加强边缘构件的配筋。

振动台模拟地震试验结果表明,建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂,在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,底部的小墙肢,截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重,特别是“一”字形小墙肢破坏最为严重,在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,使连梁受剪破坏的可能性增加。所以,在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,更需要加强概念设计和抗震构造措施。

三、结束语

通过上述几个部分的分析与论述,我们可以看到,短肢剪力墙结构在目前小高层住宅设计中具有其独特的灵活性与极强的抗震能力。在进行小高层住宅剪力墙结构的设计过程中应当充分遵守其设计原则,在进行墙体设计以及配筋构造时应当兼顾其经济性与安全性。

参考文献:

[1]吴永平.小高层建筑中短肢剪力墙结构设计[J].中国高新技术企业,2009,(22)

[2]姚铭尹.异形柱与短肢剪力墙结构设计中的几个问题[J].科技咨询导报,2007,(29)

[3]赵洪义,孟凡金,刘秀梅.小议短肢剪力墙结构的设计与计算方法[J].价值工程,2010,(01)

剪力墙结构设计论文范文6

【关键词】建筑剪力墙结构设计运用分析阐述

1、前言

剪力墙近些年来被广泛的运用到了建筑的建设过程当中,尤其是一些高层建筑,剪力墙的运用更为普遍,这主要是因为剪力墙具有多个方面的有点,才被逐渐的运用到了建筑的建设过程当中。剪力墙能够承受建筑当中所有载荷所引起的内力,因此为了更好的满足建筑要求,剪力墙在进行结构设计的过程当中必须遵循一定的设计原则,才能满足建筑的要求。

2、剪力墙的结构设计原则

剪力墙要想更好的满足建筑的建设要求,在进行结构设计的过程当中,必须严格按照一定的原则来进行设计。对此为了更好更加深入的认识与了解剪力墙结构设计在建筑结构设计当中的运用,本小节将主要对剪力墙结构设计当中所遵循的原则进行简单的分析阐述。

2.1肢长与厚度比值的要求

剪力墙在进行结构设计的当中,首先需要遵循的一个原则就是要严格按照相关技术标准规定的肢长与厚度的比值来进行构件设计。剪力墙在进行结构设计的过程当中,肢长与厚度比值的计算需要按照受力形态以及几何特征来进行计算,这主要是因为剪力墙的宽度以及高度都在很大程度上存在着差别。只有在完成肢长与厚度比值的计算之后,相关的设计人员才能够按照所计算出来的结果对柱体以及双向受压构件进行设计。因此,为了更好的为后续的设计环节所服务,我们在进行剪力墙结构设计的过程当中,必须严格按照相关要求来计算出肢长与厚度之间的比值。

2.2满足刚度、变形性能以及延性方面的要求

剪力墙在进行结构设计的过程当中,除了要准确的计算出肢长与厚度之间的比值之外,我们还要使得剪力墙的刚度、变形性能以及延性等三个方面满足要求。相关设计人员在进行剪力墙结构设计之前,一定要清楚的认识到剪力墙需要承受多个方面的力度,主要包括:第一,建筑所产生的水平方向的剪力以及弯矩;第二,竖直方向的压力;第三,轴力以及其他各种剪力。因此,剪力墙在进行结构设计的过程当中,一般都是将剪力墙设计为延性弯曲型。剪力墙设计成延性弯曲型主要是为了最大限度的增加建筑整体的抗震性能,也可以在很大程度上防止脆性剪力对建筑造成的破坏。总之,剪力墙在进行结构设计的过程当中,一定要最大限度的满足刚度、变形性能以及延性等三个方面的要求,只有这样才能充分的发挥剪力墙在整个建筑当中的作用。

2.3防止平面外搭接的出现

剪力墙在进行结构设计的过程当中,一定要采取各种措施来尽最大可能避免平面外搭接的出现。这样做的目的也是为了使得剪力墙能够更好的满足设计方面的要求以及更好的发挥剪力墙在建筑当中的作用。如果在剪力墙结构设计的过程当中,平面外搭接不能够避免,那么一定要根据实际情况采取一定的措施,来最大限度的确保剪力墙平面的外安全。

2.4做好相应的设计计算

剪力墙在结构设计的过程当中,除了要做好上述三个方面的要求之外,还要做好相应设计计算方面的工作。剪力墙在进行结构设计的过程当中,一定要根据墙的设计计算来从水平以及竖向两个方面对结构的整体性进行分析。剪力墙的内力在计算出来之后,如果载荷力比较大,那么一定要采取各种措施来尽可能的满足相应方面的要求。

3、剪力墙结构设计在建筑结构设计当中的应用

上述小节已经对剪力墙结构设计所需要遵循的四个方面的原则进行了简单的分析介绍,本小节将主要对剪力墙结构设计在建筑结构设计当中的运用所包含的几个方面的内容进行介绍。剪力墙在进行结构设计的过程当中所做的工作主要包含以下几个方面的内容:第一,墙肢长度与厚度的选取;第二,连梁的设计;第三,剪力墙的结构布置。

3.1 墙肢长度以及厚度的选取

剪力墙墙肢长度以及厚度两个参数在进行选取的过程当中,一定要严格按照相关的技术标准来进行。一般情况下,剪力墙的墙肢长度都要小于等于8m。剪力墙的墙肢高度也就是我们通常所说的墙肢截面的高度。剪力墙在进行结构设计的过程当中,一定要注意剪力墙一定要具有延性,这样可以在很大的程度上来避免剪力墙脆性方面的破坏。一般情况下,剪力墙的墙肢高宽比需要满足比值为2的要求。与此同时,剪力墙在进行结构设计的过程当中,还要使得剪力墙的厚度满足相关的要求。在进行剪力墙厚度选取的过程当中,一定要按照相关的技术标准来首先确定剪力墙的最小厚度,这样可以在很大的程度上来保证剪力墙平面的稳定性能以及刚度等方面满足建筑的整体要求。

3.2连梁的设计

连梁设计方面的工作也是剪力墙在进行结构设计过程当中一个比较重要的环节。连梁的主要作用就是为了使得墙肢与墙肢之间能够更好的连接起来。当墙肢在水平载荷的作用下,墙肢会发生一定程度的弯曲变形,那么此时连梁则会受到一定的内力。为了满足连梁内力方面的要求,剪力墙在进行结构设计的过程当中一定要使得连梁满足相关的要求。因此,连梁对于剪力墙来说是一项非常关键的工作。

如果剪力墙在进行结构设计的过程当中,需要布置连梁,那么我们一定要做好跨高比以及截面尺寸两个方面的设计工作。这主要是因为跨高比与截面尺寸两个方面受到多个方面因素的影响。为了使得连梁的跨高比以及截面尺寸更好的满足设计方面的要求,那么我们可以采取以下几种措施来进行:第一,连梁的高度需要按照相关的设计标准来进行严格的控制,如果在设计完成之后,连梁的跨高比以及截面尺寸不能够很好的满足设计方面的要求,那么要对连梁的高度进行适当的折减。第二,剪力墙洞口的宽度需要按照相关的设计标准进行增加,除此之外,连梁的高度还需要适当的进行减小。这样做的主要目的就是为了使得连梁的刚度能够被适当的减小,同时也从整体上增强了建筑整体的抗震性能。第三,剪力墙厚度的增加。剪力墙厚度的增加也就是对连梁的截面宽度进行增加。第四,混凝土材料的等级要进行增加。混凝土材料等级的提高可以从很大的程度上提高建筑整体的刚度。

3.3剪力墙的结构布置

剪力墙的结构布置同样也是剪力墙在进行结构设计过程当中一项非常重要的工作。只有剪力墙的结构布置合理之后,剪力墙才能最大限度在建筑整体当中发挥作用。因此,在对剪力墙的结构进行布置之前,一定要进行充分的论证以及理论计算,当满足相关的设计要求之后,再确定剪力墙的结构布置的具置。

4、结束语

综上所述,本文主要从剪力墙结构设计所遵循的四个方面的原则以及剪力墙结构设计所包含的几个方面的内容等两个方面进行了分析阐述。我们在今后的设计工作当中,一定要更加充分的做好剪力墙结构设计方面的工作,以此来提高建筑的整体建设质量。

参考文献:

[1]邓霁.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].中华民居,2012,12(19):34-36.

[2]霍照耀.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J].城市建设理论研究(电子版),2012,7(18):94-96.

剪力墙结构设计论文范文7

【关键词】高层结构;剪力墙;受力;设计

城市离不开建筑,建筑又是创造生活的种手段。如今,高层建筑已成为城市建筑、地域生活的主流。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,普通框架结构和框架剪力墙的件对建筑空间的严格限定与分隔己不能满足人们对住宅空间使用和立面美观的要求。纯剪力墙结构既可以保证结构的安全可靠性,又可以使室内空间合理墙面平整,所以高层建筑结构中便越来越多地采用剪力墙结构。剪力墙的受力、变形特征,类似于框剪结构,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,传基础荷载更均匀、合理。这样的结构形式能使建筑取得较好的经济效果和建筑功能效果。

一、剪力墙设计中的基本概念

(1)剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。

(2)剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力:在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。

(3)实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端:为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率:为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。

综上所述,设计剪力墙时,应根据各型墙体的特点,不同的受力特征,墙体内力分布状态并结合其破坏形态,合理地考虑设计配筋和构造措施。

二、剪力墙结构的受力特点

剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构,承受竖向荷载和水平荷载,是高层建筑中常用的结构形式。由于纵、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大,在水平荷载作用下,侧移较小;因此这种结构抗震及抗风性能都较强,承载力要求也比较容易满足,适宜于建造层数较多的高层建筑。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;短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5:8的剪力墙剪力墙主要承受两类荷载:一类是楼板传来的竖向荷载,在地震区还应包括竖向地震作用的影响;另一类是水平荷载,包括水平风荷载和水平地震作用。剪力墙的内力分析包括竖向荷载作用下的内力分析和水平荷载作用下的内力分析。在竖向荷载作用下,各片剪力墙所受的内力比较简单,可按照材料力学原理进行。在水平荷载作用下,剪力墙的内力和位移计算则比较复杂。理论分析和试验研究表明,在水平荷载作用下剪力墙的受力特性与变形状态主要取决于剪力墙上的开洞情况。洞口是否存在,洞口的大小、形状及位置的不同都将影响剪力墙的受力性能。剪力墙按受力特性的不同主要可分为整体剪力墙、不开口整体剪力墙、双肢墙(多肢墙)和壁式框架等几种类型。不同类型的剪力墙,其相应的受力特点、计算简图和计算方法也不相同,计算其内力和位移时则需采用相应的计算方法。整体剪力墙如一根悬臂杆件,在墙肢整个高度方向上,弯矩图既不发生突变又不出现反弯点,变形曲线以弯曲型为主;不开口墙与双、多肢剪力墙,在连梁高度处的墙肢弯矩有突变,但在整个墙肢的高度方向上,它没有或仅仅在个别楼层才出现反弯点,剪力墙的变形曲线依然以弯曲型为主。总之,剪力墙的受力需具体情况具体分析,应按能反映其性态的结构体系计算。

三、剪力墙设计的建议

剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置;抗震设计的剪力墙结构,应避免仅单向有墙的结构布置形式。剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙结构的侧向剐度不宜过大。遵循这样的规范原则,剪力墙的布置:遵循均匀、分散、对称和周边的原则。剪力墙应沿房屋纵横两个方向布置,剪力墙宜布置在房屋的端部附近、平面形状变化处、恒荷载较大处以及楼梯处。在平面布置上尽可能均匀、对称,以减小结构扭转;不能对称时,应使结构的刚度中心和质量中心接近,在竖向布置上应贯通房屋全高,使结构上下刚度连续、均匀。可布置成单片形,洞口布置在截面中部,避免布置在剪力墙端部或柱边。高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构;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。如果在剪力墙结构中,只有个别小墙肢,不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。剪力墙的间距为了保证楼(屋)盖的侧向刚度,避免水平荷载作用下楼盖平面内弯曲变形,应控制剪力墙的最大间距。剪力墙的数量与结构体型、高度等有关。从抗震性考虑,在一定范围内数量越多越好;从经济性考虑,数量太多会使结构刚度和自重很大,地震力和材料用量增大,造价提高,基础设计困难。因此,剪力墙的数量应适宜,只需满足侧向变形的限值即可(剪力墙的数量:规范要求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百分之五十。因为在地震时全靠剪力墙抵抗地震剪力,建筑结构设计时成片的剪力墙最好对称布置,遵循“均匀、对称、周边、分散”的原则,以取得比较理想的设计效果。

四、结语

随着社会的发展、经济水平的提高,高层建筑将如雨后春笋般出现,剪力墙结构因其抗侧刚度大,能有效地减少侧移,目具有较好的抗震性能,因而被广泛应用于多层和高层钢筋混凝土建筑中。所以,掌握好剪力墙结构受力特点,把握好剪力墙结构设计的基本原则,建筑的结构设计就会更加安全、适用、可靠、经济。

剪力墙结构设计论文范文8

关键词: 短肢剪力墙; 异形柱; 设计

中图分类号: TB534.2文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2012)02-0040-01

一、短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构仍属于剪力墙结构体系,只不过是采用较短的剪力墙肢(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),通常采用“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

(一)受力特点

短肢剪力墙结构,主要承受以弯曲为主的水平侧移,墙肢中(特别是底部基层)每个楼层不出现反弯点,或少数构件出现反弯点;短肢墙的连梁(在住宅结构中)呈现为一种弱连梁的特征,弯曲变形占了相当一部分,整体结构破坏特征显为梁式破坏机制,竖向构件根部大多为水平裂缝(指整体结构中而非单个构件试验)。

(二)短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计

首先,短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀,使其刚度中心和建筑物质心尽量接近,以减小扭转效应。剪力墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要根据抗侧力的需要来定,还可通过不同的尺寸和布置达到调整刚度中心的位置。由于减少了剪力墙数量(与一般剪力墙结构相比),代之以轻质填充墙,房屋总重量可以减轻,同时也可适当降低结构刚度,使地震作用减小,这不仅对基础设计有利,而且对结构抗震较为有利。

其次,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,高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构体系。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,形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)同时抵抗水平力的剪力墙结构,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防。

第三,加强墙肢端部的暗柱配筋,严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6,以提高墙肢的承载力和延性。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,应按普通框架梁要求,控制混凝土受压区高度,注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算,保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏;短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结,连梁宜布置在各肢的平面内,避免采用“一”字形墙肢。

最后,短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用,主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性;为了保证剪力墙的承载能力及变形能力,短肢剪力墙的混凝土强度等级不应低于C25。对于短肢剪力墙的剪力设计值,不仅底部加强部位应按规范调整,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,主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。各短肢墙应尽量对齐、拉直,使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求。

二、异形柱结构

异形柱结构是指截面肢厚小于300mm,柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。异形柱常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

(一)受力特点

1.整体计算分析:异形柱柱截面摈弃了惯用的矩形柱,而采用多个小墙肢的组合截面柱子,由剪力墙演变而来。异形柱的存在和不同的布置对结构整个抗侧力刚度影响很大,总体来讲相对于同样布置的同截面矩形柱结构,异形柱结构的整体性要好,刚度略有增强;而从结构形式来讲,异形柱结构的刚度介于普通框架和框架剪力墙之间。异形柱结构的受力特点介于普通框架柱和剪力墙之间,具有自己的独特性。

2.正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力:柱肢截面的差异,导致柱肢平面内外两个方向的截面特性相差较大,异形柱截面在轴压力及弯矩剪力共同作用下,正截面承载力的计算是一个十分复杂的问题,因为柱截面中和轴一般不与弯矩作用平面相垂直,也不与截面边缘平行,其位置随截面尺寸、混凝土强度、配筋率及荷载角等诸多因素的变化而变化。进而导致柱肢平面内外两个方向的惯性矩差异明显,进而侧向刚度相差较大,对不等肢的截面表现尤甚。

3.节点强度:异形柱框架的肢厚不大,节点核心区有效水平截面积小,由于轴压比的要求,通常肢长较大,相对同截面面积的矩形柱来讲,刚度大,地震作用大,相应的节点剪力比相同布置下(柱面积相等)的矩形柱结构大很多。因此异形柱框架节点一般都需要验算节点抗剪强度。

4.破坏形态:大量的试验资料和理论分析证明,异形柱的破坏形态有:弯曲破坏、小偏压破坏、剪压破坏等,影响破坏形态的因素主要有:荷载角、轴压比、剪跨比、配箍率等。

(二)异形柱结构的抗震薄弱环节及概念设计

1.结构平面布置:异形柱框架应设计成双向刚接梁柱抗侧力体系,根据结构平面布置和受力特点,可设计成部分异形柱部分矩形柱的形式。平面布置宜使结构平面刚度均匀对称,尽量控制或减小扭转效应:竖向布置注意体型力求简单规则,避免楼层刚度沿竖向突变;柱网尺寸不易过大,柱矩大柱承受的轴力也大,轴压比高,对抗震不利。

2.轴压比的控制:作为异形柱延性的保证措施,必须严格控制轴压比,同时避免高长比小于4(短柱),柱肢截面的肢厚比(即肢长/肢宽)不大于4,侧移、延性随着轴压比的增大而急剧下降。控制柱截面轴压比的目的,在于要求柱应具有足够大的截面尺寸,以防止出现小偏压破坏,提高柱的变形能力,满足抗震要求。

3.节点构造:截面的特殊性,使得柱肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异。异形柱剪力中心与截面形心往往不重合,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力,因此,各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,使柱肢易先出现裂缝、各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,使异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;节点已经成为异形柱结构的薄弱环节,考虑到节点处钢筋的锚固以及保证节点区混凝土浇筑的质量,柱钢筋数量不宜过多且直径不宜过大。

4.配筋构造:由于异形柱截面的特点,柱肢端部会出现较大应力,加上梁作用于柱肢上应力的不均匀,对柱肢形成偏心压力。柱肢端可设置暗柱,离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋,柱上的箍筋不仅能抗剪,也可约束砼变形,增大其延性。异形柱由于不易形成多肢复合箍,因而其配筋率只能由加大箍筋直径和加密间距来实现。

三、结束语

短肢剪力墙结构与异形柱框架结构具有广阔的应用前景,但其受力性能具有自己的独特性,目前仍需要进一步研究以完善设计理论。在设计中,正确掌握短肢剪力墙结构与异形柱结构设计中抗震薄弱环节及概念设计,结构才能有可靠的安全保证。

参考文献:

剪力墙结构设计论文范文9

目前,高层中常用的结构体系主要有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构以及筒体结构等。框架结构刚度较小,用在高层建筑中构件截面尺寸较大,影响使用,且不经济;剪力墙结构虽然刚度较大,但由于剪力墙的间距不能太大,致使房间的空间受到一定的限制,对需要大空间的办公建筑就不太适用;而框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。在框架剪力墙结构中,抗震墙由于其侧向刚度大,成为抗震的第一道防线,框架则是抗震的第二道防线。

震害调查表明,在地震作用下,相对于其他结构类型,框剪结构的震害是较小的,在水平地震作用下剪切型的框架和弯曲型的剪力墙两种构件通过各层在平面内刚度无限大的楼板的联系协同工作,为满足同一楼层内的变形一致,该结构中的框架与纯框架结构中的框架不同,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。在协同工作时,剪力墙单元的刚度比框架大得多,由剪力墙担负大部分水平外荷载。而在结构底部,剪力墙变形小,框架的变形大,剪力墙制约了框架的变形,使得框架的变形减小;在结构的上部,剪力墙的侧向变形不断增大,框架的变形减小,框架则负担了一部分的剪力。

可见框架剪力墙结构无论在刚度还是在承载力方面都优于纯框架结构或纯剪力墙结构。该结构集框架的延性好和剪力墙的抗震性能高两个优点于一身,通过适当布置剪力墙,不只使得该结构既具有框架结构空间布置灵活的优点,同时又具有剪力墙结构抗风抗震能力强的特点,因此无论在地震区还是非地震区,框架剪力墙结构在高层建筑的设计中都得到了较广泛的应用。

本文以日照市公路工程设计监理信息综合楼的抗震设计为例,对框剪结构的抗震设计要点进行了简要的论述。

一、工程概况

日照市公路工程设计监理信息综合楼,座落于日照市烟台北路。地下1层为车库及设备用房;地上高度为62.01m,总建筑面积23369.80O。

二、结构设计方案

1、平面图

由于此办公楼对空间功能要求较高,故采用框架-剪力墙结构。本工程的主楼(15层)剪力墙及框架抗震等级均为二级,地下室~二层为底部加强部位,三层以上为非加强部位,端部副楼为框架结构,与主楼设缝分开,抗震等级为三级。

结构剪力墙布置时,为尽量不影响建筑使用功能,墙体尽量布置在平面周边,剪力墙型式宜为L形、T形,墙体布置遵循规则、对称的原则,且两个主轴方向的侧向刚度不宜相差过大的原则。电梯间和楼梯间均布置剪力墙,地震时形成“安全岛”,有利于发挥其在地震时的疏散功能,减小了楼梯刚度对结构的不利影响。基于以上原则对此办公楼布置了剪力墙,主楼标准层平面布置如下:

图1.标准层平面图

图2.结构平面图

三、计算参数及分析:

(1)结构刚心质心:

图3.结构刚心质心

由图中可知主楼结构标准层的刚心质心基本重合。

(2)周期参数:

周期比为Tt/T1=0.764,满足要求。

(3)结构位移参数(从中选取了两个工况):

选取了两个工况,都满足要求。

四、结构的抗震分析总结

通过合理布置剪力墙,在不影响该建筑功能使用的前提下,剪力墙的有效布置能够较好的提高结构的抗震性能。从计算结果来看,可以得出以下结论:

(1)本工程主楼结构标准层的刚心质心基本重合,比起不规则的结构形式,该结构的抗震能力将大大提高。

(2)X方向地震作用下的楼层最大层间位移角在第5层,Y方向地震作用下的楼层最大层间位移角在第11层,可见框架-剪力墙结构在水平力作用下的水平位移是由层间位移角来控制的。最大层间位移一般发生的建筑物的0.3H~0.8H之间。