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剪力墙结构

剪力墙结构

剪力墙结构范文第1篇

【关键词】剪力墙结构;短肢剪力墙;过渡楼层;侧移刚度比;加强部位

1.剪力墙结构概述

剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙;高层建筑结构不应采用全部剪力墙的剪力墙结构;剪力墙较多时,应布置筒体,形成剪力墙与筒体共同抵抗水平力的剪力墙结构。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。所以剪力墙结构得以普遍应用。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。

2.短肢剪力墙设计的要点

2.1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。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。

2.2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。

2.3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。

2.4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要求。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;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;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。

2.5剪力墙和加强部位

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。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.设计的应用范围和加强措施

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,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。

3.1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,形成短肢剪力墙与筒体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;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。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。

3.2加强措施

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%;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;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。

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;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%;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。

4.结束语

目前,越来越多的剪力墙结构小高层住宅楼拔地而起,但是,随之而来的是我们发现这些剪力墙结构小高层在施工质量上还存在着一些质量通病,主要表现为剪力墙板混凝土成型质量差、混凝土实体回弹检测强度不高等。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。

【参考文献】

[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.

[2]高层建筑混凝土结构技术规程,中国建筑工业出版社.

剪力墙结构范文第2篇

关键字:高层剪力墙 结构设计

Abstract: This article from the case, analysis of high building shear wall structure system has the advantages of shear wall structure, layout, shear wall structure calculation and analysis of shear wall structure design should pay attention to the problems and shear wall structure requirements are described in detail.

Keyword:high building Shear wall Structure design

一、剪力墙的优点

剪力墙既保留了异形柱不凸出墙面的优点,又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点。由于住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供应紧张,高层住宅的建造成为众多开发商的首选。

这种结构体系通常都是利用中部的竖向通道区设置较多的剪力墙,共同组成一个较为完整的或基本完整的筒体。也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的筒体。这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现;至于部分,可以根据建筑的要求而定。

因为住宅建筑对平面的划分要求比一般的商业建筑、办公建筑以及旅馆建筑要求更高,房间的顶板不宜有梁,墙角不宜有柱子突出,所以住宅建筑通常都在核心筒的布置混凝土剪力墙。建筑需要开较大的门窗洞口时局部采用短肢剪力墙,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求而不改变剪力墙结构体系。剪力墙在建筑上起到对建筑平面的分隔作用,在结构上既可以承受竖向荷载,又可以抵抗水平地震的破坏力。

二、工程案例

本文所提案例为绍兴・金昌・柯桥湖东路住宅小区小区的A1#楼高层,嵌固在大底盘地下室顶板。上部结构体系采用剪力墙结构,框架抗震等级为四级,剪力墙抗震等级为四级。

三、自然条件:

1、基本风压: 0.45kN/;

2、基本雪压: 0.45kN/;

3、地面粗造度类别:B类;

抗震设防烈度为6度,地震动峰值加速度基本值为0.05g(g为重力加速度),设计地震分组为第一组,场地为软弱场地土,建筑场地类别为III类,特征周期为0.45秒。

四、设计要求:

1、结构设计使用年限:五十年;

2、建筑抗震设防类别:丙类建筑;

3、建筑结构安全等级:二级;

4、地基基础设计等级:乙级;

5、地下工程防水等级:二级;

6、地下防水混凝土设计抗渗等级:S6级

7、结构抗震等级:

1)上部高层采用钢筋混凝土剪力墙结构,框架抗震等级为四级,剪力墙抗震等级为四级;

2)地下室框架、剪力墙抗震等级均为抗震等级四级。

8、砌体施工质量控制等级: B级;

9、钢筋砼结构裂缝控制等级为三级,最大裂缝宽度对于一类环境类别(如上部结构)不大于0.3、二类环境(如地下室、水池)为0.2。

10、主要楼面活荷载标准值:

其它功能用房使用荷载均按规范取值,若有特殊或重大设备按实重另加。

五、结构设计:

1、基础: 各主楼桩基采用钻孔灌注桩,桩身混凝土强度等级为C30,静载试桩桩身混凝土强度等级为C35, (10-3a)层中风化凝灰岩或(10-3b)层中风化泥质粉砂岩,桩尖进入持力层深度不小于0.5m。

2、上部结构体系

采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,框架抗震等级为四级,剪力墙抗震等级为四级。

3、楼、屋面结构布置

均采用现浇梁板式钢筋混凝土楼面板和屋面板。

4、结构分析

本工程结构计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列“多、高层建筑结构空间有限元分析程序SATWE(2009.02版)计算软件分析计算。

5、材料

(1)钢筋: HPB235 fy=210N/mm2;HRB335 fy=300N/mm2;

HPB400 fy=360N/mm2。

(2)钢板、型钢:Q235B

(3)混凝土:构造柱、过梁、压顶均采用C20,基础垫层为C15,其余按图纸。

(4)填充墙和砂浆:

地面标高以下:采用MU15砼实心砖,M10水泥砂浆砌筑;

标高±0.000以上:采用240mm或200mm厚煤矸石空心砌块(容重≤9kN/),专用砂浆砌筑,卫生间墙均采用MU10砼实心砖(容重≤18kN/),M5水泥砂浆砌筑。

六、主要计算结果

1、结构自振周期

2、结构在地震及风荷载作用下的位移

七、设计要点

1、《高规》对剪力墙截面厚度的规定:按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不应小于160mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25,不应小于160mm。分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可采用160mm。

2、一般剪力墙分布钢筋的配置:竖向和水平分布筋的配筋率,一、二、三级抗震设计时不应小于0.25%,四级抗震设计和非抗震设计时不应小于0.20。竖向和水平分布钢筋间距均不应大于300mm,分布钢筋直径均不应小于8mm。

3、一般与短肢剪力墙的判别:

(1)短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比hw/bw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hw/bw大于8的剪力墙。

(2)下列情况的剪力墙不认为是短肢剪力墙:

a)对于两肢以上的多肢墙(T,Z,十字形墙肢),不论其墙肢的长短,均可不判定为短肢墙。

b)对于L形墙肢,当满足两肢长度均不小于5倍墙厚时,可不判定为短肢墙。

c)当墙肢截面高厚比虽为5~8,但墙肢两侧均与较强连梁(连梁的跨高比≤2.5)时,可不判定为短肢墙。

4、短肢剪力墙较多的剪力墙结构的判别标准:符合下列两款中的任一款,则可判定为短肢剪力墙较多的剪力墙结构。

(1)短肢剪力墙承受的倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的40%~50%;

(2)高层剪力墙结构,短肢剪力墙负荷的楼面面积与全部楼面面积的比值大于1/2时;多层剪力墙结构,短肢剪力墙负荷的楼面面积与全部楼面面积的比值大于2/3时。

5、高层一般剪力墙结构中,如果存在少量的短肢剪力墙,不必遵守《高规》第7.1.2条的规定。

6、剪力墙边缘构件钢筋配置原则:一个暗柱可采用两种直径的纵筋;纵筋间距不大于300mm;一个暗柱可采用两种直径的箍筋,但箍筋间距应相同;当为端柱且承受集中荷载时,纵筋间距、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求;约束边缘构件的箍筋,每个方向拉筋的肢数不应多于该方向总肢数的1/3;构造边缘构件除外箍采用封闭箍外,其他箍筋采用拉筋。

7、控制剪力墙平面外弯矩:

(1)不宜布置与一字形短肢剪力墙单侧相交的楼面梁;

(2)与无壁柱或翼墙的剪力墙相交的楼面梁截面高度,不宜大于剪力墙厚度的2倍;

(3)与无壁柱或翼墙的剪力墙单侧相交的楼面梁连接,采取梁端铰接或半刚接,相应加大梁跨中弯矩。

八、结语

综合上述案例可知, 关于高层住宅建筑中剪力墙结构的设计,文章主要从剪力墙结构的布置、计算分析、构造要求及结构设计中应注意的问题这几个方面进行论述。目前,随着高层建筑的逐渐发展和人们对住宅使用功能要求的逐步提高,由于剪力墙结构可以灵活布置,可落地也可带转换层,房间内不会出现露梁露柱的现象,且剪力墙的抗震性能也优于异形柱剪力墙结构,因此在设计中根据其受力的特点,充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后,并选择合理的布置形式,正确掌握计算分析方法,它将在多、高层的住宅中有着广阔的发展前景。

参考文献:

[1]《建筑抗震设防分类标准》(GB50223-2004)

[2]《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008)

[3]《建筑地基基础设计规范》(DB 33/1001-2003)

[4]《绍兴市混凝土多孔砖建筑技术暂行规定》 (绍市建管[2003]47号)

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剪力墙结构范文第3篇

关键词:框支剪力墙;结构设计;平面布置

中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:

引言

无论地震区还是非地震区,框架剪力墙结构都有优势,在我国得到广泛的应用。框架剪力墙结构结构本身的复杂性,概念设计与计算设计具有同等的重要地位。以下我们以框架剪力墙结构的概念出发,分别从如何确定剪力墙的数量和如何布置剪力墙位置进行探讨,详细论述框架剪力墙结构体系的设计。

一、框架剪力墙结构设计的基本概念

剪力墙是现代高层建筑中一项重要建筑内容,框架剪力墙的尺寸大小必须符合建筑规定,原则是尺寸较大但厚度必须较小,几何特征应该呈板状,受力接近于柱形。在剪力墙结构中,墙是平面构件,其承受力沿着平面作用的水平剪力和弯矩外,还必须考虑到竖向压力。在弯矩和轴力及剪力的共同作用下进行作业,其受力水平作用下可以看成了底部嵌固于基础上的悬臂深梁。

设计剪力墙时,应该根据各种墙体本身的特点,以及不同的受力特征和要求,墙体内力分布状态和破坏形态,全面具体地考虑设计配筋和构造措施。框架剪力墙结构设计是考虑了水平和竖直两个方向作用所进行的结构整体分析,所以求得内力后需按照偏压或偏拉进行正截面受力计算。

二、框架剪力墙的构造设计内容

框架墙结构就高层建筑而言,在实际工程中运用最多,抗震墙要有足够的数量以满足层间位移限值,位置相对灵活。抗震墙适合连续布置、全长贯通。在设计时应避免墙肢长度的突变以及洞口上下的不对齐。同时,洞边距柱的内侧应不小于300mm,以保证柱作为边缘构件的作用和约束边缘构件的长度。双向抗侧力的结构形式是使纵横墙相连,使彼此成为有缘的剪力墙。对于一、二级抗震框架剪力墙,连梁跨高比不宜大于5,且高度不小于400mm。柱中线与梁、墙中线不宜大于柱宽的1/4,以减少地震作用对柱的扭转效应,否则可以采取加强柱内配箍率的方法来弥补。

如果剪力墙的剪跨比大于2,连梁的跨高比大于2.5,那么设计的剪压比不宜大于0.2,但如果剪力墙的剪跨比小于2,连梁的跨度比小于2.5,那么剪压比不大于0.15。另一方面,框架剪力墙结构的底部加强区的设计范围应该不小于200mm且不小于层高的1/16,其他部位应不小于160mm且不小于层高的1/20,框架剪力墙结构的墙周围应设置梁或暗梁与端柱组成边框。剪力墙的水平分布能够起抗剪作用,这种设计中,当建筑物较高较长或为框剪结构时,配筋应该适当增加,特别是在梁部位或温度、刚度变化等敏感部位最好适当增加;这时还应该考虑到墙的竖向钢筋,因为它主要起抗弯作用,并且在一些多层剪力墙构造配筋时所取的配筋率一般不扣除约束边缘构件或构件边缘构件的钢筋。

剪力墙数量的设计

框架剪力墙结构中一个非常重要的问题就是剪力墙的设置问题,包括设置位置和数量,剪力墙设置数量的多少,是关系到框架剪力墙结构体系能经济,合理,并体现体系优越性的关键环节。剪力墙少了,结构不安全,剪力墙多了,又不经济。所以需要合理确定剪力墙的最佳数量。

首先,按照规范要求,在一个独立的结构单元内,剪力墙的设置数量应符合下列要求和原则:(1)为能充分发挥框架—剪力墙体系的结构特性,剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩值应不少于总地震弯矩值的50%。否则,应按框架体系对待;(2)沿结构单元的两个主轴方向,按《抗震规范》地震力计算出结构弹性阶段层间位移角,对于一般高楼和具有高级装修标准的高层建筑,应分别不大于1/650 和1/800。同时还应满足《高层规程》中规定的按弹性方法计算的结构顶点位移与总高度之比,对于一般高楼和具有高级装修标准的高层建筑,应分别不大于1/700和1/850;(3)结构的重力荷载效应和地震效应组合后,剪力墙边框柱的配筋不至于由拉力控制,也就是说,剪力墙受拉区的边柱,按拉力计算出的竖向钢筋量,应该小于按受压状态计算出的钢筋量;(4)剪力墙布置不宜过分集中,每道剪力墙承受的水平力不宜超过总水平力的40%。其次,剪力墙数量的设置还应考虑抗震设防烈度、近场远场的影响、场地土、结构侧移限值等方面的因素。

四、剪力墙位置的设计

除去剪力墙的设置数量,还需要正确确定剪力墙的设置位置。一般情况下,对于矩形、L形、T 形、口形平面,剪力墙应沿纵横两个方向布置。对于圆形和弧形平面,应沿径向和环向布置。每个方向剪力墙的布置原则上应尽量做到分散、均匀、周边、对称。

1、分散。剪力墙的布置应考虑地震力分散作用于刚度大致相等的多片剪力墙上。因为如果地震力集中作用到一两片刚度很大的剪力墙上,会造成墙体内力很大,截面设计困难,且主要受力剪力墙一旦破坏后,其余较弱剪力墙和框架很难额外负担起该剪力墙传来的很大地震力,以致出现破坏。

2、均匀。同方向的各片剪力墙应比较均匀地布置在建筑平面的各个区段,而不是集中于某一区段内,以防止因楼盖过大的水平变形导致地震力在各福框架间的不均匀分配。

3、周边。剪力墙尽可能沿结构平面的周边布置,以获得结构抗力的最大水平力臂,充分提高整个结构的抗扭转能力。

4、对称。剪力墙应尽量做到对称布置,如果在平面上难于做到对称布置时,可通过调整剪力堵的长度和厚度,使结构的抗推刚度中心尽量与质量中心相接近,缩小偏心距,以减弱地震时结构的扭转振动。

5、在一个独立结构单元内,同一方向的各片剪力墙不宜是单肢墙,应多设置一些双肢墙或多肢墙,以避免同方向所有剪力墙同时在底部屈服而形成不稳定的侧移机构。

在每一独立结构单元的纵向和横向,均应沿两条以上的且相距较远的轴线设置剪力堵,使结构具有尽可能大的抗扭转能力。一般情况下,剪力墙宜布置在竖向荷载较大处、平面形状变化处或楼盖水平刚度剧变处、楼梯间。但是,纵向剪力墙不宜设置在独立结构单元的两端,以免纵向框架梁和楼板因受到变形约束的区段过长而产生较大的收缩和温度应力。

五、剪力墙设置合理的检验

当然,水平位移满足《建筑高层规程》的要求,是合理设计的必要条件之一,但不是充分条件。即是说:合理的设计,水平位移应满足限值,但水平位移限值满足,不一定是合理的结构,还要考虑周期,地震力大小等综合条件。这是因为,抗震设计时,地震力大小与刚度直接相关。抗侧刚度小,结构设计并不见得合理,由于地震力也小,所以位移也有可能在限值范围内,此时并不能认为结构设计合理.所以,在满足侧移条件外,还应综合其他因素。

首先,通过结构自振周期的计算验证剪力墙的布置。其次,可通过计算结构的底部剪力来验证剪力墙的布置。根据目前许多工程的计算结果截面尺寸,结构布置都比较正常的结构,将各层位移连成侧移曲线,应具有反S形曲线,且接近直线。在刚度较均匀的情况下,位移曲线应连续光滑,无突然凹凸变化和折点。

结束语

作为框架剪力墙结构的抗震设计的第一道防线,剪力墙的设计的好坏是非常重要的,直接关系到国家和人民财产的安全,因此,必须予以高度的重视。这样才能使设计出来的房屋建筑具有良好的抗震性能和足够的抗震可靠度。

参考文献:

[1]谷倩,朱飞强.双连梁与深连梁剪力墙结构抗震性能对比分析[J].土木工程学报,2010 [s1].

[2]张建勋.框架剪力墙结构的概念设计要点分析[J].建筑设计管理,2011(10).

剪力墙结构范文第4篇

关键词:剪力墙;结构;设计

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。

参考文献:

剪力墙结构范文第5篇

剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。剪力墙结构竖向用的是钢筋混凝土墙板,水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上。剪力墙结构抗侧刚度较大,发生的变形基本为弯曲型变形,此种变形由正应力引起,变形时一侧受拉一侧受压。

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