框架剪力墻范文

時間:2023-04-07 02:22:43

導語:如何才能寫好一篇框架剪力墻,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文,供你借鑒。

框架剪力墻

篇1

關鍵詞:框架剪力墻 布置

0 引言

建筑技術需要隨工業化、城市化的日益發展而發展,高層建筑越來越成為建筑形式的首選,因為高層建筑具有節約用地、節省投資等方面的優勢。高層建筑結構體系根據抗側力體系的不同可分為:剪力墻結構、框架結構、框架―剪力墻結構、筒中筒結構和多筒結構體系。

我所參與設計的東北電網電力調度交易中心大樓,采用的是型鋼混凝土框架-剪力墻結構,此設計獲得了省優秀設計一等獎。下面結合設計經驗,就框剪結構中剪力墻的設計加以探討。

1 確定剪力墻的厚度

框剪結構體系中,邊框柱和邊框梁宜作為剪力墻的邊緣約束構件。帶邊框剪力墻的截面厚度在規范中規定分別為:①一、二級剪力墻的底部加強部位抗震設計時的厚度不允許小于200mm,同時不宜小于層高的1/16;無端柱或翼墻時,不宜小于層高或無支長度的1/12;②其他情況不應小于160mm,且不宜小于層高的1/20;無端柱或翼墻時,不宜小于層高或無支長度的1/16。邊框梁的高度可取墻厚度的2倍,宜取與墻厚度相同的寬度。結構安全和經濟合理等特點是一個合理的剪力墻厚度應具有的。

2 框架―剪力墻計算方法

在水平荷載作用下的框架―剪力墻體系,由框架和剪力墻共同承受外荷載,這種解析方法是基于連續化思想來計算框架―剪力墻。換言之,通過剛性鏈桿,即剛性樓蓋的作用將框架和剪力墻連在一起。相互作用的集中力Pft會在鏈桿切斷后,在樓層標高處剪力墻與框架間產生。計算時將集中力Pft簡化為連續的分布力Pf,以便于計算。與這相對應,框架變形與剪力墻相同的變形連續條件,在每一樓層標高處,簡化為框架變形與剪力墻相同的變形連續條件,在沿整個建筑高度范圍內。位移y與荷載P(x)之間對普通梁關系如下:EI■=P(x)

對剪力墻來說,承受外荷載與框架彈性反力的一個彈性地基梁,可視其為上端自由下端固定。除承受分布荷載p(x),同時承受分布反力Pf,因引,在位移與反力Pf、荷載P(x)之間微分關系如下式所示:EI■=P(x)-Pf

解微分方程求出剪力墻,也就是求出了框架的位移曲線y(x),然后再利用下面所示的微分關系,求出剪力墻的荷載和內力:彎矩:EI■=M

剪力:EI■=V

均布荷載:EI■=p

可由位移曲線y(x),再來求出框架所受的荷載和剪力即:荷載:■=CF■μ-pr 剪力:VF=CF?茲=CF■

可由D值法或反彎點法求得,式中的CF,它為框架的剪切剛度,可用下列規范中的等效公在式考慮柱軸向變形來加以求得。

CFo=■

3 剪力墻的數量和長度的確定

結構在地震作用下的周期、層間位移角等等計算信息,相對較容易滿足。剪力墻和框架柱各自承擔的傾覆彎矩之間比例的控制,應當引起足夠的注意,對此《高層建筑混凝土結構技術規程》JGJ3-2010給出了更加詳細劃分。由公式:L=A/h可以看出,在確定了剪力墻的厚度和面積之后,剪力墻的長度通過計算就可以知道了。為了避免剪力墻的脆性的剪切破壞,要求剪力墻應具有延性,細高的墻體和高寬比設計成大于2的墻體,此較容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻,此時便可以滿足此要求。因此,每個墻段高寬比大于2,也就是我們設計時應達到的要求,如果因為墻的長度很長無法滿足高跨比的要求時,開設洞口將長墻分成均勻的、長度較小的聯墻肢或整體墻。因為開洞而形成的洞口連梁,最好采用約束彎矩較小的連梁進行連接,這樣一來,近似認為墻段本身分成了獨立的墻段。另外,位于連梁兩端的剪力墻一般較長,這樣,連梁與其所連接的剪力墻就形成了一個整體剛度較大,吸收水平地震力能力較強。此時,連梁作為剪力墻之間的傳力構件就很容易出現剪切超限,洞口在這時應可以考慮開得大一些。從而位于連梁兩側的剪力墻的長度就可以相應的減小,由于受彎而引起的裂縫寬度此時也變得較小,那么位于剪力墻體內的配筋就能夠充分的起到作用。

4 剪力墻的布置

4.1 剪力墻布置原則。①平面形狀凹凸較大時,剪力墻宜在凸出部位的端部附近布置。②在建筑物的周邊、樓梯間、電梯間、平面形狀變化和豎向荷載較大等部位宜均勻布置剪力墻。③縱橫剪力墻一般以L形、T形和槽形等形式組成。④剪力墻總高度與長度之比宜大于2,而不宜太長。⑤剪力墻不宜在防震縫和伸縮縫兩側同時布置,縱向剪力墻不宜布置在端部,而應布置在中部。

4.2 剪力墻的設置位置。剪力墻對于L形、矩形、T 形、口形等平面布置,應沿縱橫兩個方向。而徑向和環向布置則應用于圓形和弧形平面時。分散、均勻、對稱、周邊布置的原則應用在每個方向的剪力墻布置上。

①分散。地震力分散作用于剛度大致相等的多片剪力墻上,是剪力墻布置時應加以考慮的。墻體內力很大,截面設計困難是因為地震力集中作用到一兩片剛度很大的剪力墻上,那么其余較弱剪力墻和框架在主要受力剪力墻破壞后就很難承受該剪力墻傳來的地震力,這時便會導致破壞。②對稱。對稱應是剪力墻布置時應盡量做到的,如果在平面上不容易做到對稱布置時,為使結構的質量中心與抗推剛度中心盡量相接近,可以通過調整剪力墻的厚度和長度并縮小偏心距,結構的扭轉振動在地震時可以得到減弱。③均勻。在建筑平面的各個區段應比較均勻地布置同方向的各片剪力墻,在某一區段內無集中現象,從而來防止因為過大的樓蓋水平變形的原因而引起的地震力在各個框架間的不均勻分配。④周邊。為獲得結構抗力的最大水平力臂,剪力墻盡可能沿結構平面的周邊布置,使整個結構的抗扭轉能力得以充分提高。⑤雙肢墻或多肢墻是在一個獨立結構單元內,同一方向的各片剪力墻設置的主要形式,而不應是單肢墻,以避免不穩定的側移機構在同方向所有剪力墻同時在底部屈服而形成。剪力墻在每一獨立結構單元的縱向和橫向應沿兩條以上,并且相距較遠的軸線進行設置,盡可能大的抗扭轉能力就會在結構內部產生。

5 對于剪力墻設置合理性的檢驗

合理設計時要求,水平位移應滿足限值,這是必要的,而達到這一要求時,并不說明它便是合理的結構。想成為合理的結構,周期、地震力大小等綜合條件還應加以周全的考慮。

5.1 通過結構自振周期的計算驗證剪力墻的布置。折減的計算自振周期對于比較正常的設計不用考慮,對于框架―剪力墻結構,T1=(0.06-0.12)×n,二、三振型的周期為T2=(1/3-1/5)×T,T=(1/5-1/7)×T。

5.2 通過計算結構的底部剪力來驗證剪力墻的布置。各層位移可以根據已有的工程計算結果、截面尺寸、結構布置都比較正常的結構而連成側移曲線,此時的曲線應具有反S形且接近于直線。位移曲線在剛度較均勻時是連續光滑的,沒有突然的凹凸變化和折點。通過以上可以驗證剪力墻的數量和設置位置的合理性。

6 結語

我們可以根據上述的原則在框架剪力墻結構中做出比較合理的剪力墻布置,確定出布置方式及數量,并盡量滿足建筑平面布置等項的要求。

篇2

關鍵詞:壁式框架 抗震 計算方法

一、引言

隨著我國經濟的高速發展,剪力墻結構體系在高層建筑中受到廣泛的應用,尤其是在高層住宅建筑中。當今社會的發展和人們生活水平的不斷提高,那么人們對高層建筑設計的要求也越來越高,具有通風、采光性能表現良好、平面布置比較緊湊、經濟實惠的短肢剪力墻結構形式得到廣泛的應用。但是“5.12”汶川大地震后,很多專家到現場觀察研究后,發現7級以下設防全部倒塌,有的成粉碎性破壞,因此專家們提出了新型抗震節能建筑結構—壁式框架空心剪力墻結構體系。壁式框架空心剪力墻結構體系結構自重輕、節約用材,并可以減少地震作用且發生的是彎曲破壞,避免了脆性破壞。

二、壁式框架剪力墻的定義

由于短肢剪力墻和壁式框架剪力墻結構體系是近幾年才發展起來的,那么對其沒有明確的定義,在這里結合相關的一些資料對壁式框架的定義做簡單的說明。在剪力墻結構中如果連梁的剛度強而墻肢的強度比較弱,則梁對墻肢的約束作用強,水平荷載作用下,墻肢在與連梁的連接處轉角很小,墻肢的變形表現為每層之間的雙曲率彎曲,各層墻肢都有反彎點,結構的總體側移表現為剪切型。事實上,這種結構的受力特性已接近框架,由于其梁與墻肢交接處的剛域較普通

框架大,故稱之為壁式框架[1]。通過實驗研究和理論分析也可用計算剪力墻的寬厚 比的大小來區分剪力墻的類型,當寬厚比大于8時為普通剪力墻,當寬厚比在5~8之間時為短肢剪力墻,當寬厚比在2~5時為壁式框架剪力墻。

三、壁式框架剪力墻結構體系的特點

汶川大地震后許多專家經過大量的實驗研究和理論分析提出了四種新型的抗震結構體系:復合墻結構體系、砼與鋼混結構體系、約束砼結構體系、壁式框架結構體系。現在的多層、小高層住宅大多用鋼筋混凝土剪力墻結構體系,但是這種結構體系存在的問題是結構的剛度大從而導致結構的自重大,因此結構受的地震相應增大,部分墻體很容易發生脆性破壞,特別是外墻的窗間強,而壁式框架結構體系可以減少地震作用,發生彎曲破壞,避免了脆性破壞。下面我們來看一下壁式框架剪力墻結構體系的主要特點和優點:

(1)壁柱的剪跨比大于2,寬厚比為2~5。根據國內外的相關資料研究,壁式框架為彎曲破壞,是延性破壞。

(2)本身的剛度和自重小,相應的地震作用減小。

(3)壁式框架受力明確可以做到梁鉸機構,延性耗能較多,從而地震作用較小。

(4)在房間內的角點也不露柱角,增大了房間的空間利用率。

(5)與異形柱結構體系的比較,壁柱的滯回曲線是對稱的而異形柱有時不對稱,說明其受力性能良好。

壁式框架剪力墻結構體系具有以上特點和優點,因此更適合現在的小高層住宅樓,不但有利于抗震,而且又經濟美觀。

四、壁式框架的內力和位移計算方法

在壁式框架結構中因連梁的剛度比較大,因此可以把帶洞口的剪力墻簡化為帶剛域框架計算簡圖進行內力及位移分析,目前主要有以下兩種計算方法:

(1)用桿件有限元矩陣位移法可考慮桿件的變曲變形、剪切變形、及軸向變形[2]。

(2)修正的D值法,沿用D值法不考慮柱軸向變形的基本假定,梁柱的剪切變形可以通過修正桿件剛度考慮進去[2]。

現在最常用的就是修正的D值法,這是一種比較方便且簡單的計算方法,計算時不考慮柱的軸向變形,適合用于手算。而桿件有限元矩陣位移法計算時考慮桿件的剪切和軸向變形,用帶剛域桿件的單元剛度的框架程序計算,是一種常用、方便、又相對準確的計算方法。

五、結束語

由于壁式框架剪力墻結構體系是近幾年才在我國發展應用,本文只是對其定義、特點和計算方法做了簡單的介紹,那么對其計算模型、適用高度以及構造措施還需要我們今后做出大量的研究來供其參考,從而使這種新型的體系在我國得到廣泛的應用。當安全、適用、美觀、和經濟之間有矛盾時我們應該以安全為主,比如不宜降低抗震安全等級的情況下,并且要滿足室內墻角不露柱角的情況下我們就可以采用壁式框架剪力墻結構體系,并能達到抗震的要求。

參考文獻

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關鍵詞:框架剪力墻;合理配置;軸壓比;連梁

現代高層建筑正向著多功能、綜合用途的方向發展,在高層建筑的結構設計時,需要考慮的受力結構形式也較多,其豎向傳力體系是設計的關鍵。建筑的空間形態是由結構傳力體系支撐的,傳力體系的剖面形式直接反映結構豎直荷載傳遞的路徑,也關系到建筑物的使用功能。不同建筑結構其傳力體系也是不一樣的,因此在結構設計時也應考慮諸多細節以及采用正確的計算方法,使建筑物傳力體系清晰,并滿足抗震設計規范要求。

1框架剪力墻結構設計關注點

1.1合理配置

剪力墻的平面布置一般原則是均勻、分散、對稱、周邊。分散原則是要求剪力墻片數不要太少,而且每片剪力墻剛度不要太大,連續尺寸不要太長,使抗側力構件數量多一些,分散一些,每片剪力墻的彎曲剛度適中,在使用中不會因為個別墻的局部破壞而影響整體的抗側力性能,也不會使個別墻的受力太集中,負擔過重而引起過早地被破壞,剛度過大的墻承擔的內力也大,相應的基礎處理難度增加,同時也考慮到剪力墻相距太遠,樓面剛度要求大,很難滿足要求,周邊的原則是考慮建筑物抵抗扭轉能力,便于保證剛度中心與平面中心相吻合;剪力墻布置在周邊對稱位置,增加抵抗扭轉的內力臂,在不增加剪力墻面積的情況下,提高抗扭轉能力。

剪力墻布置的位置應設在平面形狀變化處,平面形狀變化處;角隅、端角、凹角部位往往是應力集中處,設置剪力墻給予加強是很有必要的,在高層建筑的樓梯間,電梯間,管道井處,樓面開洞嚴重地削弱樓板剛度,對保證框架與剪力墻協同工作極為不利。因此,在工程設計中用鋼筋混凝土剪力墻來加強這些薄弱端部,如樓梯間,電梯井道處,豎向管道井等是十分有效的。

剪力墻的間距,對現澆鋼筋混凝土樓蓋L/B=2―4為宜,對裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋L/B=1―2.5為宜,原則是建筑物愈高,抗震設防烈度愈高取值愈小。

1.2提高軸壓比

軸壓比主要為控制結構的延性,隨著軸壓比的增大,結構的延性越來越差,對高層建筑抗震十分不利。我國現行規范均有相應要求。本工程在進行初步設計時,業主提出當地混凝土攪拌站無法保證C40以上混凝土施工質量,混凝土最高強度等級為C40。根據規范,一級框架剪力墻結構框架柱軸壓比為0.75,若按框架柱軸壓比為0.75設計,框架柱的截面面積很大,影響建筑平面布局。故框架柱采取規范提出的構造措施提高柱軸壓比限值至0.90設計。底部加強區剪力墻厚度為350mm,混凝土強度等級為C40,能夠滿足設計要求。但在其他的一些高層建筑結構的底部幾層,由于混凝土強度等級低,為使剪力墻軸壓比不超過規范規定的限值,會出現剪力墻厚度很大的不合理情況。

規范現僅按結構抗震等級和設防烈度給出了混凝土剪力墻的軸壓比限值,沒有考慮通過采取構造措施提高其軸壓比限值。國內人員研究表明,即使高寬比為1.0的低剪力墻,同樣可具有良好的延性性能。研究剪力墻約束邊緣構件配箍率、位移延性比、剪力墻高寬比等因素對剪力墻軸壓比限值的影響,并給出滿足具體延性需求、對應不同約束邊緣構件配箍特征值的剪力墻軸壓比限值,供工程設計參考。

1.3框架剪力墻中連梁設計

鋼筋混凝土框架一剪力墻結構,在強烈地震作用下能有效地通過反復的非彈性變形耗散地震能量,是一種較好的抗震結構體系。對于與框架一剪力墻平行的框架梁,即縱向梁構件采用帶非線性轉動彈簧的線彈性彈簧梁單元模擬。對于柱單元則假定其只發生非彈性彎曲變性而不發生非彈性軸向變形。對于框架一剪力墻結構中的橫向梁兩端承受著不同的豎向位移,并且由于節點的轉動和兩節點轉動量的不同,橫向梁還承受扭轉。因此可采用豎向和轉動彈性彈簧來模擬這種效應。模型中指定相對轉動中心位于墻構件中心軸上高度點處,認為參數的合適值可基于沿層間高度預期的曲率分布選取

一般多豎向單元模型考慮了墻截面中性軸的移動,可預測墻的彎曲反應,是一種適合于多層鋼筋混凝土框架一剪力墻結構的非線性分析的擬三維模型。

2工程實例

2.1工程概況

某項目總建筑面積20041m2。其中,地上部分建筑面積18880m2,共16層,帶5層裙房和一層設備轉換層,建筑高度68.8m,地下部分建筑面積1161m2,共1層。結構體系為框架剪力墻結構,抗震設防烈度7°,設計基本地震加速度值為0.10g,設計地震為第一組,II類場地,設計特征周期為0.4s,風荷載按100年一遇風壓取值為0.45kN/m2,雪壓取值為0.35kN/m2。

2.2剪力墻平面布置

剪力墻的平面布置遵循均勻、分散、對稱、周邊原則。每片剪力墻剛度不要太大,連續尺寸不要太長,每一片墻肢的彎曲剛度適中,不會因為個別墻肢的局部破壞而影響整體的抗側力性能。剛度愈大的墻肢吸收的荷載也愈大,所以考慮墻肢開洞來減輕墻肢的剛度集中問題。剪力墻布置在平面形狀變化處,如角隅、端角,因為凹凸角部位是應力集中處,宜設置剪力墻加強。同時電梯間、樓梯間樓面開洞嚴重地削弱樓板剛度,所以不能保證框架與剪力墻協同工作,需要設置剪力墻來加強。在樓梯及電梯間布置均勻、對稱的剪力墻,同時為了保證結構抵抗扭轉能力,使剛度中心與平面中心相吻合,在結構周邊對稱位置布置剪力墻,提高抗扭轉能力。但平面圖1中3軸與A軸處建筑平面布置不允許布置剪力墻,故在4軸與A軸處布置剪力墻。同時為防止墻肢剛度過大而吸收大量的地震力而破壞,在較長的剪力墻中開設洞口,將其分成長度較為均勻的若干墻段,墻肢之間采用連梁連接,使每片剪力墻的彎曲剛度適中,不會出現個別墻的受力太集中而引起破壞。本設計中,主樓樓層面積Af為1050m2,剪力墻面積AW為18.50m2,框架柱面積AC為14m2,AW/Af=1.76%,(AC+AW)/Af=3.09%。

設計中對扭轉效應的控制采取了一些措施:①由于主樓標準層凸出部分大于平面總寬度的30%,故將該凸出部位板厚加厚至150mm,并在計算時設為彈性樓板;②設備層層高低,其剛度雖大于相鄰上部樓層側向剛度的70%,但剛度相對其相鄰層還是比較薄弱,故將設備層及其相鄰的上下層強制設為薄弱層,加強該處的豎向構件;③采取措施使各樓層的剛心、質心的偏心距控制在0.15以內,主樓與裙房屋面的質心、剛心偏心距小于建筑相應邊長的20%;④在裙房的一側合理布置剪力墻;⑤對框架柱傾覆彎矩及樓層框架總剪力進行調整,主樓的底部總剪力為裙房屋面的總剪力。模型經過調整,對計算結果進行分析判斷,確認后作為工程設計依據。結構計算結果如表1所示。

3結束語

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1框架剪力墻結構工程概述

框剪力墻結構體系主要是通過鋼筋混凝土墻板的方式建設墻體結構,從而取代框架結構體系,使建筑內部的承受力得到進一步的提高,進而有效的控制結構體系的發揮空間。鋼筋混凝土墻的水平力與垂直力的大小是受框架剪力墻剛度的直接影響,當期剛度越高時,水平力與垂直力越大。在框架剪力墻結構體系中,框剪結構的空間效果較好,不會使橫梁等其他鋒利的邊緣暴露在外面,一般多用于室內裝飾中,進而達到人們對居住環境的要求。因此,框架剪力墻結構體系是現階段高層建筑工程中應用非常廣泛的一種結構。

2建筑施工技術要點分析

2.1模板工程施工技術。2.1.1混凝土模板施工。在模板工程實際施工的過程中,混凝土模板施工占據十分中的位置,是確保框架剪力墻結構建筑施工質量的主要條件之一。但由于混凝土模板施工以外觀及結構質量為主要的標準,因此,要滿足混凝土模板施工的要求,需要優化其施工過程中的細部節點,并結合框架剪力墻結構的特點及模板工程施工的實際狀況,采用科學合理的方法,選擇符合其工程項目建設要求的板、墻、梁、柱模板,為其施工的質量創造一個有利的條件。通常情況下,混凝土模板施工過程中,選用的模板厚度一般是18mm,且多為新多層膠合模板。在進行混凝土模板實際施工時,根據該工程項目層高的分布狀況,歸納其分布的特點,采用層高分別的方式,完成模板組拼裝的相關工作。施工期間還需要主要的技術要點有以下幾個方面。①內外側模板的設計,在設計這種模板時,相關的設計人員要控制好內側模板的長度,盡量不要使內側模板的長度數值高于外側模板的總長度,一般長度的控制在300mm以內。為了提高配板的準確性,在開展支模的相關工作過程中,可以將已完成澆筑的墻體作為內外側模板長度設計的主要依據,盡量縮小外側模板與墻體之間的距離。另外,為了保證墻體的完整性,可以在模板與墻體的接觸空間內放進足夠的海綿。②內側模板的固定。固定內側模板是確保墻體與模板安全性的重要條件,可以將內側模板與短鋼筋頭進行連接,對其固定的位置進行有效的控制,進而達到提高內側模板穩定性的目的。③保證墻模和樓板的緊密型。假如墻模與樓板之間的緊密度不高,存在明顯的縫隙,其裂縫的距離越寬,對模板工程質量的影響越大。因此,要縮小墻模與樓板之間的距離,可以在兩者之間的縫隙處加入水泥及砂漿,采用縫填的方式,提高墻模與樓板之間的緊密度。④墻模吊裝。墻模吊裝對于模板的穩定性和精確性都有著較高的要求,因此在進行吊裝時應保障光線充足,以免鋼筋與墻模的接觸和碰撞,避免吊裝位置偏離。圖1為框架剪力墻結構混凝土模板施工示意圖。2.1.2高支模板支撐架體系施工一般情況下,高支模板支撐架體系主要應用于高度在5m以上的框架剪力墻結構建筑工程施工過程中,其主要的目的是確保框架剪力墻結構建筑工程的穩定性及安全性,使工程施工安全進行中不可缺失的一種支撐架體系[2]。高支模板支撐架體系施工主要采用相關的計算機程序,以高支頂板支護系統作為模擬分析的參照物。高支模板支撐架體系施工通過碗架相扣的形式進行支撐與連接,立桿與水平剪刀撐連接的規律是以每隔4行為主要的依據。在完成相關的連接工作后,在沿支架的周圍全部采用剪刀撐進行加固,進一步的提高沿支架的鬧固性。通常情況下,在制定高支模板支撐架體系施工方案前,先需要獲得技術主管的允許,在完成相關的設計施工方案后,由工程項目的總監對其施工的全過程進行監督及管理。2.2鋼筋工程的施工技術。在框架剪力墻結構建筑工程過程中,鋼筋工程項目的施工占據十分重要的位置,對框架剪力墻結構建筑工程的施工質量具有關鍵性的作用。鋼筋工程在實際施工的過程中,需要根據框架剪力墻結構建筑工程施工的情況及要求,選用合理的施工設計方案,嚴格把控施工流程,目前鋼筋工程施工技術要點主要可以從以下幾個方面進行探析。①對箍筋框的固定工作。在鋼筋工程實際施工期間,可以將實體放樣作為鋼筋建設模型的參照物,根據鋼筋模型確定框架的位置[3]。另外,相關的工作人員還可以通過平衡對等的方式,對鋼筋的位置進行適當的調整,進而有效的避免鋼筋工程項目在施工階段出現框架位移的情況。②定位鋼筋梁柱節點。在樓層高度高于5m的框架剪力墻建筑中,鋼筋具有提高其穩定性的作用。但由于節點處的鋼筋比較復雜,導致該工程施工期間產生了非常多的密集梁柱節點,所以,要保證該工程施工過程中各節點鋼筋的穩定性,在準備施工前,相關的工作人員需要根據施工現場鋼筋分布的實際狀況及特征進行繪圖,制圖的比例為1∶1。工程施工技術的管理人員在梁柱節點處鋼筋施工過程中給予施工人員指導性的意見。③實行樣板引路。在鋼筋施工的實際過程中,為了進一步提高鋼筋的穩定性及施工質量,相關的施工人員必須根據施工現場的鋼筋實體樣板來完成相應的施工內容,同時施工人員還要根據施工的具體流程進行作業,進而提高鋼筋工程項目施工的效率,為其施工的質量奠定了一個良好的基礎。2.3防水工程施工技術要點。在框架剪力墻結構防水施工過程中,主要的施工技術要點有以下幾個方面。①基層清理,主要是對建筑工程中基礎建設物進行清理,確保基礎建筑的干凈。在基層清理的過程中,為了確保切口圓滑,需要在框架剪力墻結構建筑工程施工過程中切掉鋼筋地錨,其切面的面積不能超過頂板。②根據1∶2的比例將水泥與砂漿攪拌在一起,并將其混合物涂刷在基層上,厚度盡量控制在2mm~3mm以內,避免涂刷過程中出現漏刷的現象。③附加層處理。在管道根部及陰陽角的位置設置1個附加層,提高壓實度,使其更加穩固。④滾壓處置。為了確保卷材粘結的緊實度,可以在卷材的外部,通過外包橡皮的方式,用鐵棍在其外部進行滾壓,一般滾壓的次數不超出2遍。⑤保護層施工。在完成相關的防水層施工內容后,可以按照防水工程施工的標準制定相應的保護層措施,用的混凝土必須是50厚細石。如圖2所示,防水工程項目施工過程中,基礎底板防水構造環境。

3結語

綜上所述,在社會經濟快速發展的環境下,框架剪力墻結構的應用范圍不斷擴大,在高層建筑工程中占據十分重要的位置,對高層建筑工程的施工質量具有關鍵性的工作,同時也是實現建筑企業可持續發展的重要內容。因此在高層建筑工程施工的過程中,相關的工作人員必須明確框架剪力墻結構的作用及重要性,合理的應用其技術,使工程安全施工得到有效的保障。

參考文獻

[1]劉七二.建筑工程框架剪力墻結構施工技術研究[J].低碳世界.2017(17)

[2]林勝.框架剪力墻結構建筑施工技術研究[J].住宅與房地產.2017(15)

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關鍵字:框架-剪力墻結構;剪力墻數量;抗震研究

Abstract: Aseismic design is always the object for researching. At the same time the new concepts and methodologies is not enough. This article is analyzing the affect of the number of shear wall and spatial position for earthquake resistant behavior.

Key words: frame-wall structures; numbers of walls;anti-seismic research

中圖分類號: TU323.5 文獻標識碼: A 文章編號:

0 引言

城市化進程的不斷加快,高層建筑由其獨特的優勢而越來越成為建筑的首選形式。在高層建筑中要考慮風荷載和地震等水平載荷所帶來的結構受力,需要控制側向位移以提高建筑的耐性。高層建筑物在以框架結構為主設計中,雖然具有空間分割的靈活性,但考慮的水平力作用是以剪切為主,導致需要的層間位移較大。若以剪力墻結構來設計時,不需要水平方向上很大的剪切力,但對于剪力墻的間距要求比較高,所以具有一定的局限性。在我國大多數采用的是框架-剪力墻結構來設計高層建筑,這樣可以綜合兩者的長處,具有一定的抗震性能。

這種框架-剪力墻結構中抗測力的部分是剪力墻,能提高側向剛度;抗縱向載荷部分主要的是框架結構,能使使用空間提高。在抵抗水平力的同時,兩者通過樓板來協調變形。各層之間的變形可以由此變得均勻。因此提高了各方面的抗載荷的能力,在地震中可以減少對墻體的損壞。

1 結構構件非線性地震反應分析的模型與原理

結構構件模型的建立的準確與否關系到能否準確地分析非線性反應分析。建立合理的力學模型是正確分析建筑物受力的前提,根據模型可以對建筑的變形、受力情況有個整體了解。

本文用于分析的是混凝土本構模型,這種結構模型具有一定的特點。混凝土有個開裂壓力,在受力大于這個開裂壓力的情況下就會開裂。極限應變可以導致混凝土直接不工作,

2 基于性能的剪力墻數量的合理確定

要達到抵抗偶然性的地震,就需要預計強烈地震,要保證在此地震下建筑物不受嚴重的損壞。在地震時建筑結構的受力情況已經超出了正常的情況。可以對地面運動的記錄進行分析,可以很好的描述了地震時建筑物的受力情況。

作為一種很常用的高層建筑物種的結構體系,框架-剪力墻結構在地震中可以很好地抵抗水平方向的載荷。在強烈的地震中建筑的抗側力的首要結構式剪力墻,被地震破壞后,框架結構就代替剪力墻進行抵擋地震沖擊。所以在抗震的建筑物的建設過程中,要實現的是能保持良好的變形能力,以便在各種地震的遭受破壞的程度要相對的小。

框架結構能決定建筑物在強震中能否保持不發生倒塌,延時性是框架結構的特性。框架樓層能夠承受最大的延時性是設計建筑時首要考慮的因素,通過對于不同地震波帶來的作用進行分析得出框架-剪力墻結構中的剪力墻的合理數量的設計。

基于性能的設計思想是在上世紀末的時候一位美國科學家提出來的,就是在保證性能水平的前途下能夠達到在發生地震的情況下能夠保證應有的抗震水平。

需要指出,基于性能的結構抗震設計有其特點,但它與現行的抗震設計不是截然沒有聯系的,而是一種延續和發展,從某種意義上,現行規范的“小震不壞,中震可修,大震不倒”就是一種性能要求,只是說怎樣的破壞才算可修,中震允許產生多大的破壞,這些破壞對結構物或結構內部的設備、裝修有什么影響⋯⋯這些內容并沒有具體的得到量化。從這個角度來看,現行規范注意了在大震下保障生命安全,但是對如何避免地震破壞造成的巨大經濟損失是沒有足夠的注意。近年來的幾次大地震盡管人員傷亡不是很大,但經濟損失往往是巨大的,這一事實是基于性能的抗震設計的出發點。那么在我國的高烈度區的重要建筑物,就很有必要在結構設計中設定雙重目標性能,即第一類目標性能和第二類目標性能。目前廣泛采用的建筑結構常規設計方法實際上是基于規范準則,而不是基于性能準則,即目前的常規設計是完全按照規范的要求進行的,而沒有明確建筑結構的實際性能水平。

設計人員對框架—剪力墻結構進行設計時,一般步驟為:首先根據經驗和建筑師協商確定剪力墻的大致數量和位置,再進行相應烈度下的振型分解反應譜計算,驗證各項指標(變形、剪總比等)是否滿足規范要求,在局部調整之后敲定總體結構布置方案,進入施工圖設計階段。如果建筑物滿足《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)中第5.5.2 條還需再補充驗算彈塑性變形。從上述步驟可以看出,除非屬于復雜結構或處于高烈度區的建筑,一般設計人員是不會補充彈塑性分析的,同時遵循規范設計后也無法明確設計項目在大震作用下具體的延性指標。

3 剪力墻平面布置與框架—剪力墻結構扭轉效應的關系研究

在框架—剪力墻結構中,剪力墻平面的優化布置是一項十分重要的工作,已經確定剪力墻數量的前提下,不同的剪力墻平面布置方式會導致結構表現出不同的動力特性,從而將決定建筑物整體抗震性能的優劣。剪力墻平面布置的一般原則是“均勻、分散、對稱、周邊”。“均勻、分散”是要求剪力墻的片數多,每片的剛度不要太大;不要只設置一兩片剛度很大、連續很長的剪力墻,因為片數太少,地震中萬一個別剪力墻破壞后,剩下的一兩片墻難以承受全部地震作用,截面設計也很困難(特別是連梁)。對應地基礎承受過大的剪力和傾覆彎矩,尤為難以處理。所以在方案階段宜考慮布置多片短的剪力墻,在樓層平面上均勻散開,不要集中在某一區域。“對稱、周邊”是對高層建筑抵抗扭轉的要求,剪力墻的剛度大,它的位置對樓層平面剛度的分布起決定性的作用。剪力墻對稱布置就能基本上保證了建筑物的對稱性,避免和減少建筑物受到的扭矩;另一方面,剪力墻沿建筑平面的周邊布置可以最大限度地加大抗扭轉的內力臂,提高整個結構的抗扭能力。

4. 剪力墻的高度對框架—剪力墻結構非線性反應影響的分析

在框架—剪力墻結構的實際設計中,經常遇到這種情況,在結構上部由于電梯數量減少或建筑師要求布置成開敞式的大空間等原因,要減少剪力墻、芯筒的尺寸,甚至完全取消。此時這種剪力墻不到頂的結構布置方案就應運而生。目前國內工程界并不主張這樣做,原因是這將導致結構轉換層的內力變得復雜化;而國際上卻認為,結構的抗側移剛度可以沿高度發生突變,如果是框架—剪力墻結構,剪力墻甚至可以斷層,而且認為轉換層的截面設計只與該層分配到的絕對地

震作用效應有關,不必對它進行特殊加固。

評估剪力墻的不同高度對結構損傷性能的影響,可采用以下兩種分析方法:(1)動力彈塑性時程分析。輸入多條不同的地震波,將地震動的峰值加速度按不同抗震設防水準的要求進行調整,當地震波作用結束之后,利用損傷計算公式進行計算。(2)靜力彈塑性分析。在結構上施加逐步增加的水平荷載,記錄每一步結構的基底剪力、位移、剛度和等效自振周期等物理量的變化情況,當結構的頂層位移達到預先所設定的數值時,利用損傷計算公式進行計算。

采用上述第一種方法進行分析時,地震波的選取對最后結果的影響是比較大的,且計算的工作量很大,所以我們采用第二種方法計算結構在不同目標位移下的損傷指數。結構的自振周期和結構剛度之間是成比例關系的。

5.剪力墻和框架結構的協同工作原理及設計優化建議

為了對框架.剪力墻結構動力特性初步了解以及為后邊計算阻尼提供參數,首先對初始計算模型進行了模態分析。考慮到結構動力性能的影響因素,并針對不同影響因素所建立的計算模型進行模態分析。由初始計算模型的模態計算結果分析可知,本文所設計的框架-剪力墻結構平面布置對稱、規則合理;立面上質量、剛度分布較均勻,結構抗扭能力滿足要求,具有良好的整體性能,適合于計算研究;結構前面幾個低階振型的運動在總運動中占主導地位。

參考文獻:

篇6

關鍵詞:框架剪力墻 高層 結構設計

Abstract: Based on the frame shear wall concept, and its mechanical characteristics and nonlinear responses are analyzed, which further illustrates the matters needing attention in design of frame shear wall, seismic performance improved in order to ensure the stability and security.

Keywords: Design of frame and shear wall high-rise structure

中圖分類號:TU318文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)

鋼筋混凝土結構是指用配有鋼筋增強的混凝土制成的結構。承重的主要構件是用鋼筋混凝土建造的。鋼筋承受拉力,混凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結構節省鋼材和成本低等優點,在高層建筑中得到了廣泛應用。

一、受力特性分析和影響因素:

1.1 框-剪結構體系的工程應用表明,框-剪結構是框架和剪力墻兩種結構的有機結合。剪力墻結構的位移曲線具有懸臂彎曲梁的特征,位移越往上增大越快,成外彎形開口曲線。而在框-剪結構中,框架和剪力墻之間通過平面內剛度無限大的樓蓋連接在一起共同抵抗水平力,結構水平位移特征處于框架和剪力墻之間,為反S型曲線,是彎剪型。因此,在框剪結構中,剪力墻在下部樓層變形小,承擔了近80%以上的水平剪力,而在上部樓層,框架變形小,可以協助剪力墻工作,抵擋剪力墻的外拉變形,從而承受很大的水平剪力。所以,框剪結構是框架和剪力墻兩種結構水平變形的有機協調,從而達到減少結構變形,增強結構側向剛度,提高結構抗震能力的目的,在結構設計中具有很強的適用性。框-剪結構中框架、剪力墻的受力特性可以用結構剛度特性值λ,即框架剛度與剪力墻剛度的比值來表達。若忽略連梁約束和軸向變形的影響,有:

式中: H 為建筑總高度;Cf為框架平均總剛度;EwIw 剪力墻折算總抗側剛度。

1.2 影響因素的探討:

框-剪結構中,剪力墻的布置和用量是由框架、剪力墻的受力特性并結合建筑物的功能、布置來決定的。因此,影響剪力墻用量的因素應主要從以下幾個方面加以考慮。

(1)剪力墻的用量與框一剪結構的平面布置有關。剪力墻是框-剪結構中主要抗側力構件,一般按照“均勻、對稱、分散、周邊”的原則布置。

(2)剪力墻的用量與結構自振周期密切相關。結構自振周期隨剪力墻剛度增大而變短,對于比較正常的框-剪結構,結構自振周期大致為:

T1=(0.08 ~ 0.12)n ;T2≈(1/ 3 ~ 1/ 5) T1; T3≈(1/ 5 ~ 1/ 7) T1

式中: T1,T2,T3 分別為結構第1、2、3自振周期; n 為建筑物總層數。

(3)剪力墻用量與結構地震力大小直接相關。結構總水平地震作用隨剪力墻剛度的增大而加大,對于截面尺寸、結構布置都比較正常的結構。當結構底部剪力小于上述數值時,宜適當增加剪力墻用量,提高結構剛度,適當增大地震力以保證安全;反之,地震力過大,宜適當減少剪力墻用量,以求得合適的經濟技術指標。

二、框架一剪力墻結構的非線性反應分析

鋼筋混凝土框架一剪力墻結構,在強烈地震作用下能有效地通過反復的非彈性變形耗散地震能量,是一種較好的抗震結構體系。然而目前的抗震設計規范尚有其不足之處,許多按規范設計的鋼筋混凝土框架剪力墻結構房屋,仍然遭到不同程度的甚至是達到失效的嚴重非結構或結構破壞。因此鋼筋混凝土框架一剪力墻結構的非線性分析受到了重視,國內外學者開展了大量的相關研究。

2.1 分析模型

多豎向桿單元模型是一種進來國內外研究較多的非線性分析模型,它將墻的軸向變形、彎曲變形用多垂直桿模擬,剪切變形用一個剪切彈簧模擬。

圖-多豎線單元分析模型

如圖所示的多豎向桿單元分析模型,根據墻橫截面的應力分布狀態,取五根豎向桿,兩側向豎向桿單元代表兩邊界柱的軸向剛度,內部豎向桿單元代表中間墻板的軸向剛度。墻單元的彎曲剛度由所有豎向桿整體給出。墻體的剪切剛度由圖中的水平彈簧提供。五根豎向桿中的中間豎向桿為剪切拉壓桿,左右兩邊桿為屈服拉壓桿,左右中間桿為開裂桿,但它們也可能全是彈性桿,也可能只有左右兩邊桿為開裂桿,這取決于荷載作用情況。對于與框架一剪力墻平行的框架梁,即縱向梁構件采用帶非線性轉動彈簧的線彈性彈簧梁單元模擬。對于柱單元則假定其只發生非彈性彎曲變性而不發生非彈性軸向變形。對于框架一剪力墻結構中的橫向梁兩端承受著不同的豎向位移,并且由于節點的轉動和兩節點轉動量的不同,橫向梁還承受扭轉。因此可采用豎向和轉動彈性彈簧來模擬這種效應。模型中指定相對轉動中心位于墻構件中心軸上高度ch 點處, 認為參數c 的合適值可基于沿層間高度預期的曲率分布選取, 計算中一般取c=0.4。

試驗分析表明,多豎向單元模型考慮了墻截面中性軸的移動,可預測墻的彎曲反應,是一種適合于多層鋼筋混凝土框架剪力墻結構的非線性分析的擬三維模型。

2.2 基于自平衡力的動力分析方法

基于自平衡力的動力分析理論的基本思想是:當某一時刻結構構件的一個或幾個臨界界面達到塑性彎曲承載力時,便認為達到了彈性極限而形成了塑性鉸。塑性鉸的形成改變了整個結構的剛度矩陣,將塑性鉸的轉動作為外荷載加到原結構上,計算塑性鉸處抵抗塑性轉動(引起的應力重分布)的自平衡應力分布。通過這樣的處理,使結構恢復到塑性鉸轉動前的狀態,避免修正結構剛度矩陣和對剛度矩陣求逆,從而簡化了計算。

2.3 基于自平衡力的框架剪力墻擬三維非線性地展反應分析通過將基于自平衡力的框架結構和剪力墻結構的非線性地震反應分析程序結合起來,得到框架一剪力墻結構的二維非線性地震反應分析程序,然后在二維分析模型上加上橫向梁的空間約束作用,便可以得到基于自平衡力的框架一剪力墻結構的擬三維非線性地震反應分析。這種分析方法有效、可靠,能以簡單的方式考慮鋼筋混凝土框架一剪力墻結構非線性地震反應的重要空間結構。

三、框架剪力墻構造的設計注意事項:

1、部分框架支的設計。對于抗震墻結構和部分框支抗震墻結構,若內縱墻很長,且連梁的跨高比小、剛度大,則墻的整體性好,在水平地震作用下,墻的剪切變形較大,墻肢的破壞高度可能超過底部加強部位的高度,因此將長墻分成墻段,使墻的高寬比大于2,墻段由墻肢和連梁組成。其目的是設置剛度和承載力較小的連梁(跨高比不小6的連梁),這樣防止在地震作用下,先破壞連梁,使墻段成為抗側力單元,且墻段以彎曲變形為主。

2、抗震端的設計。抗震端和部分框支墻結構的墻肢截面長度沿高度不宜有太大出入和變化,一、二級抗震墻的底部加強區以及墻體洞口較大時,最好不要有錯洞布置的剪力墻。

3、框支層的設計。部分框支的抗震墻結構在地震作用時有可能將變形集中在框支層上,這樣就應該首先加固框支層,使其牢固。一般地規范規定是,框支層的側向剛度不應小于上一層非框支層的側向剛度的50%。框支墻的水平地震剪力主要由落地剪力墻承擔,所以要保證樓板有足夠大的平面內剛度傳遞水平力。落地墻最大水平間距不宜大于24m。

4、墻的豎向鋼筋的設計。在框架剪力墻中,特別是高層的工程設計里面,豎向鋼筋主要起到抗彎作用。高層建筑與底層不同,在目前一些多層低高層剪力墻中電算記過多為構造配筋,但配筋時所取的配筋率有的人往往扣除了約束邊緣構件或構造邊緣構件中的鋼筋,但是高層建筑中的剪力墻設計不能這么做,這一點必須注意。

四、改善框剪結構的抗震性能

4.1 設置多道防線一個抗震結構體系應該由若干個延性較好的分體系組成,并由延性較好的結構構件連接起來協同工作。在發生地震時,建筑物自身內部、外部贅余桿件吸收和消耗大量的地震能量,減輕地震災害。對于框剪結構是延性框架和抗震墻兩個系統組成,具有兩道防線,一道是墻體,一道是框架。

4.2 加強框架的抗震性能

(1)加強框架的角柱。角柱是連接縱橫框架的樞紐,要增加框架的空間整體性,就要加強角柱的抗剪性能。

(2)沿周圈框架平面按K 形支撐和X 形支撐布置一定數量的鋼筋混凝土抗剪墻板或配筋砌塊抗剪墻板,能有效克服框架的剪力滯后現象,顯著提高框架的整體性和抗側剛度,減少結構的整體側移,特別有利于減少層間側移。但這種結構的延性較差,因此,可以在墻板上開十字形結構豎縫,使之出現薄弱部位,形成延性耗能墻板。

(3)設置偏交斜撐等贅余桿件,用彎曲耗能代替周邊耗能。

4.3 加強整體結構的抗震性能

(1)實行機構控制,實現總體屈服機制。在結構的特定位置設置一定數量的人工塑性鉸,對塑性鉸發生的區域,順序及塑性程度進行控制,使得結構在強震下能形成最佳耗能機構。在水平作用下,使水平構件先于豎向構件屈服,最后豎向構件底部屈服。

(2)使結構的剛度和承載力相匹配。

(3)使結構的剛度和延性相匹配。

4.4 考慮填充墻變化的抗震包絡設計建筑結構設計經驗表明,框剪結構的填充墻數量在一定程度上是一個不確定的量,帶填充墻框剪結構在不同層的數量變化而產生一定的變化。所以地震作用產生的層剪力本應首先在框架與填充墻之間分配,但考慮到允許填充墻的位置在一定范圍內變化,可以偏于安全地由框架及剪力墻承擔承擔全部地震剪力,按此方法計算設計的框剪結構可在總體上包絡住由于填充墻數量和位置的變化二產生的地震內力的變化。

4.5 裙房偏置的高層結構地震扭轉控制主群偏置且相連的高層建筑結構計算符合剛性樓蓋假定時可參照下列建議進行扭轉計算和抗扭控制。

(1)宜采取小震計算控制和大中震抗震措施并重的原則,尤其不可忽視大中震時的抗扭構造措施。

(2)當扭轉位移比≥1.35 時,雙向地震作用明顯,應進行雙向地震作用計算。③宜在結構平面上大致劃分出受扭敏感區和質心區,進行經濟有效的抗扭計算控制。

(3)受扭敏感區內的豎向構件在大中震下的扭矩不可忽視,且處于有扭矩作用的復雜受力狀態。其抗扭構造除滿足規范要求外,宜按強扭弱彎采取適當增加抗扭構造的措施。

4.6 剪力墻底部加強部位最小厚度的適當取值①剪力墻墻厚按層高確定,還受到軸壓比限制。②對一字形墻體穩定性較差的特點,在沒有加厚墻體可能性的前提下,可采用一定的構造措施,以滿足穩定性的要求。

4.7 地震作用方向的合理運用

(1)引入水平力與整體坐標夾角的目的,是為了滿足結構設計的需要,驗算在不同方向下結構的受力和變形情況,使結構趨于安全。

(2)沿著水平力的不同方向,建筑結構會表現出不同的剛度性質,這就意味著相同的地震力沿著不同的方向作用于結構,結構反應的劇烈程度也會不同,所以存在一個最不利地震作用方向(即結構平面的主軸),使得結構沿該方向的地震反應最為劇烈。

(3)對于包含斜交抗側力構件的結構,不管地震作用沿哪個方向,都無法同時保證所有的構件處于最大的內力狀態,所以抗震規范中規定,包含有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15 度時,應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用。

(4)對于包含斜交構件的結構,每個構件的最大風荷載作用也是有所不同的,要保證所有構件計算的風荷載都按最大風荷載作用方向,只能通過修改水平力與整體坐標的夾角,在不同角度下計算,盡量顧及到每個構件能取到最大迎風面積,整個結構的設計可以基于多次計算的結果,每個構件取最大值。

參考文獻:

[1] 孫雪蘭,淺談高層剪力墻結構的優化設計[J],山西建筑,2010,36(24):58—59.

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框架剪力墻結構;受力特點 抗震性能 影響因素

前言

框架剪力結構簡稱框剪結構,它主要是在框架結構中設計一定的剪力墻。框剪結構既能滿足使用者對使用空間的要求,又能滿足建筑物對側向剛度的要求;充分發揮框架結構與剪力墻結構的優勢,使建筑物的安全性能以及抗震水平得到極大的提高,通過對發生的多次地震的數據進行調查可以發現框架剪力墻結構的抗震性能高于框架結構或者是剪力墻結構。研究框架剪力墻結構的受力特點,找出對其抗震性產生影響的因素。確定最佳的參數,增強框架剪力結構的抗震性能,提高建筑物的安全性與穩定性

一、框架剪力墻結構的受力特點以及抗震性能

框架結構是由梁或者支柱發揮作用抵抗使用過程中的垂直方向的載荷,為使用者提供充足的使用空間;而剪力墻結構是通過鋼筋混凝土墻體來承擔水平方向的載荷,如風、地震等。框架剪力墻結構是綜合利用框架以及剪力墻,吸收兩者的優勢進行互補。在建筑物的底部,剪力墻發生的位移非常小,承擔著大部分的水平載荷作用,使框架結構發生彎曲變形;而在建筑物上部,剪力墻在框架的作用下發生變形,框架與剪力墻兩者共同抵抗水平載荷的作用。框架剪力墻結構使建筑物各層之間的作用力趨于平衡,使建筑物的剛度以及承載力得到極大的提高,在地震時各層之間位移非常小,建筑物變形很小,使建筑物的抗震性能得到極大的提高。

框架剪力墻結構在抗震方面具有一定的優勢。地震危害性非常輕,框架剪力墻結構由于是框架與剪力墻結構共同作用,相互協調來承擔地震時的水平力,大大增大了水平力的承受范圍,使地震的破壞力降低,減輕了地震的危害,這一優勢在汶川大地震中得到了很好的驗證;框架剪力墻結構具有很好的延展性,配筋在框架剪力墻結構中的使用率非常高,極大的提高了墻體的延展性,使建筑物的抗震性能得到極大的提高。

二、影響框架剪力墻結構抗震性能的因素

在建筑物的建設中,框架剪力墻結構的抗震性能受多種因素的影響,必須要充分考慮各影響因素,并加以控制。要想提高抗震性能必須要增強建筑物的剛度,必須要對建筑物的最大位移以及不同樓層之間的位移加以限制,將剛比重的變化控制在一定的范圍內,同時要通過底層高度等來調節剪重比。

2.1底層對抗震性能的影響

在高層建筑中,底層往往要高于其它層,不同的底層高度具有不同的抗震性能。當底層高度升高時,最大水平位移、層位移角以及框架剪力墻結構的自振周期都隨著高度的升高在不斷的變大,水平位移變化較為平緩,而層位移角X方向在第六層時最大,而Y方向在第十一層時最大。同時,隨著底層高度的升高,框架剪力墻結構的剛比重也出現相應的變化,當層高5.2米時出現最大值,與之相反框剪結構的剛比重與底層高度的關系不大。底層高度發生變化時,最大水平位移、剛比重等都會出現相應的變化,因此要通過研究確定最合適的底層高度。

2.2樓層高度對抗震性能的影響

在樓層高度不相同的情況下,各樓層的水平位移也各不相同,樓層高度增大的過程中,下層的水平位移變化較大,上層能夠保持相對穩定。隨著樓層高度的增加,不同樓層的最大層間位移角隨著增大,而結構剛重比卻隨之降低,對于框架剪力墻結構的抗震性具有重要影響。樓層高度影響著水平位移、最大層位移角等,要確定合理的樓層高度,提高建筑物的安全性,增強框架剪力墻結構的抗震性能。

三、結語

框架剪力墻結構充分吸收了框架與剪力墻的優勢,一方面可以提供充足的使用空間;另一方面可以通過框架與剪力墻的共同協調承擔水平載荷,具有非常好的延展性,能夠減輕地震的危害,對于提高建筑物的抗震性能具有重要的作用。同時,框架剪力墻結構抗震性能的影響因素是多種多樣的,樓層水平位移等直接影響著結構的抗震性能。而底層層高以及樓層高度通過影響位移等來影響抗震性能。因此,必須要確定合理的底層高度以及樓高,增強框架剪力墻結構的抗震性能,提高建筑物的安全性。

參考文獻

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[3]徐培福,黃小坤.高層建筑混凝十結構技術技術規程理解與應用[M].北京:中國建筑業出版社.2003.

[4] 徐培福,黃吉鋒,韋承基.高層建筑結構在地震作用下的扭轉振動效應[J].建筑科學,2000,16(1): 1-3.

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關鍵詞:框架;剪力墻;結構;設計要點

中圖分類號:TU398+.2文獻標識碼: A 文章編號:

框架剪力墻結構是指在一定的框架空間中,將定量的剪力墻進行合理分配、布置。這種格局中剪力墻被稱作框架剪力墻,因為它具有使用空間大、功能多、選擇靈活、承壓強等優點,所以現在被以廣泛的應用于建筑領域。尤其是近幾年,隨著我國經濟的發展,人民生活水平的提高,越來越多的房屋建筑工程被開發、興建起來,進一步拓寬了框架剪力墻的應用范圍,在一定程度上完善和優化了框架剪力墻設計技術。但同時我們也應看到,因為框架剪力墻結構本身對設計技術的專業性有很高的要求,而且操作過程也相當復雜,所以在這種情況下,就要求設計者一定要做好建筑過程中,框架剪力墻結構的設計工作,以更好的指導框架剪力墻的施工工作。

框架剪力墻結構的計算方法

靜力分析法

在建筑施工過程中,剪力墻因受到水平力的作用,會彎曲變形。所以據此可以將它簡單劃分成為長臂受彎桿件和剪彎桿件;而框架結構受到水平作用力之后,為發生剪切變形,因此可以將其看成長臂剪切梁。框架和剪力墻之間相互協調配合,并持續連桿作用,就可以建立一個框架和剪力墻之間的側移協同微分方程。對這個微分方程進行計算求解就可以得出框架剪力墻結構的內力與位移。在水平作用力的前提下,通過考慮共同協調性的基礎之上,簡化框架剪力墻的計算方法。

根據連接方式的不同,可以將結構簡單的劃分成:(1)剛接體系。剛接體系是在一定空間內,除了底板起到了將框架與剪力墻進行接接的作用外,框架梁也可以通過特定方式,將剪力墻和框架有機的聯系在一起。通過框架梁可以傳送力壓和彎距,對剪力墻起到了一定的制約作用。(2)鉸接體系。指框架和剪力墻之間只通過底板來進行連接,底板用總連梁來表示,這樣底板平面外的剛度就可以省略不計了,這種情況下,框架和剪力墻之間的水平位移是相同,但兩只之間無法進行彎矩傳遞。這種連接方式就是所謂的鉸接體系。

動力解析法

在多自由度體系的基礎之上,建設相關的動力方程,然后輸入其他相關數據。根據專業模型恢復的不同情況,可以分成非線性反應解析法以及線性反應解析法。計算過程中,如果使用的模型設定不同,計算出的結果也會大不相同。一般情況下建筑空間內的框架計算可以使用非線性解析法并采用結構已有的內部非線性實驗和理論研究成果。而近些年,非線性解析研究在剪力墻部分的計算應用上,有了一定的發展,比如一些柱墻單元、輔助衍架單元、直桿多垂單元等方面的研究和應用,已經讓剪力墻的相關計算專業模型和它受力實際情況相當接近。Ritz向量直接添加法以及lanczos疊加法已經越來越多的已用到一些特定的非線性計算當中去。而彈塑性靜力理論的不斷完善和發展,進步一豐富和優化了框架剪力墻的抗震非線性理論。

選擇合理的軟件

選擇科學、合理的分析軟件

常見的解析計算模式可以分為以下幾種:平面空間協同作用法,這種模式主要應用于同一空間、平面內,布局分配比較規則合理的框架、框架剪力墻架結構中。這種計算模式簡單方便,但也存在一定的缺陷性。它只能從部分上反映出整個結構的主要功能特性,而對整個空間結構的承壓性能反映的不全面。所以,現在平面空間協同法已經很少使用。在使用薄壁桿件的計算方法對剪力墻的寬墻、高墻以及多肢剪力墻計算時,很難做到計算精準。而使用膜元計算模型對剪力墻的孔洞、長寬計算時,也有可能會出現一些偏差。所以,在對框架剪力墻進行設計,要實際現狀為基礎,按照統一、科學性、系統性等原則,選擇一個合適的計算方式。

設置合理的參數

一般情況下,在對設計的參數進行補充時,不要對樓板的剛度設置上限。而有些情況下,比如樓板出現比較明顯的變形時。就需要對樓板的剛度設置上限,或者直接對采用剛性樓板設定的計算數據進行修改,也可以使用以樓板內面作彈性的計算模式:平面空間內的外伸段較長、基層空間內剪力墻的轉換樓面層、樓面過于狹窄以及樓層出現很大的漏洞和開口、樓板的整體質量比較差

做好應用程序的計算假定和使用工作

在對其進行計算時,一定要保證輸入數據的準確性,對于計算得出的結果一定要做好分析、研究和調整工作。對使用分析軟件而計算得出的結果,也要進行相應的判斷和分析,確認其科學、合理之后才能作為結構設計的理論依據。選擇解析軟件計算模型之前,一定要對框架剪力墻結構內的剪力墻、斜截面的長寬、位置以及數量進行科學合理的分配。

剪力墻的合理布置解析

分散

在對剪力墻進行分配、布置時,應充分考慮到地震力分散的作用力,要了解和弄清當地震力相對分散的作用力和剪力墻上的剛度大抵相當時,會有什么反應。當地震力集中的作用到幾片剛度較大的剪力墻上時,會對墻體造成很大的破壞,斜截面設計的難度增加,而且一旦剪力墻受到較大破壞,其他的墻體和框架很難承受住從剪力墻體內部傳來的巨大地震力,因此出現損壞。

平均

同一順向的剪力墻應該較平均的分散在平面空間內的各個地段,而不是相對集中在一起,以避免因樓板面積過大變形而致使地震力在建筑框架內分配不平均的現象。

對稱

在對剪力墻進行分配布局時,盡量做到對稱分配,如果在統一空間內很難做到對稱分布時,可以通過對墻體厚度和寬度的調整,使結構內部的質量中心和抗剛度中心盡接近,將偏心距逐漸縮短、用來削弱地震發生時,結構的抖動變形。

周邊

在框架結構中,剪力墻應盡量在平面空間的周邊分布,布置,以確保增強整個框架剪力墻結構的抗壓能力,提升其抗扭轉的能力。

設置

在一個相對獨立的單元結構中,相同順向的各種剪力墻不能是單體強,應該多安置寫雙體強或者多層墻。墻體的單個構件設計應與周邊的帶梁柱剪力墻進行有機的聯系和整合。而且應設置成T形、十字形等。

對齊

應將墻體上孔、洞進行相應的對齊,構建墻梁和連肢。因為剪力墻的布局對整個結構的抗側剛度有著一定的影響,所以當剪力墻端高度不一致時,會導致結構的剛度發生突變,才不會進行轉角窗的設計;當不可避免時,要在拐角處加大墻體厚度、底板厚度和設置暗梁等措施,以確保兩個相近樓面的剛度減弱性不會超過29%。

計算模型分析

空間三維分析

將剪力墻看成薄壁桿件或者平面元條,通過框架體系平面變形的三維協調方法進行研究和解析。這種計算方式在考慮到桿件的變形、截面和抽象的彎曲以及底板變形等因素的同時,又能對樓面的剛性假定進行簡單化處理。水平作用下的結構扭轉效應已經自動存入計算的結果中,不用在重新計算。

平面空間結構協同分析

先假設整個構造體系都有由各類結構空間組成的,接著再通過使用結構內部體系水平變形的二維協調方法進行研究和解析。顯然,當兩平面空間結構的重疊處,其方向變形是不合理的。所以這種計算方式得出的結果要比空間三維計算方法得出結果,準確性要差些,但其他的功能特性則基本相同。

篇9

關鍵字:剪力墻;框架剪力墻 ; 結構;設計

中圖分類號:TU74 文獻標識碼:A 文章編號:

1前言

伴隨著我國國民經濟的持續快速增長,全國各地的高層建筑相繼出現。由于框架剪力墻結構體系建筑平面具有布置靈活,并且能夠規劃出較大的空間。同時也符合抗震設計的延性好、超靜定以及多道防線的要求,可以達到結構具有強度、穩定以及剛度等方面的性能。所以在高層結構設計中對框架剪力墻結構的應用出現的次數越來越頻繁。但是在實際的設計中依然存在很多問題需要解決。

與多層建筑相比,高層建筑的受力特點: 其一是柱子、墻體的軸向變形及截面剪切變形對結構內力的影響;其二是風力或地震的水平荷載作用所產生的內力和位移變形常為結構設計的控制因素。

2剪力墻的數量確定

在框架剪力墻的結構中,結構的抗側剛度主要由剪力墻的抗側剛度決定。層間位移和結構的頂點位移隨剪力墻的抗側剛度的增大而減小,成反比例關系。所以,為了滿足變形的限制要求,往往就需要較大的抗側剛度,此時需要的就是足夠多的剪力墻數與剪力墻截面大小的平衡。但是,在特殊條件下譬如在地震荷載作用下,側向位移與剪力墻側向剛度并不成反比關系。他的原因就是剪力墻抗側剛度的增大會減小結構的自振周期,使得地震作用加大。綜上所述我們可以得出結論即過多的確定剪力墻的數量是不經濟的。

在結構設計的初步階段,通常就會面臨著怎樣經濟、合理的確定剪力墻的數量,讓他可以滿足位移同時減少大量重復工作的問題,當然了也要盡可能滿足建筑的使用功能。

3框架剪力墻結構的非線性反應的分析

鋼筋混凝土的框架剪力墻結構,在相當劇烈強烈地震作用下能有效地通過反復的非彈性變形耗散地震能量,并且是一種較好的抗震結構體系。但是,就目前而言的抗震設計規范尚有它自己的不足之處,很多按規范設計的鋼筋混凝土框架剪力墻結構房屋,仍然遭到了不同程度的甚至是達到失效的嚴重非結構或結構破壞。所以,鋼筋混凝土框架剪力墻結構的非線性分析受到了應有的重視,國內外學者也為此做出了大量的相關研究。

由于非線性動力性能相當的復雜是在鋼筋混凝土構件的動力荷載作用下的,使得傳統的平面非線性分析無法反映空間結構各構件的協同作用。曾經美日兩國合作研究,通過一個足尺7層鋼筋混凝土框架剪力墻結構的偽動力試驗同振動臺模型試驗,揭示了這種結構在非彈性范圍的反應,就是以墻的轉動和墻體周圍框架約束墻轉動的三維機制為主。同時考慮框架剪力墻結構的這種空間效應,當前許多研究者從簡單實用同時又具有合理精度的角度出發,提出了擬三維分析模型和完全的三維分析模型。高層鋼筋混凝土框架剪力墻三維非線性地震反應分析的計算工作量非常的大,目前的分析模型如要用于實際有一定的困難。于此同時三維非線性反應分析變軸力和中柱的雙軸彎曲影響問題是非常復雜的,目前雖然已經提出了若干模型,但依然有待發展和驗證。目前最為理想的多豎線單元墻模型,用基于自平衡力的結構非線性動力反應分析方法來進行框架剪力墻的擬三維非線性地震反應分析。

3、當前剪力墻和框架剪力墻結構設計中出現的問題

因剪力墻和框架剪力墻的結構體系具有整體性良好,剛度大以及側向變形小、抗震性能好、抗風等的特性。這樣可以更加容易滿足高層結構中國家規范限定值的要求。所以一般的高層中使用這種結構體系的較為廣泛。所以正因為這樣,設計施工中也易讓人們對這種結構體系的一些問題缺乏足夠的重視。同時為了趕進度,沒有充足的時間琢磨抗震規范中采用的三個設計標準以及二階段抗震設計方法、規范的條文規定, 這就容易忽視結構設計方案的經濟性,甚至錯誤地覺得這種結構體系可任意改動, 同時不易出現抗震和安全問題等等。所以,設計前期方案階段結構人員沒有主動的與建筑人員配合,使得建筑人員隨意的進行墻體的布置;后期則就是隨意改動墻柱的位置,更甚者在電算后依然在不斷改動,一些境外的承包商更是敢于搬墻抽柱,拆墻打洞,不顧安全和經濟。

4當前條件下問題的解決措施

4.1重視影響經濟技術指標的因素

作為企業經濟效益使其追逐的首要目標,安全又省錢是其企業對結構設計水平考核的重要目標,同時也是結構設計人員的追求。但是,當前在剪力墻與框架剪力墻結構設計中, 材料耗量的差別則相差較大, 而且這種結構體系在高層建筑中要占到80%以上, 同時在高層住宅中要則占到90%左右。為降低結構造價和材料耗量的意義很重要,所以可以從以下幾個方面加以重視。

4.2做好結構概念的設計,并加強結構的布置

概念設計應貫穿設計的全過程,尤其是在抗震設計中。要使鋼筋混凝土結構絕對不出現裂縫是很難做到的, 而且要求做到也不一定是合理的。而高層設計中關鍵是避免在地震中結構的局部開裂或破壞而導致整個結構體系破壞,因此要求結構中要形成多道抗震防線,同時引導預定部位在地震時出現塑性鉸的作用,用來提高結構的能耗能力,從而可以改善構件的延性。同時結構布置時應注意到可以削弱地震的反應,平面剛性力求對稱,豎向力求等強,可以合理確定他的抗側剛度的中心位置,這樣水平合力點通過或靠近中心,就避免產生扭轉影響。

4.3加強結構分析,尋求最合理的結構方案

前期方案設計的質量如何將對結構設計的材料耗能影響最大,據資料顯示前期設計工作將會影響到投資的25%-80%之間。一般情況而言,剪力墻結構中無論大開間或者是小開間方案, 都能滿足規范中規定的要求, 其墻體配筋一般只是構造要求, 即使框剪結構中剪力墻的配筋率往往也不高。在以往的情況中,往往是一種方案一次電算定案,從而使得位移值不合理、結構自重較大,地震自振周期較短、剛度過大、地震自振周期較短等情況。而今后也應該注意到,剪力墻的增多或者截面尺寸的加大都可以提高結構側向剛度以及增大地震荷載加大地震力的二重性的目的,剪力墻的布置不當、增大都會使結構受力不利。可以看出從尋求合理的結構方案可以有很大的經濟技術的意義。比如:將傳統的剪力墻用于25 層以下的住宅中時, 往往會因墻量過多、墻肢長, 墻體的承載能力得不到充分利用, 而且材料耗量大還增大了結構自重, 使得結構剛度過大, 地震自振周期短, 加大了地震的反應,但是如若將傳統的小開間剪力墻的方案改成大開間同時并適當合理的采用一些短肢墻或者異形柱,同時合理減少墻體的用量,經過計算分析調整結構布置, 不僅僅能使結構取得較好的經濟效果同時還可獲得良好的建筑功能效果。同時根據一些資料的顯示, 采用大開間的住宅可比采用小開間住宅將會節約25%以上的墻量, 所以應盡量避免用小開間剪力墻。

4.4結構方案應該考慮到綜合效益問題

通常的情況下,人們一般認為純鋼結構是鋼筋砼結構造價的2倍以上,混凝土與鋼混合結構則是鋼筋砼結構造價約在1. 5倍左右浮動。因此會誤認為不管是什么情況鋼筋砼都是較為經濟實惠的,但是從哲學的觀點來講,這是用一點論來看問題,是具有片面性的。在具體的工程中,當地基較差、動遷費用較高、建設裝修以及設備標準較高、低價較高等情況出現根據材料其工程造價約占工程總投資的50%以內,而一般的辦公樓、住宅、賓館中結構造價僅僅只占工程造價的30%以內。

5結語

合理做好框架剪力墻結構的設計,將會直接影響到技術經濟指標的高低以及建筑物的安全使用。在結構設計的初步階段,合理確定剪力墻的數目不但可以減少大量的重復工作的問題,同時還可以達到經濟目標。但也必須看到在目前階段,我國在剪力墻和框架剪力墻的設計中還存在很多的問題,如我們通常所說“千里之堤毀于蟻穴”,在做設計工作時我們必須謹慎,將安全問題解決與萌芽階段。

篇10

【關鍵詞】框架;剪力墻;抗震;

引言

框架剪力墻結構同時使用框架和剪力墻兩種結構體系,將兩者結合起來共同承受豎向和水平荷載,可大大減少結構本身側移,并可有效提高結構的抗震能力,研究標明框架剪力墻結構中的剪力墻可承擔總水平地震作用的80%及以上,其余部分方由框架結構承擔,因此在框架剪力墻結構中如何合理確定剪力墻的布置和數量已成為重要課題,其可直接影響到建筑的抗震性能及經濟效益。

1 框剪結構概念設計及抗震分析

框架剪力墻結構應設計成為雙向抗側力體系,結構的兩個主軸方向均應布置剪力墻,在一個獨立結構單元內平面布置應簡單、規則、對稱,并應避免導致應力幾種的凹角和狹長的縮頸部位,豎向應盡量避免出現外挑,存在內收也不宜過多、過急,并應力求剛度均勻避免突變以及薄弱層的出現;結構承載力應自下而上逐步縮小,避免應力集中,最終結構的承載力、變形能力和剛度均應連續變化以適應結構抗震性要求;該種結構的抗震設計應有多道防線,并應保證節點的承載力和剛度與構件相適應,在構造設計時應采取有效措施防止其發生脆性破壞并可保證結構有足夠的延性【1】。

為提高結構的抗震性能,框架剪力墻結構中的剪力墻應均勻布置在建筑物的周邊,對內部平面變化較大的部位其剪力墻間距不宜過大,平面形狀凹凸較大時應在凸出部位端部設置剪力墻;結構框架梁柱、與剪力墻的軸線宜重合在同一平面內,剪力墻應貫穿建筑物全高,并應避免剛性突變,剪力墻的布置應使結構各主軸方向的側向剛度接近等。

2 框架剪力墻結構抗震設計要點

2.1 強調概念設計

框架剪力墻結構抗震設計首先應選擇合理的結構形式并確定可靠的傳力途徑,整體結構應設計成為雙向抗側力體系,結構平面形狀宜規則、對稱,結構在主軸的兩個方向的動力特性應接近,并應盡量實現結構質心與重心重合,避免虛假對稱的結構平面以及加強結構周邊的抗扭剛度并減小扭轉效應;抗震設計過程中結構兩主軸方向均應布置剪力墻且其間距不宜過大,若剪力墻體需開鑿較大洞口則應適當減小間距;對異型柱結構中處于受力不利部位的異型柱可采用一般框架柱來改善結構的整體受力性能。

2.2 提高剪力墻的抗震性能

可將剪力墻做成四周有梁柱的帶邊框墻,可利用邊框和暗框來防止斜裂縫的發展,并可在墻板破壞后作承重構件來代替墻板承重并具有一定的延性,邊框應具有足夠的斜截面受剪承載力來承擔因墻身通裂對邊框梁柱帶來的附加剪力;在肢墻設計時可設結構洞口或結構豎縫變為雙肢墻或多肢墻,可將裂縫和屈服部位出現在結構豎縫或洞口連梁部位以形成能耗機構,并可將原剪力墻一分為二,降低其剛度以免剪力破壞的發生;研究標明當連梁的跨高比為5時其延性和能耗均優于跨高比為1時,連梁兩端相對豎向位移的延性系數都在8以上,其滯回曲線也相當飽滿,因此在設計過程中應對其組成和構造采取一定措施【2】。

2.3 提高框架的抗震性能

由于角柱是連接縱橫框架的樞紐,因此可通過增加角柱的措施來增加框架的空間整體性;在周圈框架平面應按照K型支撐和X型支撐布置一定數量的鋼筋混凝土抗剪墻板或配筋砌塊抗剪墻板以克服框架的剪力滯后現象,并可提高框架的整體性;由于折曲撐由鋼纖維混凝土桿制造,偏心連接支撐可用鋼桿或勁性鋼筋混凝土桿組成,在地震發生時便可用該贅余桿件的先期屈服和變形來耗散能量,且當贅余桿件破壞或退出工作后使結構由一種穩定體系過渡到另外一種穩定體系,于是可引起結構自振周期的改變,即可避免地震周期內長時間持續作用所引起的共振效應。

2.4 加強整體結構抗震性能

可通過實行機構控制來實現總體屈服機制,在結構的特定位置設置一定數量的人工塑性鉸,對塑性鉸發生的部位、順序及塑性程度進行控制從而使得結構在強震作用下能夠形成最佳的能耗機構,其在水平作用下實現水平構件先于豎向構件屈服,最后是豎向構件底部屈服;并使結構的剛度和承載力相互匹配以及結構的剛度和延性相互匹配。

2.5 設置多道防線

任何一個抗震性能好的結構體系應該由若干個延性較好的分體系組成,并應由延性較好的結構構件連接起來協同工作,當地震發生時,建筑物自身內部、外部贅余桿件吸收并消耗大量的地震能量,因此可減輕地震災害,一般框架剪力墻結構是延性框架和抗震墻兩個系統組成,其有框架和墻體兩道防線。

2.6 合理運用地震作用方向

可通過引入水平力與整體坐標夾角來滿足結構設計需要,并通過對不同方向下結構受力和變形情況的驗算使結構趨于安全;因建筑結構在不同方向表現出不同的剛度性質,因此相同的地震力沿不同方向作用于結構的作用不同,結構反應的劇烈程度也不相同,因此會存在一個最不利地震作用方向,一般在結構平面的主軸,結構沿該方向的地震反應也最為劇烈; 對于包含斜交抗側力構件的結構不管地震作用于哪個方向均無法同時保證所有的構件處于最大的內力狀態,因此抗震規范規定對于包含有斜交抗側力構件的結構,當相交角度大于15度時,應對各抗側力構件方向的水平地震作用分別計算;對包含斜交構件的結構,因每個構件的最大風荷載作用有所不同,因此應對所有構件的風荷載均按照最大荷載作用, 并通過對水平力于整體坐標的夾角進行修改,并在不同角度下計算,過程中應盡量顧及每個構件可取得最大迎風面積,最終整個結構的設計可基于多次計算的結果,每個構件取最大值【3】。

2.7 剛度及承載力相互匹配

在框架剪力墻結構中,若剪力墻數量多、厚度大,其剛度自然也大,但會導致結構自振周期減小,總的水平地震作用增大,反之若剛度小則地震力也相應變小,因此在設計過程中應根據建筑的重要性、裝修等級和抗震設防烈度等因素來綜合這一矛盾,最終確定結構的側移限值,從而定出抗震墻的數量、厚度,實現結構既安全又經濟。

2.8 剛度和延性相匹配

由于剪力墻和框架在剛度、彈性極限變形值和延性系數等放賣弄存在的差異導致該種復合結構的抗震性能大打折扣,致使各構件不能同步協調的發揮材料抗力而出現逐個被擊破的情況,因此大大降低了構件的利用效率和整體的抗震可靠度,因此在設計時應盡量使框架和剪力墻的剛度和延性相互匹配,并可通過設置帶豎縫的剪力墻,其在水平力作用下所產生的位移不以墻體的剪切變形為主而變為以柱的彎曲變形為主,原來出現在墻面上的斜向裂縫被柱上下端的水平裂縫所代替。

2.9 扭轉計算和抗扭控制

在進行扭轉計算和抗扭設計時應采取小震計算控制和大中震抗震措施并重的原則,尤其對大中震時的抗扭構造措施不能忽視,當扭轉位移比超過1.35時,其雙向地震作用明顯,因此應進行雙向地震作用計算,并應在結構平面上大致劃分出受扭敏感區和質心區,進行經濟有效的抗扭計算控制,對受扭敏感區內的豎向構件在大中震下所產生的扭矩不可忽視,且其處于有扭矩作用的復雜受力狀態,其最終抗扭構造除滿足規范要求外,應按照強扭弱彎并采取增加抗扭構造的措施。

3 結語

框架和剪力墻在框剪結構中在抗震性能上起到了良好的互補作用,因此其適合于抗震要求較高的地區,但框架剪力墻結構設計的合理與否將直接影響到建筑物的安全性能及其經濟指標的高低,因此加強設計研究對實現建筑經濟效益和社會效益具有非常重要的意義。

參考文獻:

[1]徐培福,傅學怡,肖從真.復雜高層建筑結構設計[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.