某建筑钢筋混凝土框架一剪力墙结构设计分析
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一端为框架柱,一端为剪力墙时梁钢筋的锚固情况分析问题:框剪结构中,框架梁应该以暗柱为支座?还是以剪力墙为支座?钢筋是如何锚固的?这是很多没有去过工地现场的造价员遇到的问题。
1理论概述讲之前,先来说说结构上的知识。
框架结构:是由许多梁和柱共同组成的框架,构成承重体系的结构。
剪力墙结构:是用钢筋混凝土墙来代替框架结构中的梁柱,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。
框架剪力墙结构:也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同时又有足够的剪力墙,有相当大的侧向刚度的结构。
2图集研究2.1框架结构在钢筋平法图集《16g101》中,是按结构体系区分构件的。
可以查阅图集16G101-1第84页,如下图:可见在框架结构中,框架梁在端支座锚入框架柱为弯锚上部钢筋长度是:支座宽(柱边尺寸)-保护层+15d下部钢筋长度也是:支座宽(柱边尺寸)-保护层+15d同时在同一页,也显示了如果端柱满足直锚条件则采用直锚,如下图所示。
这反映了一个无论设计、预算、还是施工都遵循的原则,即”钢筋能直锚则直锚,不能直锚则弯锚“。
2.2剪力墙结构中框架梁以剪力墙为支座的情况框架梁的一侧为剪力墙,另一侧是框架柱,钢筋应该如何布置呢?16g图集并没有给出明确答案。
以下图的框架梁进行建模作为示例:在什么都不调整的情况下,来看看广联达软件默认的情况。
为了方便观察,建模的时候去除了无用构件,只绘制了,剪力墙,暗柱及框架梁来演示,如下通过查看框架梁的钢筋三维,以及计算公式,可以发现,软件在计算时左右两端的计算方法一样,即当有剪力墙和暗柱时,软件默认暗柱为框架梁的支座,计算方法与框架柱一致,如下框架柱端公式:500-20+15d剪力墙端公式:600-20+15d即一端为框架柱,一端为剪力墙的时候,两者采用的公式是一致的,软件把暗柱当成框架柱考虑,用了弯锚的节点,也就是:一个支座宽(柱边尺寸)-保护层+15d。
安徽建筑中图分类号:TU973+.31文献标识码:A文章编号:1007-7359(2023)4-0052-04DOI:10.16330/ki.1007-7359.2023.4.0201工程概况本工程位于湖北省武汉市汉阳区汉阳大道与永丰路交叉口,塔楼建筑物地下4层,地上40层,房屋高度135.10m ,属于超A 级高度高层建筑。
本工程1-6层为商用,8-23层、25-40层为住宅,7层、24层为避难层。
结构底部为商用,需大空间满足其使用要求,故在设计时采用转换结构来满足其功能和使用要求[1]。
工程主体结构体系选用钢筋混凝土部分框支剪力墙,转换层设置在第7层楼面。
本文针对部分框支剪力墙结构高位转换进行抗震性能分析。
2结构设计2.1结构设计基本参数本工程主体结构设计工作年限为50年,依据《市城建委关于提高武汉市主城区部分新建建筑工程的抗震设防要求的通知》(武城建规〔2016〕5号文)[2]第二条第1款,标高35.80m (7层楼面结构标高)以下为重点设防类,标高35.80m (7层楼面结构标高)以上为标准设防类。
主体结构抗震设防烈度为6度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.05g ,场地类别取Ⅲ类,设计特征周期为0.45s ,地面粗糙度取C 类,基本风压取0.35kN/m 2,风荷载体型系数为1.40。
2.2结构体系和布置塔楼平面尺寸为35.60m×18.00m ,1层层高为7.45m ,2~5层层高为5.60m ,7层层高为3.50m ,8层以上层高均为2.90m ,转换层平面布置图如图1所示。
图1转换层平面布置图(单位:mm )根据建筑功能需求,既要满足底层商业大空间的使用需求,又要保证上层住宅的舒适性,本工程采用部分框支剪力墙结构体系,转换层设置在第7层楼面,转换柱采用钢骨混凝土柱,转换梁采用钢骨混凝土梁,转换层以上采用剪力墙结构。
楼面为现浇钢筋混凝土梁板体系,第7层(转换层)楼板厚度不小于250mm ,相邻上下楼层楼板厚度不小于150mm 。
环球市场/工程管理-258-实例分析高层建筑框架剪力墙结构设计班县委上海华东建设发展设计有限公司摘要:本文结合框架剪力墙结构的变形及受力特点,对其设计中应注意的要点进行分析和探讨,以供参考。
关键词:高层建筑;框架剪力墙;结构设计前言目前在建筑工程中,尤其是现代高层商业、办公以及住宅建筑中,框架- 剪力墙结构形式的应用十分普遍。
该结构形式能够为建筑平面提供较大的使用空间,同时借助剪力墙形式来提高建筑物的抗剪以及抗横向弯矩的能力,因此探究高层建筑中框架- 剪力墙结构设计极为必要。
1 框架剪力墙结构的变形及受力特点框架剪力墙建筑结构,主要是通过平面内部无限大刚度的楼盖将框架和剪力墙连接在一起,促使其形成一个网络结构,以便于能够共同承担水平方向的侧应力,不再单独承受各种弯曲变形或者是剪切变形所带来的影响。
通常来说,框架- 剪力墙在同一楼层中的位移基本上是相同的。
因此框架- 剪力墙结构在水平面内的位移表现为介于框架与剪力墙间的形态,为反S 型的曲线,也就是弯剪型。
因此对于框架剪力墙结构而言,剪力墙在下部的层面中形变较小,基本上承担了大约80%及以上的水平向剪力,而在高层建筑的上部,框架结构的形变则相对较小,能够辅助剪力墙共同受力,以便于抵抗剪力墙的外拉时的形变,确保其能够承受更大的水平剪切力。
可以说,框架- 剪力墙结构融合了框架结构和剪力墙结构的共同优势,能够有效协调水平形变,并实现降低结构性形变的目标,有力的增加了结构的侧向刚度,提升了整个建筑物的抗震性能,尤其适用于高层建筑的结构设计中。
2 工程概况某商贸中心3# 楼是以办公楼、商业楼为一体的商贸中心项目。
本工程为地下一层、地上二十七层的一类高层办公综合楼,3# 楼工程总建筑面积54687.93m 2,采用框架剪力墙结构。
其中地上总建筑面积(计容)49568m 2,建筑占地面积2110.83m 2,建筑总高度97.2m。
地下室一层为车库及设备用房,一层为商业及办公门厅和消防控制室,二层及二层以上为办公区域。
浅析框架结构与框架剪力墙结构摘要:现如今,高层建筑的结构设计中采用较多的是框架剪力墙结构,这种结构由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成。
与框架结构相比,框架剪力墙结构有着很大的优越性,本文作者对两种结构进行了比较分析。
关键词:框架结构;框剪结构前言高层建筑的结构选型主要是选择合理的抗侧力结构体系,常见的高层建筑结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构(框剪结构)、筒体结构等,不同的结构体系均有其相应的适用范围和最大适用高度。
纵观各种建筑结构体系,框架结构体系柱网布置灵活,可获得较大的使用空间,但由于其侧向刚度较小,水平侧移大,用于较高的建筑时,需要截面较大的梁、柱构件才能满足规范变形限值的要求,而大截面的构件减小了有效使用空间,使其使用范围受到了限制;剪力墙结构体系其侧向刚度大,水平侧移小,但由于剪力墙的间距小,平面布置不灵活,建筑空间受到限制,同时由于自重大,刚度大,使剪力墙结构的基本周期短,地震惯性力较大,因此高度很大的剪力墙结构并不经济;而框剪结构综合了框架结构、剪力墙结构两者的优点,使其既能灵活布置大空间与小空间房屋,又具有较大的侧向刚度,且经合理设计的框剪结构经济性好,在高层建筑中得到了广泛的应用并通常作为首选。
对于抗震设防的建筑来说,框剪结构具有两道抗震防线,比单一框架结构有很大的优越性。
一、从框架结构与框剪结构的受力特点比较1.1框架结构的受力特点框架结构是由柱子和梁通过刚接或铰接相连接而构成承重体系的结构,即由柱子和梁组成框架,共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
框架结构在水平荷载作用下的受力变形特点:其侧移由两部分组成:第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生。
柱和梁都有反弯点,形成侧向变形。
框架下部的梁、柱内力大,层间变形也大,愈到上部层间变形愈小。
第二部分侧移由柱的轴向变形产生。
在水平力作用下,柱的拉伸和压缩使结构出现侧移。
这种侧移在上部各层较大,愈到底部层间变形愈小。
1、有一幢钢筋混凝土框架-剪力墙结构,共9层,首层层高4.2m,其它各层层高3.6m,首层楼面比室外地面高出0.6m,屋顶有局部突出的电梯机房层高3m,试问在计算房屋高度时,下列哪项正确( A )?(A)33.6m (B)33.0m (C)36.6m (D)36.0m2、在抗震设防烈度为7度的地区,现浇框架结构其高度不宜超过(B)(A) 30m (B)55m (C)80m (D)120m3、框架结构适用的房屋最大高度为(B )Ⅰ、抗震烈度为7度时,最大高度为55mⅡ、抗震烈度为7度时,最大高度为60mⅢ、抗震烈度为8度时,最大高度为50mⅣ、抗震烈度为8度时,最大高度为45m(A)Ⅰ、Ⅲ(B)Ⅰ、Ⅳ(C)Ⅱ、Ⅲ(D)Ⅱ、Ⅳ4、某高层建筑,主体高度为63.0m,室内外高差为0.45m,女儿墙高度为1.20m,屋面水箱突出屋面高度为2.70m。
则房屋的高度为(B)(A)63.0m (B)63.45m (C)64.65m (D)67.35m5、下列哪一种结构体系所建房屋的高度最小( B )(A)现浇框架结构(B)装配整体框架结构(C)现浇框架-剪力墙结构(D)装配整体框架-剪力墙结构6、在地震区建造房屋,下列结构体系中何者适合建造的房屋最高(B )?(A)框架(B)筒中筒(C)框架筒体(D)剪力墙7、有一幢高层建筑筒中筒结构,矩形平面的宽度26m,长度30m,抗震设防烈度为7度,要求在高宽比不超过《高规》限值的前提下,尽量做高,指出下列哪个高度符合要求(C )?(A)156m (B)140m (C) 143m (D)130m8、在下列地点建造高层建筑,何者承受的风力最大(A )?(A)建在海岸(B)建在大城市郊区(C)建在小城镇(D)建在有密集建筑群的大城市市区9、在设计高层建筑风载载值时,下列何种情况风载应乘以大于1的风振系数β(B )?(A)高度大于50m ,且高宽比大于1.5;(B)高度大于30m ,且高宽比大于1.5;(C)高度大于50m ,且高宽比大于4 ;(D)高度大于40m ,且高宽比大于3;10、在设计特别重要和有特殊要求的高层建筑时,标准风压值应取重现期多少年(B)?(A)30 (B)50 (C)80 (D)10011、多遇地震作用下层间弹性变形验算的重要目的是(A)防止结构倒塌(B)防止结构发生破坏(C)防止非结构部分发生过重的破坏(D)防止人们惊慌12、二级抗震梁,已计算得到下列数据:(A )按实际配筋计算V b =318KN-M (B )按梁端弯矩设计值计算V b =300KN-M(C )按内力组合V b =250KN-M 。
案例分析题一【2014年考题】某办公楼工程,建筑面积45 000 m2,钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地下1层,地上12层,层高5 m,抗震等级一级,内墙装饰面层为油漆、涂料,地下工程防水为混凝土自防水和外粘卷材防水。
施工过程中,发生了下列事件:事件1:项目部按规定向监理工程师提交调直后HRB400E12钢筋复试报告,主要检测数据为:抗拉强度实测值561 N/mm2,屈服强度实测值460 N/mm2,实测重量0.816 kg/m(HRB400E12钢筋;屈服强度标准值400 N/mm2,极限强度标准值540 N/mm2,理论重量0.888 kg/m)。
事件2:5层某施工段现浇结构尺寸检验批验收表(部分)见表3-1。
表3-1 某施工段现浇结构尺寸检验批验收(部分)mm事件3:监理工程师对三层油漆和涂料施工质量检查中,发现部分房间有流坠、刷纹、透底等质量通病,下达了整改通知单。
事件4:在地下防水工程质量检查验收时,监理工程师对防水混凝土强度、抗渗性能和细部节点构造进行了检查,提出了整改要求。
问题1. 事件1中,计算钢筋的强屈比、屈强比(超屈比)、重量偏差(保留两位小数),并根据计算结果分别判断该指标是否符合要求。
2. 事件2中,指出验收表中的错误,计算表中正确数据的允许偏差合格率。
3. 事件3中,涂饰工程还有哪些质量通病?4. 事件4中,地下工程防水分为几个等级?1级防水的标准是什么?防水混凝土验收时,需要检查哪些部位的设置和构造做法?参考答案1. 钢筋的强屈比=抗拉强度实测值/屈服强度实测值。
钢筋的屈强比(超屈比)=屈服强度实测值/屈服强度标准值。
钢筋的重量偏差=(理论重量-实测重量)/理论重量。
钢筋的强屈比<1.25,该指标不符合要求。
钢筋的屈强比<1.30,该指标符合要求。
钢筋的重量偏差>7%,该指标不符合要求。
2. 事件2中,验收表中的错误:不应该包括基础的检查结果。
表中正确数据的允许偏差合格率的计算如下。
钢筋混凝土框架剪力墙结构施工组织设计方案1. 钢结构工程概况1.1 工程概况1.1.1 工程概况与特点XX位于XX园内,规划用地面积20650m2,占地12000 m2,总建筑面积21882 m2(含风雨跑道1590m2)。
建筑物高度为28.2m,地下一层(局部设地下夹层),地上三层。
东西宽107.17m,南北长190.12m。
建筑物东西两侧分别有二个露天风雨跑道。
该工程为钢筋混凝土框架-剪力墙结构,屋面支撑体系:钢屋盖由二榀东西向的双曲面圆弧拱架和十榀南北向的马鞍形管桁架式钢屋架组成,十榀钢屋架吊挂于二榀主拱架下。
看台周边半径38.2m 圆周上分别布置有圆形钢筋混凝土柱,混凝土柱之间设有钢筋混凝土圆弧梁,钢屋架支撑在钢筋混凝土圆弧梁上,标高随屋面马鞍形位置不同而变化,钢屋架由连系桁架LXHJ1~5 联成一体。
钢屋架从钢筋混凝土圈梁支撑点向外逐步向高悬挑,最后由外环桁架梁联成一体,高挑部分构件为工字钢I22a。
屋架上设置钢檩条,铺设双层保温金属压形板。
主拱架外露,屋面整体造形呈马鞍形,外露钢拱架苍劲有力,波浪形银灰色屋面飘逸,轻巧,两者完美结合,集中表达了更高更快更强的体育精神和奋发向上的现代风格。
详见图1.1 钢结构平面图;(图略)图1-2 结构纵剖面;(图略)图1-3 结构横剖面;(图略)1.1.2 结构形式主拱架为双向圆弧拱,跨度为85.4m,拱脚最低处标高5.2m、拱顶最高处标高28.2m,断面形状为平行四边形,上下弦杆Φ406×20,腹杆Φ245×12,Φ203×10,弦杆+腹杆节点为管+管相贯节点。
吊杆为三角形断面,立杆与主拱架下弦杆相贯焊接,屋架悬挂于吊杆下,悬挂处吊杆与拱架下弦相贯连接采纳铸钢节点,悬挂支座管为Φ351×16,节点形式为管+板插入节点。
二榀主拱架由6 榀横向支撑桁架相连,中间支撑桁架为梯形,上下弦杆Φ351×16,腹杆为Φ245×12,Φ203×10。
第8章框架-剪力墙结构设计【学习目标】本章主要介绍框架-剪力墙结构和板柱-剪力墙结构。
框架-剪力墙结构、板柱-剪力墙结构的结构布置、计算分析、截面设计及构造要求除应符合本章的规定外,尚应分别符合前面各章的有关规定。
8.1 框架-剪力墙结构特点8.1.1 框架-剪力墙结构体系框架-剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同时又具有侧向刚度较大的优点,是一种比较好的抗侧力体系,广泛应用于高层建筑。
抗震设计时,框架-剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,结构的两个主轴方向都要布置框架和剪力墙。
框架-剪力墙结构可采用下列形式:(1)框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置;(2)在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙(带边框剪力墙);(3)在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙;(4)上述两种或三种形式的混合。
框架-剪力墙结构具有如下的一些特点:(1)框剪结构,由延性较好的框架、抗侧力刚度较大并带有边框的剪力墙和有良好耗能性能的连梁所组成,具有多道抗震防线,从国内外经受地震后震害调查表明,确为一种抗震性能很好的结构体系。
(2)框剪结构在水平力作用下,水平位移是由楼层层间位移与层高之比Δu/ℎ控制,而不是顶点水平位移进行控制。
层间位移最大值发生在(0.4~0.8)H 范围内的楼层,H为建筑物总高度。
(3)框剪结构在水平力作用下,框架上下各楼层的剪力取用值比较接近,梁、柱的弯矩和剪力值变化较小,使得梁、柱构件规格较少,有利于施工。
8.1.2 框架-剪力墙受力特点框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力墙拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以,上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力框架本身在水平荷载作用下呈剪切型变形,剪力墙则呈弯曲型变形。
一、单选题1.(4分)当时,按( )计算。
∙ A. 整体小开口墙∙ B. 整片墙∙ C. 联肢墙∙ D. 壁式框架答案 C解析2.(4分)当( ),为大偏压剪力墙。
∙ A.∙ B.∙ C.∙ D.答案 A解析3.(4分)整体工作系数愈小,说明剪力墙整体性( )。
∙ A. 强∙ B. 弱∙ C. 与没有关系∙ D. 没有变化答案 B解析4.(4分)下列说法正确的是:( )∙ A. 无限长梁中梁一端的挠度始终不为零∙ B. 当任意荷载作用点距近梁端的距离,同时距较远端的距离时,则对该荷载的作用而言,此梁属半无限长梁;∙ C. 当荷载作用点距基础梁两端的距离均小于时,则对该荷载的作用而言,此梁称为有限长梁;∙ D. 对柔度较大的梁,可直接按有限长梁进行简化计算。
答案 B解析5.(4分)已经计算完毕的框架结构,后来又加上一些算力墙,是否更安全可靠?( )∙ A. 更安全∙ B. 下部楼层的框架可能不安全∙ C. 不安全∙ D. 顶部楼层的框架可能不安全答案 D解析6.(4分)采用底部剪力法计算地震作用的高层建筑结构是( )。
∙ A. 的建筑结构∙ B. 以剪切变形为主的建筑结构∙ C. 、以弯曲变形为主且沿竖向质量和刚度分布较均匀的建筑结构∙ D. 、以剪切变形为主且沿竖向质量和刚度分布较均匀的建筑结构答案 D解析7.(4分)框架结构与剪力墙结构相比,下述概念那一个是正确的。
( )∙ A. 框架结构变形大、延性好、抗侧力小,因此考虑经济合理,其建造高度比剪力墙结构低∙ B. 框架结构延性好,抗震性能好,只要加大柱承载能力,建造更高的框架结构是可能的,也是合理的∙ C. 剪力墙结构延性小,因此建造高度也受到限制(可比框架高度大)∙ D. 框架结构必定是延性结构,剪力墙结构是脆性或低延性结构答案 A解析8.(4分)剪力墙高宽比H/B<1.5,墙体易发生( )。
∙ A. 弯曲破坏∙ B. 弯剪破坏∙ C. 剪切破坏∙ D. 弯压破坏答案 C解析9.(4分)在同一地区的下列地点建造相同设计的高层建筑,所受风力最大的是( )。
框架—剪力墙结构结构设计摘要:框架剪力墙结构(框剪结构),是在框架结构的基础上,增加了剪力墙,提高结构稳定性。
与框架结构相比,框剪结构强度更高,可以建造更高层数的建筑。
框剪的理论寿命长。
框剪结构吸取了框架结构和剪力墙的长处,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。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
关键词:框架剪力墙结构布置1.框架剪力墙结构及其优点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。
众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框架剪力墙结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
从受力特点看,由于框架剪力墙结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,受力80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于减小梁柱规格,便于施工。
2. 框架和剪力墙的布置应满足下列要求:1)框架―剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,主体结构构件之间不宜采用铰接。
抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙。
梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合,框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。
2)框架―剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置:①剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位;在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。
②平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。
③剪力墙布置时,如因建筑使用需要,纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时,该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件,但是,两方向在水平力作用下的位移值应接近。
高层建筑结构设计剪力墙结构分析与设计汇报人:日期:•引言•高层建筑结构设计概述•剪力墙结构的基本概念与分类•剪力墙结构设计分析•剪力墙结构优化设计目•剪力墙结构在高层建筑中的应用与展望•结论与展望录引言01 CATALOGUE研究背景与意义剪力墙结构的重要性剪力墙结构是一种常见的结构形式,广泛应用于高层建筑中,其特点是具有较高的抗震性能和承载能力。
研究意义通过对高层建筑结构设计剪力墙结构进行分析和研究,可以优化结构设计,提高建筑的安全性和经济性。
建筑业的快速发展随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中越来越普遍,因此对高层建筑的结构设计提出了更高的要求。
研究目的本研究旨在分析高层建筑结构设计剪力墙结构的受力特点、抗震性能、承载能力等方面,提出相应的设计方法和优化策略。
研究方法本研究采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,对高层建筑结构设计剪力墙结构进行深入探讨。
研究目的和方法高层建筑结构设计概述02CATALOGUE由梁和柱通过节点连接构成承重体系,适用于多层建筑。
框架结构用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构,适用于高层建筑。
剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,适用于高层建筑。
框剪结构由核心筒和外围框架组成,具有较高的抗侧力和抗扭刚度,适用于超高层建筑。
筒体结构高层建筑结构类型高层建筑结构设计的基本要求结构设计应考虑地震、风载等自然灾害的影响,保证结构在正常使用年限内的安全性。
安全性适用性耐久性经济性结构设计应考虑建筑功能需求,确保结构在使用过程中满足使用要求。
结构设计应考虑材料和环境的耐久性,确保结构在使用年限内保持良好的性能。
结构设计应考虑工程造价和维护成本,寻求经济合理的结构设计方案。
高层建筑结构设计的步骤根据建筑功能需求和场地条件,制定结构方案,进行初步分析和评估。
方案设计进行详细的结构分析,确定主要构件的尺寸和材料,制定结构设计方案。
初步设计将初步设计转化为施工图纸,包括施工说明、节点详图、材料表等。
某高层住宅楼框架―剪力墙结构设计分析某高层住宅楼框架―剪力墙结构设计分析摘要:本文结合某高层框架剪力墙结构设计实例,分析了结构布置,计算方法,以及剪力墙连梁设计等,为类似工程结构设计提供实例参考。
关键词:高层建筑;框架剪力墙;抗震措施中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:1工程概述某高层住宅楼,地上30层,地下2层,建筑物高度98.3 mm。
从使用功能上,地下2层为停车库,面积较大;地上两层裙房作为商场;裙房以上为公寓:主体部分尺寸为:62.6m×18.2 m。
该工程抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.19,建筑场地类别为Ⅱ类,结构形式为框架一剪力墙结构,框架及剪力墙的抗震等级均为二级。
采用的结构计算软件为PKPM系列SATWE软件计算。
2结构布置2.1结构平面布置结构平面布置及柱网的布置要按照建筑要求。
剪力墙的布置在设计中经过多次调整,一方面由于建筑使用功能的要求:地下室为地下车库;地上1至2层为商场;上部为公寓。
在有些情况下,结构按正常情况下布置的剪力墙影响使用功能;另一方面剪力墙的布置要合理且满足使用和计算要求。
框架一剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系[1],抗震设计时,结构两主轴方向均应布置剪力墙。
由于水平荷载特别是地震作用的多方向性,故结构应在多个方向布置抗侧力构件,才能抵抗水平荷载,保证结构在各个方向具有足够的刚度和承载力[2]|。
当平面为正交时,则应在平面两个主轴方向布置抗侧力构件,形成双向抗侧力体系。
这个问题在框架一剪力墙结构中尤为重要。
因为在框架一剪力墙结构中,剪力墙是主要抗侧力构件,如仅在一个方向布置剪力墙,则会造成无剪力墙的方向抗侧力刚度不足,使该方向带有纯框架的性质,没有多道防线,在地震作用下,可能会使结构在此方向首先破坏,而且会使两个主轴方向的刚度差异过大,产生很大的结构整体扭转。
框架一剪力墙结构中,由于剪力墙的刚度较大,其影响很大。
实例分析高层建筑框架剪力墙结构设计高层建筑是现代城市中不可或缺的一部分,其建筑结构设计对于建筑的保障至关重要。
当然,针对不同的建筑用途、地理位置、功能等方面的要求,高层建筑的结构设计也会有所不同。
其中,框架剪力墙结构设计是一种常见的方案。
今天我们将重点讨论这种方案,希望对建筑结构设计专业人士以及感兴趣的读者有所启示。
1. 框架剪力墙结构设计的基本原理框架剪力墙结构由“框架”和“剪力墙”两部分组成,其中框架是建筑支撑结构的骨架,而剪力墙是建筑结构的主要承载结构。
框架主要负责承担水平荷载,而剪力墙则负责承担垂直荷载和地震力。
在框架剪力墙结构中,剪力墙会被布置在建筑的核心位置,而框架则贯穿整个建筑。
这种设计可以极大地提高建筑的抗震能力和结构刚度,使建筑更加稳定和安全。
此外,这种设计还可以增加建筑的自重和防火性能,适用于中高层甚至超高层建筑。
2. 框架剪力墙结构设计的具体实现方法在实现框架剪力墙结构设计时,需要考虑以下几个方面的问题:- 建筑布局:剪力墙应该被放置在建筑核心区域,以最大化其受力控制作用。
此外,框架应该被放置在建筑的周边位置,以增加建筑的整体稳定性。
- 钢筋混凝土设计:框架的设计应该考虑抗震、风荷载、地震等因素。
剪力墙应该被设计成厚实、多层的结构,以承担垂直荷载和地震力。
- 梁柱连接:框架和剪力墙之间的梁柱连接应该被精心设计,以确保强度充足且不会发生脆性断裂。
- 材料选择:建筑材料的选择应该考虑建筑的安全性和可持续性。
建议优先选择优质材料,如高强度钢筋和烧结砖,以增加建筑的整体抗震性。
3. 框架剪力墙结构设计的案例分析以下是一个实例分析,关于一个成功应用框架剪力墙结构设计的项目。
该项目是一座60层的高层住宅,其建筑高度达到了180米。
在设计过程中,建筑工程师首先考虑了建筑的布局。
剪力墙被放置在建筑核心区域,而框架则被布置在建筑周围。
他们还考虑了建筑的高度和周边自然条件,以确保建筑具有强大的抗震和风荷载能力。
建筑结构设计的工程实例分析摘要:建筑结构设计是工程建设中的一个重要环节,本文对现代建筑结构设计的要点进行了阐述,然后选择了某工程实例,对建筑结构设计中的一些关键点进行了讨论,供同行参考。
关键词:建筑结构设计;要点;实例分析引言现代的建筑结构正日趋多样化和复杂化,这对结构设计工作的质量提出了更高的要求。
综合考虑工程建设中的各项条件,灵活运用各种技术方法,将建筑结构设计得更合理可行,同时节省投资,便于施工,这样的结构设计方案才是一个优秀的方案。
一、.现代建筑结构设计的要点分析虽然如今的建筑形式更加的多样化,对结构没有统一固定的要求了,但是在进行建筑设计的过程中,有些因素是必须考虑的并认真计算的,包括以下几点因素:(1)水平荷载。
在建筑的结构设计中,由于建筑物的自重以及楼面荷载等因素在竖构件中引起的轴力和弯曲的数值,一般和建筑物的高度成正比,但是建筑物由于水平荷载在竖构件中产生的轴力,以及倾覆力矩却是和高度的二次方成正比,这种影响是非常大的,充分说明了水平荷载的影响程度,因此在进行建筑结构设计时必须进行重视。
建筑物的竖向荷载一般都是一定的,但建筑物在水平方向上的荷载却是随着结构的变化而又大的区别的,比如风对不同结构建筑施加的力是不相同的,这就需要设计人员对相关数据进行严谨地计算,尽量减小水平荷载对建筑物的影响。
(2)结构延性。
高层建筑在地震的作用下会发生变形,且明显比受到相同震度的低层建筑要大,足够的结构延性可以保证高层建筑在进入塑性变形阶段之后还可以拥有较好的变形能力,降低倒塌的可能性。
结构设计中要灵活运用相应的技术工艺,尽可能地提高建筑尤其是高层建筑物的延性,保障建筑的使用安全。
(3)轴向变形。
层数越高的建筑,其在竖向上的荷载就越大,达到一定程度后可能会造成一定的轴向变形,使得连续梁支座处的负弯矩值明显减小,从而影响预制构件下料的长度,这是工程减少中必须避免的问题之一,这就需要设计人员在进行结构设计时,准确计算出轴向变形值,将下料长度控制在合理的范围之内。
某建筑钢筋混凝土框架一剪力墙结构设计分析
摘要:本文根据工程实例,从结构的布置、节点的设计等方面对其结构设计进行了详细分析并通过详细的计算验证,结合结构超限情况采取相应的加强措施,使结构具有良好的抗震性能。
关键字:超限高层建筑;结构设计:计算分析
Abstract: according to the engineering examples, from the structure arrangement and the design of the nodes of the structure design on detailed analysis and through the detailed calculation verification, combined with the circumstance of the corresponding structure crossing the strengthening measures, make the structure has better seismic performance.
Key word: overrun highrise; Structure design, calculation and analysis
1 工程概况
某工程地上6层建筑面积为21332m 2,地下1层建筑面积7843m2 。
采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
结构平面底部长约150m收至顶层50m,宽约50m,结构主体高度约32.25m,高宽比较小。
2结构设计分析
该建筑体形较长,且平面较不规则,建筑上部存在长悬臂和大跨度结构,若要通过设置抗震缝将建筑分割成规则的区块,布置上较为困难。
故本建筑主要通过加强抗侧力构件的刚度,加强平面联系,减小结构的绝对和相对变形量,来保证结构具有较好的抗震性能。
2.1结构布置分析
本工程为高度约32.25m 的6层结构层的高层办公楼,在结构体系的选择上,一般可供的选择有混凝土框架结构、混凝土框架-剪力墙结构、钢框架-混凝土剪力墙结构和钢框架结构。
本工程体形复杂,上部存在大跨度和长悬臂结构,该部分结构宜采用钢结构,大跨度和长悬臂结构宜布置剪力墙作为可靠支座。
该结构局部楼层楼板缺失,造成凹凸和楼面开大洞情况,在这种情况下,为了避免竖向刚度突变,加强结构抗侧刚度,在进行结构布置时,需对上下贯通的竖向结构予以加强。
整个结构楼梯间平面位置均匀、竖向连续,宜利用楼梯间周边布置剪力墙作为主抗侧
力构件,一方面剪力墙平面布置均匀可使得各部分地震力主要由就近的剪力墙承担,减小各剪力墙在地震作用下的位移差,另一方面也可减小地震作用下位移的绝对量,减小由于楼板连接薄弱带来的不利影响。
若整个结构采用钢框架-混凝土剪力墙结构,则造价较高,故本结构采用混凝土梁框架-剪力墙结构体系作为抗侧力体系,对于大跨度和长悬臂结构部分采用钢结构。
为加强结构刚度和便于与大跨度、长悬臂钢结构连接处埋置型钢梁,剪力墙厚取为500mm,剪力墙与钢结构连接处设置800mm×800mm角柱,并埋置型钢。
2.2优化措施分析
本工程为高度较低的A级高度高层建筑.包含平面不规则和竖向不规则,属于特别不规则的超限高层结构,按要求进行了抗震设防专项审查对于该超限高层建筑,主要采取了以下优化布置和加强措施:
2.2.1 结构布置优化措施
结构布置上尽量做到抗侧力构件分布均匀对称,使结构刚心和质心尽量一致,并满足刚度要求。
现偶然偏心工况下水平位移比最大为1.32,小于规范规定的限值为1.5,以扭转为主的第一自振周期与以平动为主的第一自振周期之比不大于0.66,小于规范规定限值为0.9。
2 .2.2结构竖向刚度优化措施
针对该建筑局部楼层的楼板不连续的情况,对上下贯通的竖向结构予以加强,特别是加强布置作为主抗侧力构件的剪力墙,剪力墙上下贯通,剪力墙核心筒承担80%以上的倾覆弯矩和70%以上的楼层剪力,结构竖向刚度无突变。
针对楼板缺失、竖向构件越层的情况,在结构整体计算分析时建立弹性楼板模型,采用弹性模进行计算,不考虑穿层处楼板对穿层柱、墙的约束,按真实情况建立柱、墙的计算长度系数和邻近楼层结构的相互关系。
加强对楼板的应力分析,并双层双向配筋,连接薄弱处单层配筋率不小于0.6%,以提高平面刚度。
连接薄弱的楼板进行中震分析,其满足“中震弹性” 的要求,并根据分析结果对应力较大部位(主要集中在洞口角部)采取集中配置斜向钢筋,根据大震下楼板应力汁算。
局部连接薄弱处通过进一步适当加厚和加强配筋,以保证大震下也不破坏。
2.2. 3错层柱箍筋优化措施
本结构存在局部错层,通过加高梁截曲(梁高涵盖板错开的高差)、柱箍筋全高加密等措施,保证水平力的有效传递.按照错层建立模型进行计算,错层柱箍筋全高加密。
2.2.4核心筒剪力墙优化措施
本结构五层、六层缩进大于下部结构尺寸的25%,结构六层外挑大于10%和4m,虽然结构主抗侧力构件剪力墙布置竖向连续,主抗侧力构件无外挑、无承载力突变,结构没有刚度突变,但六层由于布置钢桁架,存在承载力突变的特殊情况,故采取加强措施,将除顶层外的各楼层强制指定为薄弱层进行设计加强,地震剪力乘l. l5的增大系数,支撑顶部钢结构的结构中部四个核心筒剪力墙满足“中震不屈服” 承载力要求。
2.2.5抗震优化措施
按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—20O2),设防烈度7度(0.15g),场地土类别为Ⅲ类,结构的抗震构造措施宜按设防烈度为8度(0.2g)采用。
考虑到本工程虽然总高度不高,且高宽比较小,但存在不规则情况,故本工程框架和剪力墙除了抗震构造措施按照8度(0.2g)采用外,其内力调整也按照8度采用,在结构计算中将抗震等级在原7度基础上构造措施提高l度采用,剪力墙抗震构造措施由二级提高到一级,框架抗震构造措施由三级提高到一级严格控制竖向构件轴压比,剪力墙轴压比不大于0.3,框架柱轴比不大于0.75.加强结构构件的延性和抗剪承载力设计。
2.2.6计算优化
在振型分解反应谱法计算的基础上进行了弹性时程分析,就计算所得结构薄弱部位进行加强. 用PUSH程序进行了静力弹塑性分析,结果满足规范要求,且大震下位移角小于规范限值较多(约1/386),结构具有较好的抗震性能。
考虑到结构局部存在钢结构,分别按照0.05和0.04的阻尼比进行结构计算,根据0.04阻尼比的计算结果对构件设计进行一定的加强。
2 3主要计算结果分析
2 3.1 SATWE和PMSAP计算
采用CQC振型效应组合方式,考虑扭转耦联效应,同时考虑偶然偏心的影响。
多遇地震和风荷载作用下的主要计算结果见表1。
表1 SATWE和PMSAP主要计算结果
2.3.2弹性时程分析
在振型分解反应谱法计算的基础上进行了弹性时程分析。
规范要求设防
烈度7度(0.15g)时,多遇地震时程分析采用加速度时程曲线的最大值为55cm/s2。
时程分析法中步长取0.02s,阻尼比0.05。
主要计算结果见表2。
由表2可知,结构位移基本连续,结果满足单条地震波计算的结构底部剪力不小于振型分解反应谱法计算值65%,以及多条时程曲线计算的结构底部剪力平均值不小于振型分解反应谱法计算值80%的规定。
总体而言,时程分析计算结果与反应谱法计算结果基本吻合,满足规范有关规定。
表2 弹性时程分析计算结果
2 3.3静力弹塑性分析
用静力弹塑性分析PUSH验算了在罕遇地震作用下的楼层位移侧推荷载类型为倒三角形,基底剪力与总重量的比值为1。
经过计算分析,其罕遇地震下的层间位移角X向为1/386,Y 向为1/579,均小于框架-核心筒结构的限值1/100,满足规范的有关要求,且数值均较小。
在结构设计时,针对计算反应的结构薄弱部位进行加强。
2 .4节点设计
2.4.1钢桁架与混凝土剪力墙连接的节点设计
按本工程的抗震性能目标,长悬臂和大跨度钢桁架与核心筒剪力墙的连接节点满足“中震弹性”承载力要求,按此要求提取支座反力进行设计。
2 4.2剪力墙角部埋置钢骨与钢筋混凝土粱连接的节点设计
剪力墙角部埋置钢骨与钢筋混凝土梁连接点,本工程采用的形式为梁中部分主筋从柱翼缘侧边通过,在柱钢骨腹板中开孔贯通,部分主筋直接和焊接在钢骨柱上的连接套筒连接,在套简水平位置处,在柱钢骨内设置加劲肋。
3结语
本工程采用基于性能的抗震设计方法,进行小震弹性计算、中震不屈服及中震弹性构件验算以及罕遇地震下的弹塑性分析,并结合结构超限情况采取相应的加强措施,使结构具有良好的抗震性能。
注:文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。