对短肢剪力墙结构设计
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浅析短肢剪力墙结构设计摘要:短肢剪力墙结构体系在原有剪力墙结构体系的基础上,吸收了框架结构体系的优点,具有较强的实用性。
本文主要从短肢剪力墙结构的布置原则和特点、短肢剪力墙结构的判定、短肢剪力墙结构设计应注意的问题及短肢剪力墙结构的构造要求进行阐述。
关键词:短肢剪力墙;设计;分析1前言短肢剪力墙结构是剪力墙结构中的一种,多用于高层及小高层住宅建筑。
短肢剪力墙结构的大多数墙肢相对较短,常用的有“t”字型、“l”型、“十”字型、“z”字型、折线型、“一”字型。
近年来,随着人们对住宅空间及舒适度的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、影响房间美观;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的需求。
从结构方面,比较一下普通剪力墙结构和框架结构的优缺点,普通剪力墙结构结构整体刚度大,安全,但是自重大,地震力大。
建筑布置不灵活;框架结构布置灵活,但是结构刚度小;而短肢剪力墙结构就是结合两者的优点,克服了各自的缺点,使建筑房间功能布置偏于灵活,容易获得大的建筑空间,受到了建筑师的肯定。
另外,从经济方面,短肢剪力墙结构降低了钢筋和混凝土的用量。
深受开发商的喜爱,所以越来越广泛的应用于实际工程。
本文主要阐述了小高层住宅中应用短肢剪力墙结构的设计应用。
2短肢剪力墙结构布置原则进行短肢剪力墙布置的时候,应注意使结构的刚度适宜,传力路径明确,结构专业应较早地介入建筑专业的方案设计,使结构布置既能满足建筑功能的要求,又能做到经济合理,(1)短肢剪力墙总的布置原则是:均匀、分散、对称、周边。
均匀、分散是要求每片剪力墙的抗侧刚度相差不大,避免一、二片刚度特大的剪力墙受力过于集中。
对称布置,可使质心和刚心重合,这样可以避免和减少建筑物受到的扭矩。
剪力墙靠近结构单元的周边布置,可增大房屋的外围刚度,从而减小结构的扭转周期。
(2)高层建筑不应全部是短肢剪力墙结构,若短肢剪力墙较多,可在竖向交通中心区布置筒体或一般剪力墙来共同抵抗水平力。
短肢剪力墙的结构设计摘要:近年来,建筑事业以突飞猛进之势高速发展,建筑工程中对短肢剪力墙的应用也越来越广泛,为了满足建筑工程中空间结构和平面布局的高要求,短肢剪力墙结构设计开始广泛应用于建筑中。
短肢剪力墙在结构设计方面最大的优点是可以通过调整墙体的位置,使现代建筑获得更大空间和灵活性,同时减轻结构自重,降低造价因此,合理的进行短肢剪力墙结构设计是目前讨论的重点问题。
关键词:短肢剪力,结构设计,布置,特点一、短肢剪力墙结构的概念与设计1. 短肢剪力墙结构的概念根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(jgj3—2010)中所描述的,短肢剪力墙较多时,形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵水平力的剪力墙结构,称为短肢剪力墙结构。
这是结构的概念。
对于“短肢剪力墙较多”的理解,专家给予的解释为:短肢剪力墙所承担的第一振型底部地震倾覆力矩>4o%的结构总底部地震倾覆力矩,同时简体和一般剪力墙所承担的第一振型府部地露倾覆力矩不宜小于结构总地震倾覆力矩的50%。
因此我们可以理解为:短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩为40%~50%的结构总底部地震倾覆力矩的结构为短肢剪力墙结构,50%时结构布置不合理,应调整结构布置。
2. 短肢剪力墙结构的设计通过大量的实验研究表明,短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节包括建筑物角点处的墙肢、底部外围的小墙肢,以及连梁等构件。
当结构发生扭转时,建筑物外边缘和角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,对于层数较高的短肢剪力墙结构将主要发生弯曲变形,底部外围的小墙肢将遭严重破坏,特别是一字形小墙肢遭破坏最严重。
因此,在设计中,对这些薄弱环节,不仅要通过计算保证其抗震能力,更应当加强概念设计和抗震构造措施。
(一)在短肢剪力墙结构布置上,墙肢平面上分布要力求均匀,使建筑物的刚度中心和质心尽量接近,以减小扭转效应。
通常将一般剪力墙布置在建筑物四角和楼电梯间,短肢墙双向均匀对称布置。
(二)为提高建筑物外边缘和角点处的墙肢的抗震能力,应适当增加相应位置墙肢厚度,加强墙肢端部的暗柱配筋量,严格控制墙肢截面的轴压比,以提高墙肢的延性和承载力。
短肢剪力墙在结构设计中应注意事项现阶段,人们对房屋特别是高层住宅的平面与空间的要求不断提高,原有的普通框架结构已经不能满足人们对住宅的要求,人们对住房有了商品化的新认识。
房开公司一方面要满足用户对住房的需要,另一方面要在有限的土地上建造更多房产以实现自己最大的利益,这就对短肢剪力墙有了很大的需求。
本文对短肢剪力墙的结构设计进行分析,指出在设计过程中的注意事项以及阐述短肢剪力墙的计算方法。
标签短肢剪力墙;结构设计;注意事项一、短肢剪力墙概述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。
短肢剪力墙的优点很明显,那就是布置灵活。
设计者可以结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件,剪力墙的数量和剪力墙肢长度均可自主调整。
在满足承载力的情况下,还可以调整刚度和刚心,对整体结构起到一个优化的作用。
而且由于减少了剪力墙数量,而代之以轻质填充墙,不仅房屋总重量可以减轻,同时也适当降低了结构刚度,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,同时也可降低工程造价,可加快施工进度.。
与一般的剪力墙结构相比,短肢剪力墙也存在着一定的问题。
第一,短肢剪力墙在抗震性能上相比于一般的墙体表现较差,如果是在地震频发地区或是楼层较高的建筑中,应谨慎使用短肢剪力墙。
第二,与一般剪力墙相比,边缘构件在短肢剪力墙结构中的比例会更大,而且,短肢剪力墙结构的配筋率也较大。
所以建造时单位面积用钢量会大于普通墙体。
二、短肢剪力墙的结构设计在目前,国家并没有系统的详细的短肢剪力墙设计的相关规范。
所以,在结构设计的过程中遇到的一系列问题,只能通过设计人员的经验进行解决。
短肢剪力墙的受力、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。
但有大量的实验验证,短肢剪力墙在抗震性能上存在薄弱环节,主要集中在建筑物角点处或连梁、小墙肢等构件部位。
浅谈建筑短肢剪力墙结构设计摘要:短肢剪力墙结构作为一种新的住宅结构形式,是在原有剪力墙的基础上吸取框架结构的优点,有利于住宅建筑布置,又可进一步减轻结构自重。
探讨短肢剪力墙结构的定义与特点优势及其设计要点。
关键词:短肢剪力墙;结构设计一.建筑短肢剪力墙结构的定义及特点短肢剪力墙是指墙的肢长与墙的厚度比为5/8的一种剪力墙结构,其有以下特点。
(一)满足建筑功能的需要墙肢与填充墙等厚,连接各墙的梁位于隔墙竖向平面内,避免框架结构中梁柱突出墙面的问题。
墙体采用轻质材料,符合墙体改革的方向。
虽然短肢墙构件增加了施工难度,但扩大了使用面积。
(二)满足结构设计的需要与常用的框架—抗震墙体系相比,框架—抗震墙体系具有受力明确、计算简单等优点,但其柱子截面大、梁柱外露,影响美观和使用,在平面复杂多变的情况下结构布置体系难趋合理,结构分析计算困难。
而短肢剪力墙体系,墙肢和梁可隐蔽,结构布置灵活,墙的数量和肢长根据抗侧力的需要而定,数量可多可少,肢长可长可短,还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置。
与常用的剪力墙体系相比,短肢剪力墙体系具有如下优点:充分利用墙肢的承载能力,避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费。
减轻结构自重、降低主体结构和基础造价。
结构自振周期相对加大,弥补剪力墙体系抗侧刚度大,从而地震反应加大的缺点。
主体结构中大多数墙肢呈受弯工作状态,从而保证墙体具有足够的延性;同时大多数连梁的跨高比大于2.5,保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度,避免连梁的剪切破坏,使连梁也具有足够的延性。
以此来弥补剪力墙体系延性的不足。
二.建筑短肢剪力墙结构体系的布置原则(一)平面布置短肢剪力墙一般用在10层~25层之间,按“高规”分类属a级高度高层建筑。
平面布置应遵守的一般要求:宜使结构平面形状简单、规则’冈0度和承载力均匀;宜选用风荷载作用较小的平面形状;平面长度不应过长,突出部分不应过大;不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。
短肢剪力墙技术在建筑结构设计中的运用摘要:近年来,随着我国建筑行业的不断发展,建筑质量与之前相比明显有所提高,在此过程当中,建筑安全性也不断的升级,为我国人民生活提供一定的安全保障。
在建筑物建筑结构设计过程当中需要使用短肢剪力墙技术对墙体进行建设,进而提高墙体的建设稳定性和安全性。
在技术操作和使用过程中,所消耗的成本也较低,有利于整个工程建设的全面开展。
本文主要通过对短肢剪力墙技术进行详细的分析,希望可以普及短肢剪力墙技术的适用范围,为我国建筑行业的发展提供一定的技术保障。
关键词:短肢剪力墙;建筑;结构设计;运用引言在传统的建筑行业墙体建设过程当中,基本上都会选择使用普通框架结构进行建设,但是安全性较低,无法满足人们生活需求。
同时由于建筑结构的影响,导致部分区域暴露在空气当中,影响墙体的使用寿命和美观性。
因此,普通的墙体建设结构已经不再符合时代发展的需求,那么短肢剪力墙技术的使用也是在传统墙体建筑设计结构之上完成的,综合传统简历墙建设结构优点,进行新型墙体结构设计。
目前短肢剪力墙的结构设计得到普遍的使用,为我国建筑行业的建设提供了坚实的基础。
1.短肢剪力墙结构的含义短肢剪力墙结构的基本概念是指在剪力墙结构当中存在比较多的短肢剪力墙情况,根据其工作的形式,可以将其分为以下几个特点:第一,短肢剪力墙结构在使用过程当中是通过梁连接建筑的各个墙面,它可以隐蔽在间隔墙中间,减少空间的消耗量。
第二,可以根据抗侧力适当的调整短肢剪力墙的规模和数量,在使用过程当中更加方便,避免造成过多的资源消耗。
在方案设计过程中也可以根据用户需求进行适当的调整,没有特别的数量或者设计要求。
第三,在中心剪力墙使用过程当中属于主要的抗侧力构建,因此建设高度和强度要足够高,能够支撑起整个墙体建筑结构的压力和载荷。
2短肢剪力墙的优点短肢剪力墙在使用过程当中的优点具体体现在以下几方面:第一,可以与建筑平面之间有效结合,将竖向构件布置在相应的墙体位置,不会对后期整个建筑墙体的结构和墙体的功能产生一定的影响。
短肢剪力墙结构设计的相关问题探讨摘要:随着人们物质水平的不断提高,对住宅的空间和平面要求也随之提高。
在传统框架结构中,普通剪力墙结构、露柱、露梁等,严格分隔和限定了现代化住宅的发展需求。
本文分析短肢剪力墙结构的优点、缺点、设计规定、抗震薄弱环节和概念设计等若干问题。
关键词:短肢剪力墙?结构?设计中图分类号:tu391 文献标识码:a 文章编号:1674-098x(2012)09(c)-0061-01随着房地产事业的发展,中小高层住宅式建筑物越来越多,为满足建筑发展的需求,许多建筑结构的设计都选择短肢剪力墙。
在布置结构时,通过分户墙、山墙、电梯间来进行部分剪力墙布置,其它则布置成短肢墙,这样既可使卧室和厅之间无突出柱和梁,也可对墙体位置进行调整,以满足现代居住空间的灵活性和空间性,实现经济合理的同时,又符合抗震预防的要求。
1 短肢剪力墙结构优点针对高层住宅选择框架结构,由于柱出现局部突出,而严重影响了结构美观效果与平面布局。
选择一般的剪力墙结构,难以符合停车场、地下通道等公共设施使用的需求。
而针对小高层住宅建筑而言,选择小高层可加大结构刚度,同时也加大有效质量,以增加较大的抗震作用。
短肢剪力墙则依靠自身平面具有灵活性,对结构进行调整,以达到理想的刚度,从而使剪力墙结构形成一种短肢体系。
通常将截面高度同厚度比值在6~9的剪力墙称为短肢剪力墙,有“+”、“t”、“l”、“一”等字型,短肢剪力墙具有以下优点:(1)由于较短的墙肢,可调整性、灵活性较强,极易满足建筑平面与空间的布局需求。
(2)墙数量和长度可自由确定,主要根据抗侧力的要求来确定,同时也可利用不同的布置与尺寸,对刚度中心位置进行调整。
(3)短肢剪力墙的造价相对较低,符合建筑节能设计的要求。
(4)开洞口较大,建筑可取得良好的通风、采光效果,轻质砌体可取代剪力墙,降低结构的整体刚度和自重,减轻地震的作用。
(5)较大的墙肢高宽,在水平荷载作用之下,墙体破坏属于外弯曲破坏,形成延性破坏。
对短肢剪力墙结构设计的探讨
摘要:带有短肢剪力墙的建筑结构在我国部分地区,特别是抗震设防等级不大的地区较为流行,因为该类建筑室内没有柱子,空间布局比较方便,又可以减轻结构自重,应用逐渐广泛。
本文对短肢剪力墙结构设计进行了探讨,以供参考。
关键词:短肢剪力墙;结构;设计
短肢剪力墙过多的剪力墙结构能够满足人们对住宅空间美观与灵活分隔的要求。
同时,又可以进一步减轻结构自重,因此这种结构型式越来越多地应用于高层特别是小高层住宅建筑。
但是由于这种新的结构抗震性能较差,地震区应用经验不多,为此《高层建筑混凝土结构技术规程》在明确高层建筑采用短肢剪力墙的前提下,对短肢剪力墙的适用范围作了限制,并提出了一系列加强措施。
1、工程实例
某地区的住宅小区考虑到开发商建筑结构的要求,排除一些公共建筑,其它多层住宅设计主要使用了短肢剪力墙结构形式。
对建筑结构进行布置时,应当充分考虑到建筑平面情况及其运用功能,把横向一般剪力墙设置在房屋端部,这样可以对结构的扭转效应及横向侧加以控制;把纵向一般剪力墙设置在房屋中部,对结构的纵向侧移加以控制。
从而形成短肢剪力墙、一般剪力墙、剪力墙筒体三者同时抵抗水平力的剪力墙结构。
通过最后的试验检测,纵横两方向短肢墙第一振型底部地震倾覆力矩百分比都在50%以下,与建筑标准相符合。
2、短肢剪力墙的定义
在人们对住宅环境要求不断提高的过程中,对于多层住宅平面
与空间的要求也更为严格。
早期常规框架结构的露柱露梁、剪力墙结构会给建筑空间带来不利影响,限制了其内部空间结构大小,这
显然满足不了用户当前的实际需要。
因而, 在设计者和建筑者们长期的研究探索中,其把剪力墙当成基础,对框架的优势不断积累改
进后创建了全新的结构模式,即“短肢剪力墙一简体(或一般剪力墙)”结构体系。
2 . 1 短肢剪力墙高厚比的标准
在短肢剪力墙设计过程中需要对高厚比加以严格控制, 其具体控制方法包括:(1)把短肢剪力墙、常规剪力墙互相区分开来。
在建筑施工标准中提到了,短肢剪力的高厚比通常为5~8,常规剪力
墙的高厚比需在8以上。
(2)把短肢剪力墙、异型柱之间加以区分。
工程标准中的规定内容为:异型柱是截面几何形状为l形、t形和十字形,同时要求截面各肢的高厚比要低于4的柱,以满足结构之间的衔接需要,通常墙肢高厚比在4 ~5 之间的构件需要根据具体的结构形式加以设计。
2 . 2 短肢剪力墙在实际中的判定
短肢剪力墙的判定在实际中,由于l形、t形、十字形和z形的短肢剪力墙的大量应用,比一字形短肢剪力墙的抗震性能强,延性
及平面外稳定性较好,所以规范要求短肢剪力墙尽可能设置翼缘。
pkpm(结构计算软件)规定,短肢剪力墙必须是不超过两个墙肢且
每个墙肢高厚比都小于8 的剪力墙, 软件按此定义搜索和判断短肢剪力墙。
3、关于结构计算分析
短肢剪力墙结构的计算,首先要选用合适的计算软件,合理地选择计算分析方法,确定计算模型和相关参数,并加强对计算结果合理性的判断,特别要加强概念设计。
一般来说,短肢剪力墙是由于对一般剪力墙进行大开口而形成的,所以,基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆系—薄壁柱空间分析方法,或空间杆—墙组元分析方法。
其中空间杆—墙组元分析方法的计算模型更符合实际, 精度更高。
4、短肢剪力墙延性的相关设计
4 . 1 短肢剪力墙、常规剪力墙的设计
在短肢剪力墙的设计过程中, 对其布置情况应该做到科学、匀称、质量中心与刚度中心重相重合,短肢剪力墙的分布情况应该按照t形、l形、z形、十字形等情况加以设计,以保证短肢剪力墙抗扭与平面之间的稳定性达到要求。
对于一些重点的抗侧力结构简体通常使用楼梯,单必须要确保刚度在一定的均衡性内,设置不宜太集中以避免建筑出现过大的扭转效应,且筒体的刚度也要达到标准需要,对平面尺寸严格控制,确保简体与常规剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50%,以建立起躲到抗争设置,维持水平力的可靠传递,并对重要的区楼板增加厚度,对与核心筒连接的梁需参照强度指标设计, 以维持建筑内部
的结构性能。
4 . 2 短肢剪力墙的轴力设计值和剪力设计值
短肢剪力墙的受力主要来源于竖向荷载,其次则是水平荷载,短肢剪力墙在重力荷载代表值影响下形成的轴力设计值的轴压比,抗震等级达一、二、三级后通常要分别控制在0.5、0.6、0.7。
有的短肢剪力墙没有翼缘、端柱,如:一字形的短肢剪力墙,由于延性达不到要
求,其轴压比限值需做出降低调整,需减小0.1,短肢剪力墙的抗震等级需尽可能提高一点,这样做的主要作用是为了在构造上对短肢剪力墙的延性加以调整。
在设计短肢剪力墙的剪力过程中,处理要对底部结构进行调整外,还要顾及到其它结构层,一、二级抗震等级轴压比需乘以增大系数1.4和1.2,这样做的好处是为了防止短肢剪力墙受到太大
的损坏。
4 . 3 短肢剪力墙配筋
(1 )短肢剪力墙约束边缘构件配箍特征值λv 宜按相同轴压比的框架柱提高一级,取轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙,其边缘构件的构造设置应较一般剪力墙高,宜按表1配置。
表1 短肢剪力墙构造边缘构件最小配箍特征值
(2)短肢剪力墙的截面高度一般在1200~2000mm之间,其约束
边缘构件长度lc可统一取450mm;短肢剪力墙的边缘构件的纵向配筋除满足规范要求外,其纵向钢筋最小配筋率宜按框架柱要求设置;抗震设计时,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%,其他部位不宜小于1.0%。
(3)短肢剪力墙的水平及竖向分布筋,除按计算确定外,其构造最小配筋宜按表2 要求。
表2 短肢剪力墙分布筋要求
另外,短肢剪力墙应采用双排布筋,水平筋在外,竖向筋在内,两排筋间拉结控筋梅花形布置,间距不宜大于400mm×400mm,每根竖
筋均有拉筋连结。
5、抗震薄弱位置与改善方法
根据工程实验数据可知, 剪力墙结构的抗震的薄弱位置主要包括了:外边缘、墙肢、小墙肢、连梁等方面。
若出现扭转效应之后,建筑平面外边缘及角点处的墙肢则会迅速断裂;受到地震冲击的影响,高层短肢剪力墙结构会出现较大的整体弯曲变形,底部周围的
小墙肢由于截面面积小常常承受了过多的竖向载荷,对剪力墙结构的损坏较为严重。
而短肢剪力墙结构内,其墙肢刚度不断减弱,导致连梁受剪破坏的能力增强。
因而,设计短肢剪力墙结构时需要对结构的薄弱部位加以控制。
(1)维持应力均衡。
短肢剪力墙遍布于平面的应力需要维持平衡,保证刚度中心和建筑物质心相互靠近,从而降低结构的扭转效应;
合理调整建筑结构相关位置墙肢的厚度,对墙肢截面的轴压比加强控制,通常在0.6以内,从而加强墙肢的承载力。
(2)增强抗震等级。
对于短肢剪力墙抗震等级的设计,要按照较高级别进行设计。
短肢剪力墙的剪力设计值,除了要对底部位置增强设计外,相关部位也需要做出一定的调整。
短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率,其底部通常在1.2%以上,其余位置应在1.0%之上。
(3)科学计算指标。
连梁在高层结构中属于耗能构件,连梁的剪切作用会降低结构的延性,给抗震作用造成不利影响。
在设计过程中需要对连梁的“强剪弱弯”进行科学的计算,以维持连梁结构的性能。
而连梁做好分布于各肢的平面内, 且防止运用过多的一字形墙肢。
(4)避免设计失误。
一字形短肢剪力墙平面外最好不要设计楼面梁。
在剪力墙外墙相应跨度的大梁支座时,遇到地震后很容易产生裂缝,若弯矩较大则剪力墙平面外刚度、承载力则达不到要求,给结构的平面造成损坏。
很多设计人员对这些情况没有给予重视。
6、结语
短肢剪力墙结构在现代建筑行业中已成为了很关键的一种形式,随着用户们对建筑内部结构要求的提高,设计者应该提高设计效果,对概念设计给予足够的重视。
结合相应的构件受力情况,对短肢剪力墙的薄弱环节加以控制, 学会运用科学的计算方法来科学设计
规划。
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