浅谈高层建筑剪力墙结构设计要点
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高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析在现代城市的建设中,高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中一种常见且重要的结构形式,其设计的合理性和科学性直接关系到建筑物的安全性、稳定性以及使用功能的实现。
本文将对高层住宅建筑剪力墙结构的设计进行详细的探讨与分析。
一、剪力墙结构的基本概念与特点剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成,这些墙体不仅承担着竖向荷载,还能有效地抵抗水平荷载,如风荷载和地震作用。
其主要特点包括:具有良好的抗侧刚度,能够有效控制建筑物在水平荷载下的变形;结构整体性强,空间整体性好,能够提供较为规则的建筑平面布局;墙体自身的承载能力较高,能够承受较大的竖向和水平荷载。
二、高层住宅建筑中剪力墙结构的设计要点1、结构布置在设计过程中,剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边化的原则。
均匀布置可以使结构在各个方向上的刚度相近,减少扭转效应;对称布置有助于减小水平荷载作用下的偏心影响;周边化布置则能增强结构的抗扭性能,提高结构的整体稳定性。
同时,要注意避免出现短肢剪力墙,因为短肢剪力墙的抗震性能相对较弱。
对于较长的剪力墙,应设置洞口将其分成若干墙段,以避免墙段过长而导致脆性破坏。
2、墙体厚度剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体所承担的荷载等因素来确定。
一般来说,底层剪力墙的厚度较大,随着楼层的增加逐渐减小。
在满足结构要求的前提下,应尽量减小墙体厚度,以增加建筑的使用面积。
3、混凝土强度等级混凝土的强度等级应根据结构的受力情况、耐久性要求以及施工条件等综合确定。
高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸,但过高的强度等级可能会导致混凝土的脆性增加,不利于结构的抗震性能。
4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。
竖向分布钢筋主要承受墙体的竖向荷载,水平分布钢筋则主要用于抵抗水平荷载产生的剪力。
配筋量应根据计算结果和规范要求进行确定,同时要注意钢筋的间距和锚固长度等构造要求。
浅谈高层建筑剪力墙结构设计作者:庄新炉杜攀峰来源:《城市建设理论研究》2013年第16期中图分类号:[TU208.3] 文献标识码:A 文章编号:摘要:剪力墙结构作为高层建筑中的主要结构形式,被广泛运用于现代高层建筑。
剪力墙结构既抵抗侧向力又承受竖向荷载,由于它是截面高度大而厚度相对很小的“片”状构件,有着承载力大和平面内刚度大等优点。
在此,作者对其剪力墙设计中的相关问题要点进行阐述。
随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,对建筑剪力墙结构设计也提出了更高的要求。
打破建筑结构设计中的墨守成规,充分发挥结构工程师的创新和应用能力,是相当必要的。
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时可视为异形柱,按双向受压构件设计。
2、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。
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。
3、墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。
当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。
在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值:即①剪力墙之间的间距;②门窗洞口之间的翼缘宽度;③墙肢总高度的1/10;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。
4、为了保证墙体的稳定性及便于施工,使墙有较好的承载力和地震作用下耗散能力,规范要求一、二级抗震等级时墙的厚度应≥160mm,底部加强区宜≥200mm,三、四级抗震等级时应≥140mm,竖向钢筋应尽量配置于约束边缘。
剪力墙结构设计要点分析一、剪力墙结构的基本概念1、剪力墙结构的基本概念利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构。
(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。
2、剪力墙结构的优缺点及适用范围(1)优点:整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力(强度)要求也容易满足,房间内无梁柱外露。
(2)缺点:剪力墙间距不能太大,平面布置不灵活,不能满足公共建筑的使用要求,结构自重往往也较大。
(3)适用范围:较小开间的住宅及旅馆建筑,高层建筑。
二、剪力墙结构设计应注意的问题1、结构体系的选择在设计钢筋混凝土多层及高层建筑结构时。
可供选择的结构体系有:框架结构;框架-剪力墙结构;剪力墙结构;框支剪力墙结构;筒体结构和巨型结构等。
目前,我国采用较多的是前5种。
设计中究竟采用哪种结构体系,要经过方案比较确定,这主要要看拟建筑物的高度、用途和施工条件和经济比较等。
如果拟建建筑物为宿舍,高度又比较高,那么自然要选择剪力墙结构。
因为居住建筑要有足够的隔墙。
如拟建建筑物为厂房或实验室,则最好采用框架结构,因为这类建筑要求开间大,多变,布置灵活,竖向构件越少越好。
2、剪力墙结构的布置(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。
高层建筑剪力墙结构设计的探讨摘要:剪力墙设计是高层住宅建筑的关键环节,其设计的合理性直接关系到整个建筑结构的受力性能与抗震性能。
但是剪力墙结构设计受到的影响因素比较多,要完成一项优秀的设计具有一定的难度,因此要协调好各个方面的因素,灵活运用规范的要求,不断的优化设计,特别是合理进行连梁的设计、剪力墙配筋设计及边缘约束构件设计,使得剪力墙结构更为合理、更为安全、更为经济。
本文介绍了高层建筑剪力墙的特点以及分类,探讨了高层建筑剪力墙结构设计要点。
关键词:高层建筑剪力墙结构设计特点分类中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:引言: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,被广泛应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。
一、高层建筑剪力墙的特点以及分类剪力墙是一种用来抵抗侧向力的比较好的单元,它可以是完全由剪力墙来抵抗侧力的一种剪力墙结构,也可以是和框架共同组成的框架-剪力墙结构。
剪力墙具有比较大的刚度,在结构中通常承受大部分的水平力,成为一种比较有效的抗侧力的结构构件。
在地震区的高层建筑中,设置剪力墙或者剪力墙核心筒可以很好的改善建筑的抗震性能。
剪力墙根据是不是开洞以及开洞的大小可以分为以下几个类型: 1、实体墙所谓实体墙就是指没有开洞或者开洞的面积小于整个墙体面积的15%。
其受力的特点是就像一个悬臂墙。
它的弯矩图既没有突变,也没有反弯点,整个墙体的变形是以弯曲型为主。
2、整体的小开口剪力墙这主要是指开孔的面积虽然大于整个墙体面积的15%,但是仍然属于小面积开孔的墙体, 其受力的特点就是弯矩图在连接梁的地方发生突变,在高度上没有反弯点,或者是仅仅在个别的楼层才有反弯点。
浅谈高层建筑中剪力墙结构设计作者:吴建通来源:《中国房地产业》 2018年第5期【摘要】本文概述了剪力墙的定义及特点,介绍了剪力墙结构设计的基本要求,重点对高层建筑中剪力墙结构设计的具体运用进行了探讨,以供参考。
【关键词】高层建筑;剪力墙结构设计;运用高层建筑数量的不断增加更加充分利用土地资源,在结构设计中我们需要考虑高层建筑与多层建筑的区别,且高层建筑由于整体高度,结构内部受力情况也更加复杂。
而剪力墙作为高层建筑中主要的受力及抗震构件,其设计合理与否对结构的安全及经济性有着重要影响。
1、剪力墙的定义剪力墙是房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载和竖向荷载(重力)的墙体。
在剪力墙体中,又分为筒状和平面两种结构,平面结构的剪力墙适用于一般钢筋混凝土建筑物,筒状结构的剪力墙则适用于高度较高的建筑物。
筒状结构主要用于高层建筑的楼梯间或电梯间的墙体设计。
筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体,其刚度和强度较平面剪力墙可承受较大的水平荷载。
2、剪力墙结构的特点从结构的角度来说,剪力墙的承载力很强,并且对多角度的负荷量都能够很好的承受,可以承受住高层建筑结构中的竖向和水平两方面的负荷量;其次,剪力墙在受力上与建筑物的楼板可以形成共同的受力体系,使得建筑物的实用空间的高度和宽度都有所提升[2]。
第三,剪力墙及连梁在承受强烈的外力作用发生破坏时,可以有效抵消掉一部分外力作用产生的能量,为建筑物的安全系数提供有效保障。
3、剪力墙结构设计的基本要求3.1 调整楼层剪力系数在对剪力墙进行设计时需要尽量将构件布置降到最低,采用最佳办法就是布置大开间剪力结构,从而使侧向结构可以满足高层建筑需求。
此外,要保障楼层间的剪力系数是最小的,但不可高于设计标准,高层建筑整体承受的地震力与剪力墙承受的地震力之间的比不宜过大,这样才会确保结构自身的重量,从而将地震带来的破坏地降到最低,节约建筑成本。
3.2 调整楼层间位移与层高在计算楼层间的位移时,若是高层建筑建设在一个地震多发的地区,需要对楼层的标准值进行合理计算,这样可以把结构弯曲变形保留下来,在基于弯曲变形为核心的高层建筑中需要计入扭转变形。
5.方茴说:“那时候我们不说爱,爱是多么遥远、多么沉重的字眼啊。
我们只说喜欢,就算喜欢也是偷偷摸摸的。
”6.方茴说:“我觉得之所以说相见不如怀念,是因为相见只能让人在现实面前无奈地哀悼伤痛,而怀念却可以把已经注定的谎言变成童话。
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高层住宅剪力墙结构设计原则1 剪力墙布置原则(1)剪力墙的位置:1)遵循均匀、分散、对称和周边的原则。
2)剪力墙应沿房屋纵横两个方向布置。
3)剪力墙宜布置在房屋的端部附近、平面形状变化处、恒荷载较大处以及两端楼(电)梯处,在结构中部尽量减少剪力墙的布置量。
4)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。
5)沿高度均匀变化;在竖向布置上应贯通房屋全高,使结构上下刚度连续、均匀。
6)多均匀长墙(增加抗侧刚度和减少剪力墙数和混凝土用量),少短墙(抗震性差);可布置成单片形(不少于三道,长度不超过8m)、L形、T形、工字形、十字形或筒形最佳,H/L≥2, 少复杂形状转折。
7)洞口布置在截面中部,避免布置在剪力墙端部或柱边。
(2)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。
(3)剪力墙的厚度:剪力墙厚度取值由以下因素确定:1)通过结构分析,在满足最大层间位移、周期比、位移比的各项指标确定每层剪力墙的厚度;2)不同抗震等级的轴压比的限制;3)构造性及稳定性要求(而稳定性一般会满足);对于普通的住宅建筑在7度或8度地区,墙厚大多情况下是按稳定性和构造要求所控制的;首先剪力墙厚度应满足《高规》7.2.1条7.7.2条规定(其实是高厚比要求),当不能满足上面几条的时候应按《高规》附录D 计算墙体的稳定,从大量工程实例看,按《高规》附录D 计算的墙厚比《高规》7.2.1条7.7.2条规定的小得多。
浅析剪力墙结构设计中的计算要点摘要:本文介绍了剪力墙结构设布置要求和计算要点,并结合作者实践经验,提出了一些剪力墙结构的设计要点。
关键词:剪力墙结构设计1 剪力墙结构设计的计算要点1.1 计算的一般要求(1)在剪力墙的计算中,所选的分析模型应能较准确地反映结构中各构件的实际受力情况,以及符合三维空间的分析软件对整体进行分析,并对计算的结果进行分析判断。
(2)在进行剪力墙的抗震计算时,计算单向地震时应考虑偶然偏心的影响。
对于B级高度的建筑,宜考虑平扭耦联计算结构中的扭转效应,对于多塔楼的结构振型数不宜小于塔楼数目的9倍,在计算振型数时,应当使振型的参与质量至少占总质量的90%。
同时应采用弹性时程分析法进行补充计算,必要时宜采用弹塑性时程分析法补充计算。
(3)在进行带转换层建筑的计算时,应采用有限元方法对转换结构进行局部补充计算,并按应力进行配筋设计校核。
当上部剪力墙与转换梁不对中时,必须手算上部竖向荷载作用对转换梁产生的扭矩,该扭矩引起的剪力非常大,整体计算一般是没有计算梁扭矩的功能。
1.2 计算中内力的调整(1)在抗震设计时,为实现强剪弱弯的设计原则,剪力设计值应由实配受弯钢筋反算得到。
(2)有转换层的高层结构,建筑的框支柱承受的地震剪力不同,应按照规范的要求取不同的标准值;转换层结构中的薄弱层地震剪力应当乘以1.15的增大系数,并应符合楼层的最小地震剪重比的要求。
(3)落地剪力墙的其他部位的弯矩调整,应当按照不同的截面组合计算的弯矩值,乘以相应的增大系数;同时,底部的加强部位应进行剪力的调整,按照各个截面的剪力计算值,再乘以相应的增大系数。
2 剪力墙结构的设计要点高层建筑最主要的受力构件包括剪力墙、框架柱、梁和楼板。
剪力墙在建筑中承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载。
当高层建筑的受力主体结构全部由平面剪力墙构件组成时,即形成所谓的剪力墙体系。
剪力墙建筑结构的设计应从以下几个方面考虑:2.1 剪力墙合理定位剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置;对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。
高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点随着社会进步,剪力墙结构作为高层住宅常用的一种结构形式,广泛应用于目前高层住宅建筑。
本文从剪力墙的基本概念及特点出发,对高层建筑剪力墙结构中的设计要点做出了分析总结,并简要阐述了优化设计的要点。
标签:高层建筑;剪力墙;结构设计一、前言合理的建筑结构有助于提高建筑质量,为社会带来经济效益。
在设计过程中设计施工人员应该按照设计规则进行设计。
对于剪力墙结构来说,准确掌握剪力墙设计的重点、要点才能最大限度的发挥作用,保证房屋质量。
二、剪力墙基本概述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,承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,這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。
这种结构在高层房屋中被大量运用。
剪力墙截面特点是墙肢长度远大于厚度,自身平面内具有很大的刚度和承载力,平面外刚度和承载力都相对较小。
墙肢属于偏心受压或偏心受拉构件。
同时在剪力墙结构中,墙是一个平面构件.它除了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,其受水平力作用时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须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。
现浇钢筋混凝土剪力墙结构,除了承受楼板传来的竖向荷载外,还承受风荷载和水平地震作用。
剪力墙结构的抗侧刚度大,在水平力作用下的侧移较小,承载力较大,且整体性能较好。
通过合理设计,能够加强剪力墙的抗震性能,并增加剪力墙的延性。
由于剪力墙承载能力大,侧向变形小,其具有一定的延性,在地震中均表现出不俗的抗震性能。
但是剪力墙的间距一般较小,平面布置尚不够灵活,建筑空间也受到了一定的限制。
对于商住一体的高层建筑,商用部分可采用框支梁、框支柱来进行转换,扩大商用的建筑空间。
三、高层建筑结构设计的特点1.水平荷载:剪力墙结构的设计主要是针具水平荷载而进行的,水平荷载成为了决定性的因素。
建筑结构设计中剪力墙结构设计要点摘要:作为常见的建筑形式,剪力墙结构因自身良好的抗风性能和抗震性能在建筑工程当中得到了广泛的运用,为了充分发挥出剪力墙结构的优点,必须高度重视结构设计问题。
设计人员首先应该针对剪力墙结构进行充分分析,结合工程需求提出优化措施,考虑到影响剪力墙结构的要素众多,必须综合考量,结合工程实践完成设计方案调整,发挥剪力墙结构的应有之用,文章将以此作为切入点进行深入分析。
关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;应用分析0引言通过与传统墙体结构的比较,剪力墙结构在承载能力和抗震性能方面表现优良,保证了结构的稳定性,同时也营造了更加安全的居住环境。
剪力墙结构设计包含的内容多样,设计过程中需要根据工程实践分析结构设计当中的常见问题,结合工程经验,通过优化设计保证剪力墙结构性能的发挥。
设计人员是影响建设效果的关键所在,为此设计之前就应该针对其应用流程进行全面掌握,同时明确重点难点问题,以优化措施发挥最大的潜力墙结构优势。
1. 剪力墙的使用原则1.1 剪力墙结构设计原则要保证建筑墙体的安全性,必须在剪力墙结构以及结构形式的基础之上进行分析,找出针对性的解决方案,刚接形式的结构设计能够满足楼面横截面积小的情况,具有减少墙肢平面外弯矩的效果,能够提高整体的承重能力。
横向和纵向结构分化设计当中,需要从整体角度进行考量。
剪力墙在高层建筑当中的作用尤为突出,作为一个竖向构件,在建筑中充当着抵抗策略的角色,同时也承受着竖向负重以及横切面的负重,如果采用剪力墙组成受力墙面结构,剪力墙墙体就能够承担所有负重,对整个建筑工程影响很大。
为了发挥出剪力墙设计的最优作用,首先应该合理认识剪力墙的作用,布置方式采用沿中心轴方向双向布置,如果建筑抗震要求高,可以采用双向剪力墙设计方法;墙体的形状同样也会对剪力墙的使用设计产生一定的影响。
在设计过程中应保持受力均匀,保持受力对称,保证剪力墙中心和墙的结构中心相近,使剪力墙的效果最大化。
浅谈高层建筑的剪力墙体系结构设计作者:陶世伟来源:《建材发展导向》2013年第06期摘要:在建筑设计过程中,高层建筑设计有着特殊的要求,因此我们需要对高层建筑的剪力墙体系结构设计进行相应的探讨。
通过分析剪力墙的特点以及它的受力状况,从而设计出比较科学的剪力墙结构,保证高层建筑的安全性。
但是在现实中,许多设计人员没有重视剪力墙的机构设计,使得高层建筑质量存在比较大的风险。
关键词:高层建筑;剪力墙;体系结构;设计随着我国国民经济的发展,人民生活水平的提升,越来越多的人开始重视高层建筑的结构质量。
因此加强高层建筑剪力墙体系结构设计,有着非常重要的现实意义。
尤其是近些年来,随着房价的不断攀升,人们不仅关心房价,更关心与房价相匹配的房屋质量。
剪力墙的设计是建筑设计的重要部分,它承担着高层建筑只能够的垂直和水平方向上的各种荷载引起的内力,从而保证建筑墙体的质量水平。
1 高层建筑剪力墙的受力特点剪力墙一般具有比较好的抵抗水平载荷的能力,所以它在建筑防震上具有非常好的作用。
高层建筑剪力墙有着自身独特的特点,例如,它的抗侧刚度比较大,侧移比较小;结构自重大,吸收地震能量就会增大。
除此之外,还包括室内的墙面平整、施工程序复杂,工程造价高等特点。
1.1 结构延性。
对于高层建筑来说,它的结构在设计时数据要更加准确,从而保证建筑的安全性。
相对于底层建筑结构来说,高层建筑的结构柔和性比较好。
如果遇到比较大的地震或者震动时,它的自我变形就会增大。
但是为了更好的保证建筑的安全性,需要加大对建筑塑性的测试,在建筑结构的设计中需要采取相应的措施,从而提升建筑结构的延性,为其设计数据提供科学依据。
1.2 轴向变形。
在对高层建筑的轴向变形进行设计时,设计人员应该要明确建筑结构状况。
通常情况下,建筑结构的竖向载荷会随着建筑物的高度增加而增加,两者呈现一种正比例的关系。
这样就会导致连接柱的轴向变形增大,最终会影响到连续梁的弯矩。
同时也会影响到预制构件下料的长度。
区域治理前沿理论与策略探究高层建筑结构设计中剪力墙结构的设计要点黄峰(合肥市新站区高新技术产业开发区七里塘社区建设管理办公室,安徽 合肥 230000)摘要:本文从剪力墙的结构以及具体的设计原则出发,分别从剪力墙体、剪力墙结构、剪力参数、连梁、转换层等方面,具体阐述在高层建筑中,剪力墙设计节。
关键词:高层建筑;结构设计;剪力墙结构;设计要点当前人们对建筑物的质量越来越关注,尤其在高层建筑中,当建筑的层数增加时,剪力墙需要承受更大的竖向和水平荷载,良好的结构设计可以提高结构的稳定性,增强结构的抗震效果。
因此,研究高层建筑设计中剪力墙结构的设计要求对建筑质量的提高具有重要意义。
一、高层建筑设计剪力墙结构的介绍1剪力墙结构概述在高层建筑的设计中,常应用到剪力墙结构的设计,其对专业性的要求较高。
剪力墙结构在高层建筑中,应根据建筑的施工技术以及整体结构,与钢筋、混凝土等材料之间融合应用,提高建筑墙体的稳固性。
剪力墙结构能够提高建筑的抗震系数,同时还能满足人们对现代建筑的审美观念。
剪力墙可合理应用建筑空间,最大限度满足当前人们对高层建筑的空间需求。
例如:剪力墙通过和建筑墙体、结构以及上层楼板之间形成的压力作用,组合成各种复式结构,实现了高层建筑对空间的最大化利用。
2剪力墙的设计原则剪力墙作为高层建筑当中重要的受力部分,为提高建筑的安全系数,在其设计环节应遵循如下原则:首先,科学调整建筑楼层的位移和高度之间的比值。
在剪力墙的设计中,为降低高层建筑的形变量,可按照楼层、层高与各楼层之间的最大位移值之间的比例对楼层的高度进行调整。
其次,对剪力墙的高度与跨度之间的比值科学调整。
为保障高层建筑的剪力墙性能,可根据建筑的功能,对剪力墙的高度和跨度比合理设计。
最后,将各个楼板间剪力系数最小化作为设计原则。
在高层建筑的设计中,常使用数字建模技术科学计算建筑物的承受能力,进而提高结构的承载力与抗震能力。
计算出剪力墙和各个楼板之间的最小剪力系数,能减小建筑对自身的荷载能力,降低建筑重量,从而提高建筑的质量,降低施工成本[1]。
浅谈高层建筑中剪力墙结构设计刘爽发表时间:2019-08-28T16:55:04.577Z 来源:《基层建设》2019年第11期作者:刘爽[导读] 摘要:伴随着社会经济的高速发展,建筑高度也越来越大,剪力墙的应用也越来越普遍,提高剪力墙结构的合理性和科学性,完善其结构在整体工业建筑结构体系中的应用变得十分关键。
身份证号码:13062619871023xxxx 河北省涿州市 072750摘要:伴随着社会经济的高速发展,建筑高度也越来越大,剪力墙的应用也越来越普遍,提高剪力墙结构的合理性和科学性,完善其结构在整体工业建筑结构体系中的应用变得十分关键。
通过文章的分析,希望可以加深相关工作者对剪力墙结构及其在建筑结构中的应用的了解,从而提高相关工作者的工业建筑工程设计水平,进一步促进工业建筑设计质量的提高。
关键词:剪力墙结构设计;高层建筑;应用1剪力墙结构的方案在设计剪力墙结构方案时,施工单位需要做好三方面的工作。
首先,施工单位需要和设计单位建立起良好的沟通机制,根据实际情况,对剪力墙结构选择、材料的使用情况以及构件的尺寸作出充分讨论,为剪力墙施工提供保障;其次,施工单位需要对施工成本予以考虑,从多个设计方案中进行优选,在确保质量达标的同时,需要减少资金的投入,已达到最高的性价比;最后,应该对建筑工程的水文情况以及地质情况予以充分考虑,对剪力施工过程中所需要使用到的技术和工艺手段具有清晰的认识,对其进行合理布局,让结构方案的效用可以得到充分发挥。
在选择剪力墙结构时,需要考虑到建筑层数,如果建筑层数在20层以下,那么可以选择短肢剪力墙结构,如果建筑层数在20层以上,那么现浇剪力墙结构是很好的选择。
同时,在高层建筑结构中,框支剪力墙也得到了广泛的应用,它的上部结构为短肢剪力墙,通过提升下层刚度的方法,可以使建筑工程结构的安全性获得增强,且具有良好的经济效益。
以我国某市的的一个危旧房改造项目工程为例,该工程地上33层,地下2层,建筑总高度92.5米,标准层层高为2.8米,该工程采用了预制装配式剪力墙,在剪力墙的水平钢筋连接上,采用了水平钢筋预留直线锚固的方法,同时将装配率予以降低,考虑到墙体水平钢筋锚固长度不足的问题,在施工现场预留了250mm长度的现浇区域,等到预制墙体的现场吊装就位后,再附加封闭矩形箍,最后再把横向短钢筋焊接到箍筋中部。
高层建筑剪力墙结构设计的要点摘要:在高层建筑结构当中,剪力墙得到了较为广泛的应用,其一方面可以适应建筑工程基本的使用功能,同时也可以大幅提高建筑工程的耐久性,节约成本。
本文针对高层建筑剪力墙展开研究,得出了一些适用于剪力墙的结构设计要点,以供同行及相关领域参考。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构设计当前城市建设当中,高层建筑数量越来越多,和普通建筑相比起来,高层建筑的垂直高度更大,所以安全和质量问题成为人们关注的焦点。
剪力墙结构以其独特的优势得到了广泛应用,这种结构类型可以有效地对抗风力和地震所引起的纵向和水平荷载,稳定性大幅提升,保证了建筑工程的抗震性能。
因而在近年来的建筑结构设计工作当中,剪力墙结构开始越来越多地替代传统梁柱结构。
一、剪力墙结构概述剪力墙结构建设规模较大,而厚度较小,实质就是将传统框架结构当中的梁柱替换成了钢筋混凝土板,所以具有更高的承受能力,在具有和柱子承受相同外力的情况下,也可以有效控制水平力。
但需要注意的是,在建筑结构当中,剪力墙属于主要的支撑结构,因而不得拆除和破坏,其可以承受外界的风力、地震所引起的水平荷载,所以对来自外界的破坏具有更强的承受能力,让建筑安全稳定性得到了提升。
二、剪力墙结构设计要点(一)剪力墙连梁设计剪力墙的连梁和一般的梁结构不同,该构件具有一定的特殊性,主要在于以下几点:第一,在结构的自重和荷载正常,仅仅存在风荷载的情况下,连梁结构只起到支撑构件、连接构件的作用,也可以承受荷载,所将剪力墙和墙肢的刚度联系起来;地儿,如果出现较大的震动。
则可以经由自身结构的屈服和破坏来分解地震能量,所以是一种消耗类的构件。
因而对于剪力墙连梁的设计来说,首先,在正常情况下,需要确保其承载力足够,避免出现严重变形、裂缝;其次,其刚度要进行一定限制,这样才能在强荷载下出现屈服和破坏,以便将能量消解。
在结构的设计过程中,钢筋混凝土结构中的钢筋配比也需要在一定的阈值之内,在剪力墙连接梁设计中也是如此。
2013年1工程概况厦门市某商住楼。
建筑X向长58.150m,Y向长19.500m,下带一层地下室。
在17轴和18轴间设一条抗震缝将结构分为两个塔,单幢塔楼为蝶形平面。
l/Bmax=9.200/29.000=0.317,l/b=9.200/10.500=0.876。
建筑主体共18层,高度为54m,标准层层高为3.0m。
2设计方案上部结构形式:纯剪力墙结构。
抗震等级:按JGJ3-2002第4.8.2条要求,本建筑剪力墙的抗震等级为三级,短肢剪力墙的抗震等级为二级。
按JGJ3-2002第4.8.5条要求,本建筑地下室顶板作为上部结构的嵌固端,地下一层的抗震等级与上部结构相同。
基础设计:塔楼范围内的基础采用筏板基础形式,裙房范围内采用防水底板+独立基础的形式。
这样能显著节省基础钢筋和混凝土的用量。
筏板基础分析采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发编制的《独基、条基、钢筋混凝土地基梁、桩基础和筏板基础设计软件》(JCCAD)进行计算分析。
本建筑地基基础设计等级为乙级。
建筑上部结构按单塔进行分析,采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部开发编制的《多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件》SATWE等软件进行计算,并考虑耦连效应和双向地震作用。
3基本设计参数(1)风荷载、雪荷载、地震烈度、场地类别。
基本风压0.30kN/m2,地面粗糙度为B类;基本雪压不考虑;地震基本烈度7度;场地设计基本地震加速度O.10g;建筑场地类别Ⅱ类。
(2)抗震设防烈度、场地类别。
根据地勘报告,该场地的抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第一组,设计特征周期0.35s。
场地土属中硬土,场地类别为Ⅱ类建筑场地,处于建筑抗震有利地段。
(3)设计荷载。
①地下室部分使用活荷载标准值。
地下室(双层车库)5.0kN/m2;地下室(三层车库)7.5kN/m2。
②地上公建部分使用活荷载标准值。
一层楼面室内部分(考虑施工堆载)10.0kN/m2;一层楼面室外部分(考虑消防通道)20.0kN/m2。
剪力墙结构设计要点整体规定◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:全部落地剪力墙-—非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时,分别为150、140、120、100、60m部分框支剪力墙—-非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为130、120、100、80m,9度抗震时不宜采用A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:6度、7度、8度抗震时,将本地区设防烈度提高一级后,按乙类、丙类建筑采用9度抗震时,应专门研究(说明:房屋高度指室外地面至主要屋面高度,不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度)◆B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:全部落地剪力墙-—非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为180、170、150、130m部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为150、140、120、100mB级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度:6度、7度抗震时,按本地区设防烈度提高一级后,按乙类、丙类建筑采用8度抗震时,应专门研究◆结构的最大高宽比:A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时,分别为6、6、6、5、4B级高度-—非抗震、6度、7度、8度抗震时,分别为8、7、7、6◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构,应计算双向水平地震作用下的扭转影响;其他情况,应计算单向水平地震作用的扭转影响◆考虑非承重墙的刚度影响,结构自振周期折减系数取值0。
9~1。
0◆平面规则检查,需满足:扭转:A级高度——B级高度、混合结构高层、复杂高层—-楼板:有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50%开洞面积≤该层楼面面积的30%无较大的楼层错层凹凸:平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30%◆竖向规则检查,需满足:侧向刚度:除顶层外,局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25%楼层承载力:A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力(宜)≥相邻上一层的80%薄弱层抗侧力结构的受剪承载力(应)≥相邻上一层的65%B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力(应)≥相邻上一层的75%(说明:楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向,该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和)竖向连续:竖向抗侧力构件(柱、抗震墙、抗震支撑)的内力不得由水平转换构件(梁等)向下传递◆水平位移验算:多遇地震作用下的最大层间位移角≤罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120◆舒适度要求:高度超过150m的高层建筑,按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为:住宅、公寓0。
磊塑姐。
浅析高层建筑剪力墙结构设计周勇(北京中华建规划设计研究院有限公司珠海分公司,广东珠海519015)隋要】随着我国经济的飞速发展,人民生活质量的不断提高,城市中的高层建筑如雨后春笋搬|姑-她而起,在设计中如何保证高层建筑结构的经济、安全、合理极为重要。
文章对高层建筑结构的剪力墙设计进行了几方面的分析研究,以供结构设计人员参考。
凸徽]剪力墙结构;高厚比;边缘构件1剪力墙的定义及概念设计1.1剪力墙的定义建筑结构中的墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担水平风荷载或地震作用,此墙称之为剪力墙,又叫抗震墙。
高层建筑结构剪力墙墙体材料大部分采用钢筋混凝土,多层建筑抗震墙亦可采用砌体砖墙。
根据剪力墙墙肢高厚比(墙肢截面高度与厚度之比)可分为:短肢剪力墙(高厚比5喝)、—般剪力墙(高厚比>8)。
根据剪力墙上洞口的大小、多少及排列方式,将剪力墙可分为:整体墙、小开口整体墙、连肢墙、框支剪力墙、壁式框架、开有不规则洞口的剪力墙等o12剪力墙结构的概念设计剪力墙结构是利用建筑物剪力墙作为竖向承载构件,并用它抵抗水平力的一种结构体系。
因其侧向刚度大,整体性、抗震性能好,故适用的建筑物高度较大(最高可达300m)。
由于高层建筑剪力墙间距一般较小,其缺点为平面布置不灵活。
高层建筑剪力墙结构应遵循以下原则:1)剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受,所以—般应沿建筑物的主要轴线双向布置。
特别是在抗震结构中,应避免仅单向有墙的结构布置形式,并宜使两个方向抗侧刚度接近,且建筑物应具有较好的抗扭刚度,使得A级高度建筑物的T丌,≤Q9,B级高度建筑物的Ⅵ1≤0.8502)剪力墙的门窗洞口宜上下各层对齐、成列布置,形成明确的墙肢和连梁,使受力明确,计算简单。
在抗震结构中,应尽量避免出现错洞剪力墙和叠合管同墙。
叠合箭同墙的特点是洞口错开距离很小,甚至叠合,不仅墙肢不规则,而目还在洞口之间形成薄弱部位,对抗震尤为不利。
浅谈高层建筑剪力墙结构设计要点
摘要:文章基于多年的设计实践,结合工程实例,探讨了高层建筑剪力墙结构的设计要点。
关键词:高层建筑;剪力墙结构;设计
相对于框架结构,剪力墙结构更为简洁、宽敞,使用功能更好,为住户的自行改造增大了灵活性,加大了使用面积,因而广泛受到建筑师和业主的欢迎。
但由于短肢剪力墙结构抗震性能较差,且地震区应用经验不多。
因此,剪力墙结构在设计时要注意许多问题。
1高层建筑的结构受力特点
1.1轴向变形
高层建筑的竖向荷载一般较大,会在柱中引起相当大的轴向变形从而影响连续梁弯矩,同时还会影响预制构件的下料长度。
因此必须考虑轴向变形计算值,对下料长度作相应调整。
1.2水平荷载
对于一定高度范围的高层建筑而言,竖向荷载基本固定不变,而包括风荷载与地震作用的水平荷载的数值,则会随结构动力特性的区别而发生较大范围的变化。
1.3侧移的控制
结构侧移是高层建筑结构设计的关键。
随着楼房高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形会随着建筑高度的升高而迅速增大。
基于这一原因,水平荷载作用下的侧移必须严格控制在一定范围内。
1.4结构延性
高层建筑比矮层楼房的结构更柔和,因此遇到地震等剧烈震动时所发生的形变会更大。
为保证建筑在塑性变形阶段中仍能具备强变形能力,必须在结构设计上采取相应措施以保证结构的延性。
2剪力墙结构的特点
剪力墙是一种能较好的抵抗水平荷载的墙。
剪力墙由于能有效抵抗水平荷载,因此在总体的墙面结构上具有以下特点:抗侧刚度大,侧移小;室内墙面较
为平整;结构自重大,吸收地震的能量大;一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大,在水平荷载的作用下,通常抗剪刚度起控制作用,故其耗能较差。
所以它常常应用在层数较多(20层以上)的高层建筑中,当剪力墙洞口较小时,剪力墙整体性能比较好,剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。
另外,采用剪力墙结构,会使室内较框架结构简洁,没有露梁和露柱现象,外形美观,便于室内布置。
但也存在缺点,例如剪力墙结构的抗侧刚度大,会引起较大地震反应,使得上部结构和基础费用增加;由于混凝土墙体较多,使得建筑物重量增加,这也同样引起较大地震反应,进而造成浪费;剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低,使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥;剪力墙结构中墙体多为构造配筋,配筋率均较低,使得结构延性较差。
3剪力墙结构的设计要点
剪力墙作为竖向构件是形成结构抗侧力刚度的最主要构件,它在建筑中承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载。
剪力墙建筑结构的设计应注意以下几个方面:
3.1剪力墙布置
剪力墙布置必须均匀合理,使整个建筑物的质心和刚心趋于重合,且x、y 两向的刚重比接近。
在结构布置时应尽量避免仅单向有墙的结构布置形式,以使其具有较好的空间工作性能,并且使两个受力方向的抗侧刚度接近,若无法避免,则剪力墙相应部位应设置暗柱,当梁高大于墙厚的2.5倍时,应计算暗柱配筋,转角处墙肢应尽可能长,因转角处应力容易集中,有条件两个方向均应布置成长墙。
3.2剪力墙厚度确定
剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则,剪力墙的竖向刚度应均匀,其门窗洞口最好成列布置、上下对齐,形成明确的连梁和墙肢。
避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置,在抗震结构设计时,一、二、三级抗震等级剪力墙的底部加强部位最好不要采用错洞墙,二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。
《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如下:“按一、二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1/16,且不应小于200 mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20,且不应小于160 mm;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元支长度的1/20,且不应小于160 mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25,且不应小于180 mm。
”
3.3剪力墙墙体配筋
一般要求水平钢筋放在外侧,竖向钢筋放在内侧。
配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。
加强区φ10@200,非加强区φ8@200双层双向即可。
双排
钢筋之间采用φ6@600×600拉筋。
但地下部分墙体配筋则另当别论。
因为地下部分墙体配筋大多由水压力、土压力产生的侧压力控制,而由于简化计算经常由竖向筋控制,此种情况下为增大计算墙体有效高度,可将地下部分墙体的水平筋放在内侧,竖向钢筋放在外侧。
3.4设置边缘构件
对于普通剪力墙,其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率,建议加强区0.7%,一般部位0.5%。
对于短肢剪力墙,控制配筋率加强区1.2%,一般部位1.0%;对于小墙肢其受力性能较差,应严格按高规控制其轴压比,宜按框架柱进行截面设计,并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%,一般部位1.0%;而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体,设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋。
4工程实例
4.1工程概况
某工程,总建筑面积为12 570 m2,采用短肢剪力墙结构,为12层住宅楼,层高3 m,顶层为复式住宅,屋顶为四坡屋面。
4.2剪力墙结构设计
由于整个楼层的建筑平面较为复杂,采用在○14和○15轴间设置双墙防震缝,在○D和○E轴间设置悬挑构件抗震缝的处理方法,将平面分成相对独立的4个部分,各部分的长宽比L1/B1max=29/9.4=3.09<5,L2/B2max=117.52/17.02=1.03<5。
高宽比Hl/B1=37.44/9.4=3.98<6。
H2/B2=41.94/17.02=2.46<6,符合规范要求。
结构层高1层~12层为3.0 m,坡屋面层高0.55~2.47 m,坡度为40%。
平面的南侧拐角处设有阳光房,平面突出的部分为六边形,突出长度为2.1 m,L/Bmax<0.3,符合规则建筑平面布置要求。
4.3结构设计的主要参数
场地类型为II类建筑场地,剪力墙抗震等级为二级。
水平地震作用按x,y 两个方向计算。
同时考虑扭转耦联,周期折减系数0.85,计算取9个振型,结构阻尼比0.05,竖向力按模拟施工加载方式计算,恒活荷载分开计算。
修正后的基本风压为0.35,地面粗糙度为B类,结构体型系数为1.4。
连梁刚度折减系数0.7,地震力分项系数为1.3,风荷载分项系数为1.4,恒荷载分项系数为1.2,活荷载分项系数为1.4。
本工程基础采用钢筋混凝土墙下条基(有肋梁),剪力墙厚度内外墙均为200 mm,连梁截面b×h为200×(370~570)mm,楼板厚度100~130 mm,混凝土强度等级为C35C25。
地基采用天然地基,以③层黏土层作为持力层,Es=15 MPa,fak=300 kPa。
4.4剪力墙的布置
按照抗震设计要求,结合窗间墙、楼梯间及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”,形、“Z”形或“十”字形墙段,沿结构平面各主轴方向均匀、对称布置,做到刚心和质心重合,减少结构扭转。
各墙肢肢长不宜相差太大,截面高厚比可以控制在5~8之间,避免出现高厚比小于3的小墙肢,使各墙肢刚度接近,保证在水平地震力作用下,各墙肢受力均匀,避免个别长墙因内力太大而出现超筋。
另外在④~⑥轴,⑩~⑥轴间形成4个较为完整的弱筒,以增强整个结构的抗侧力性。
在竖向,要求墙肢上下对齐、连续。
在同一轴线上的各墙肢通过连系梁连接,可增加对墙肢的约束,提高结构的抗震性能。
为了保证连梁具有较好的刚度和延性,取其跨高比为4≤l/h≤8较为合适。
4.5墙肢截面设计
塔楼周围及肢长/肢宽<3的小墙肢均按框架柱的抗震要求配置纵筋及箍筋,并降低轴压比提高要求。
连梁高度的设计计算从剪力墙洞顶至楼板面或屋面,窗间墙和窗台以下墙体采用轻质材料砌筑。
连梁正截面配筋按矩形截面构件计算,取上、下配筋两者之中的较大值,配置于梁截面上、下部位,考虑到施工因素,一般每排布置2根纵筋为宜,也可根据墙厚适当增加。
按斜截面抗剪计算所得的箍筋沿梁全长加密布置,对于个别连梁由于跨高比较大、刚度大,可能出现超筋,地震作用下允许其局部出现裂缝,可将连梁刚度折减。
为保证结构平面刚度,楼层最小板厚100 mm,在南侧阳光房塔楼处适当增加厚度。
5结束语
总之,由于剪力墙结构简洁、宽敞,使用功能好,为住户的自行改造增大了灵活性,加大了使用面积,在高层住宅中的运用将会越来越广泛。
因此,工程设计人员必须充分理解新规范编制原理,将新高规和新抗震规范和工程实际情况紧密结合,不断提高工程设计水平。
On the Wall High-rise Building Structure Design Points
Li Guiping
Abstract: This article is based on many years of design practice, engineering examples to explore the high-rise building wall structure of the design points.
Key words: high-rise building; wall structure; Design。