框架剪力墙结构中剪力墙设计探讨
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关于建筑结构设计中的剪力墙结构设计探讨摘要:在当前时期,我国城市建设中高层建筑和超高层建筑的数量不断增多,而剪力墙作为高层建筑中的重要组成部分,在房屋建筑中具有非常广泛的应用。
一般建筑内部墙体主要包括两种类型:一是承重墙,主要对建筑物纵向垂直重力进行支撑,一般的承重墙是采用钢筋混凝土浇筑而成;另一种是建筑剪力墙,剪力墙在建筑结构中的作用主要是用来承受风荷载、地震作用力的平衡支撑情况。
在现代高层建筑中,房屋结构的设计需要从剪力墙的抗震性能角度出发,保证建筑剪力墙具有稳定的抗震、耐压性能,并且有针对性地使用高强度钢筋混凝土结构对剪力墙结构进行加固,从而确保建筑结构设计的合理性。
关键词:建筑工程;结构设计;剪力墙结构;设计中图分类号: tu761 文献标识码: a 文章编号:0前言随着城市化进程的不断加快,城市建筑中的中高层、特高层住宅建筑的数量正不断增多,对于建筑结构的稳定性设计需求也更为严格。
为满足建筑的安全结构性能与标准抗震新能,建筑结构设计中都采用了剪力墙作为建筑支撑。
在对剪力墙结构进行设计时,需要结合建筑内的空间布局以及功用情况,对分户墙、山墙、电梯墙等进行合理地分割,一方面既要满足建筑内墙体分割的基本要求,同时,在墙体的走向和墙体结构设计中需要考虑其抗震性能,在建筑平衡性的论证下对墙体位置进行适度调整,既满足现代建筑的美观实用性能,又能够为建筑企业提高经济效益,并且符合国家对高层住宅所规定的抗震要求。
1剪力墙结构优点分析建筑物剪力墙的种类较多,其主要分类可以依据以下三个条件:首先是根据剪力墙所使用的材料不同进行类,可以分为配筋剪力墙和钢筋砼现浇剪力墙。
另外可以按照剪力墙洞口进行分类,主要有整体式剪力墙、框架式剪力墙和不规则洞口式剪力墙三种类型。
根据剪力墙在建筑物内承受压力状况进行分类,可以有壁式框架结构剪力墙、独立式结构剪力墙和连枝剪力墙等。
随着建筑行业的科技含量不断提高,在剪力墙的制作方面也加入了更多新的材料和工艺,这是随着人们对于建筑空间的稳定性以及舒适性的要求越来越高而不断与之相适应的。
框架-剪力墙结构中剪力墙的设计框架剪力墙结构中剪力墙的设计在现代建筑结构设计中,框架剪力墙结构因其良好的抗震性能、较大的空间灵活性以及相对经济的成本,被广泛应用于各类高层建筑中。
剪力墙作为这种结构体系中的重要抗侧力构件,其设计的合理性直接影响着整个结构的安全性和经济性。
接下来,让我们深入探讨一下框架剪力墙结构中剪力墙的设计要点。
一、剪力墙的作用与工作原理剪力墙,顾名思义,是一种能够承受水平和竖向荷载的墙体结构。
在框架剪力墙结构中,剪力墙主要承担水平荷载,如风荷载和地震作用,将其传递到基础。
当水平荷载作用于结构时,剪力墙通过自身的抗弯、抗剪能力来抵抗水平力。
其工作原理类似于一个竖向放置的悬臂梁,墙肢的弯曲变形和剪切变形共同消耗了水平荷载产生的能量。
二、剪力墙的布置原则1、均匀对称原则剪力墙的布置应尽量均匀、对称,使结构在各个方向上的抗侧刚度相近,避免因刚度分布不均匀而导致结构在地震作用下发生扭转破坏。
2、周边布置原则在建筑物的周边布置剪力墙,可以有效地增加结构的抗扭刚度,减小结构的扭转效应。
3、纵横墙相连原则纵横墙相互连接,可以形成有效的抗侧力体系,增强结构的整体性和稳定性。
4、避免短肢剪力墙短肢剪力墙的抗震性能相对较差,应尽量减少其使用。
三、剪力墙的类型1、整体墙当剪力墙的洞口面积小于墙体面积的 15%,且洞口之间的净距及洞口至墙边的净距大于洞口长边尺寸时,可视为整体墙。
整体墙的受力性能较好,具有较大的抗侧刚度。
2、小开口整体墙洞口面积稍大,但仍能符合一定的条件时,可视为小开口整体墙。
其受力性能介于整体墙和联肢墙之间。
3、联肢墙当洞口面积较大,墙肢之间通过连梁连接时,形成联肢墙。
联肢墙的墙肢和连梁协同工作,共同抵抗水平荷载。
4、壁式框架当连梁的刚度较大,墙肢的线刚度与连梁的线刚度接近时,剪力墙的受力性能类似于框架,称为壁式框架。
四、剪力墙的尺寸设计1、墙厚剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体的受力情况确定。
框架-剪力墙结构中剪力墙的设计摘要:本文探讨了框剪结构中剪力墙的厚度、数量及长度的确定,从剪力墙的平面、竖面阐述了剪力墙的布置,结合建筑使用要求,确定剪力墙的数量和布置方式是在框架剪力墙结构设计中最重要的。
关键词:框架剪力墙布置0 引言建筑技术需要随工业化、城市化的日益发展而发展,高层建筑越来越成为建筑形式的首选,因为高层建筑具有节约用地、节省投资等方面的优势。
高层建筑结构体系根据抗侧力体系的不同可分为:剪力墙结构、框架结构、框架—剪力墙结构、筒中筒结构和多筒结构体系。
我所参与设计的东北电网电力调度交易中心大楼,采用的是型钢混凝土框架-剪力墙结构,此设计获得了省优秀设计一等奖。
下面结合设计经验,就框剪结构中剪力墙的设计加以探讨。
1 确定剪力墙的厚度框剪结构体系中,边框柱和边框梁宜作为剪力墙的边缘约束构件。
带边框剪力墙的截面厚度在规范中规定分别为:①一、二级剪力墙的底部加强部位抗震设计时的厚度不允许小于200mm,同时不宜小于层高的1/16;无端柱或翼墙时,不宜小于层高或无支长度的1/12;②其他情况不应小于160mm,且不宜小于层高的1/20;无端柱或翼墙时,不宜小于层高或无支长度的1/16。
边框梁的高度可取墙厚度的2倍,宜取与墙厚度相同的宽度。
结构安全和经济合理等特点是一个合理的剪力墙厚度应具有的。
2 框架—剪力墙计算方法在水平荷载作用下的框架—剪力墙体系,由框架和剪力墙共同承受外荷载,这种解析方法是基于连续化思想来计算框架—剪力墙。
换言之,通过刚性链杆,即刚性楼盖的作用将框架和剪力墙连在一起。
相互作用的集中力pft会在链杆切断后,在楼层标高处剪力墙与框架间产生。
计算时将集中力pft简化为连续的分布力pf,以便于计算。
与这相对应,框架变形与剪力墙相同的变形连续条件,在每一楼层标高处,简化为框架变形与剪力墙相同的变形连续条件,在沿整个建筑高度范围内。
位移y与荷载p(x)之间对普通梁关系如下:ei■=p(x)对剪力墙来说,承受外荷载与框架弹性反力的一个弹性地基梁,可视其为上端自由下端固定。
框架剪力墙结构设计探讨【摘要】:框架的侧向刚度比剪力墙小很多,而在框架-剪力墙结构中,剪力墙的数量多少及布局的合理与否对框架结构的整体刚度造成巨大的影响。
为了能够有效的防止地震灾害,必须要协调框架-剪力墙结构。
整体性好,刚度性强的结构体系抗震性好,侧向变形小。
因此本文在这里主要探讨如何针对剪力墙结构的受力、变形特性等特点,合理设计,科学布置剪力墙,建造出安全稳固的框架-结构剪力墙。
【关键词】:框架-剪力墙;抗震原理;结构设计;合理布置中图分类号:tu973+.31 文献标识码:a 文章编号:一.引言:随着现代经济的快速发展,现代高层建筑正在朝着多功能、综合应用的方向发展,在设计高层建筑的过程中时,必须要考虑各种各样的受力结构形式,而在这些形式中,竖向传力体系是设计中要考虑的重中之重。
结构传力体系支撑着建筑结构的空间形态,除此之外,传力体系的剖面形式也非常简明的体现了结构竖直荷载传递的路径,同样也影响到建筑物设计的使用功能。
值得一提的是,在不同的建筑结构中,它的传力体系也是各不一样,由此看来考虑诸多细节以及采用正确的计算方法是设计好的框架结构的必要前提。
二、框架-剪力墙结构的抗震原理框架-剪力墙结构是一种双重抗侧力结构。
众所周知,在框架结构中,剪力墙的刚度比框架大,起着大部分的剪力责任,而框架在承担侧向力方面起着相对较小的作用;如果在遇到强力地震的情况是,剪力墙的连梁往往先承担受力,这样也就使剪力墙的刚度有所降低,相应的由剪力墙承受的部分剪力,被逐渐转移到了框架上去。
假如所使用的框架具有足够的抗压力和抗震性能,那么这两者所抗压结构就可以充分发挥它的抗震作用,这样即使在遭遇到强烈地震的状况下仍然能够起到理想的抗震效果。
三、框架-剪力墙结构的受力特点及分析分析框架-剪力墙结构的受力特点,我们必须首先知道是框架和剪力墙结构各自不同的抗侧力结构。
并且这里的框架不同于其他纯框架结构中的框架,而剪力墙也不同于其他剪力墙结构中的剪力墙。
框剪结构中剪力墙设计的方法与注意事项摘要:框剪结构是一种常见建筑的结构,在框剪结构中,需要做好剪力墙的设计工作,本文对剪力墙设计的方法进行了介绍,还对设计时应该注意的问题进行了分析,希望对相关工作人员提供一定帮助。
框剪结构有着良好的防震效果,其在高层建筑中应用比较多,在设计的过程中,要合理确定剪力墙的厚度、数量,要保证框剪结构的稳定性。
在框剪结构的剪力墙设计中,存在一定问题,设计人员一定要结合工程实际优化设计方案,这样才能保证建筑工程的施工质量。
关键词:框剪结构;剪力墙;设计;方法;注意事项框剪结构的建筑在人们的生活中比较常见,随着人们生活质量的提高,对建筑的施工质量提出了更高的要求,施工单位必须做好框剪结构的剪力墙设计工作。
框剪结构的布局具有较强的灵活性,在优化的过程中,需要提高剪力墙结构的承载能力,这有助于提高建筑的抗震效果。
建筑会受到地震等重大自然灾害的影响,如果施工单位没有做好剪力墙的优化工作,在地震力的作用下,建筑的结构会出现严重的变形问题,这会影响建筑的正常使用,还会增加建筑使用的安全性。
下面笔者对框剪结构中剪力墙设计的方法以及注意事项进行简单的介绍,以供参考。
1 工程概况某工程是临街建筑,一层是商场,2~12层是住宅,一层层高是4.6m,标准层的层高是3.0m,其总高是38.2m。
场地的地貌属于溶蚀谷地,地质构造比较稳定,属于Ⅱ类场地,地震特征的周期值设计是0.35s,基础的持力层是中风化的泥质灰岩,基岩埋深5~6m,比较适宜建筑。
此工程按照Ⅵ度地震烈度设防,设计地震的加速度是0.05g,基本风压是0.3kN/m2,设计地震的分组是第一组。
2 框剪结构剪力墙设计的方法2.1 剪力墙厚度的确定在框剪结构中,由于剪力墙的边缘位置有一些约束构件,这些构件也叫做边框梁,在对剪力墙厚度进行测量时,需要考虑边框梁的厚度,对剪力墙厚度的确定,主要是为了提高建筑的抗震能力,一级、二级剪力墙的厚度不能低于200mm,而且不能小于1/16层高。
Construction & Decoration建筑与装饰2023年10月下 151新形势下建筑工程中框架剪力墙结构工程施工技术探究徐洪茂同圆设计集团股份有限公司 山东 济南 250001摘 要 社会在高速发展过程中,建筑行业成为我国社会经济发展当中的重要组成部分,在城市规划建设过程中发挥出重要的作用。
框架剪力墙结构施工期间还存在一些难点与问题,想要进一步提高工程的总体质量,施工人员还需要对施工技术进行认真的思考,并且对工程质量加大控制与管理的力度,防止在施工期间出现各种各样的问题,影响工程结构的总体质量。
基于此,本文主要对新形势之下建筑工程框架剪力墙结构工程施工技术展开深入的探讨。
关键词 新形式;建筑工程;框架剪力墙结构;施工技术Exploration on Construction Technology of Frame Shear Wall Structure Project in Construction Engineering Under New SituationXu Hong-maoTongyuan Design Group Co., Ltd., Jinan 250001, Shandong Province, ChinaAbstract In the process of rapid social development, the construction industry has become an important part of China’s social and economic development, and plays an important role in the process of urban planning and construction. There are still some difficulties and problems during the construction of frame shear wall structure. In order to further improve the overall quality of the project, the construction personnel also need to seriously think about the construction technology, and increase the control and management of the project quality to prevent various problems during the construction, which may affect the overall quality of the engineering structure. Based on this condition, this paper mainly discusses the construction technology of construction engineering frame shear wall structure project under the new situation.Key words new situation; construction engineering; frame shear wall structure; construction technology1 框架剪力墙结构主要特点阐述1.1 受力特点框架剪力墙结构顾名思义主要分为两个最重要的部分,即:框架与剪力墙。
框架剪力墙结构中剪力墙设计探讨
作者:陶瑛
来源:《城市建设理论研究》2014年第09期
摘要:框架剪力墙在建筑工程中发挥越来越重要的作用,要分析其结构特点,并研究其中剪力墙设计。
关键词:框架剪力墙结构;特点;剪力墙设计
中图分类号:S611文献标识码: A
前言
着我国国民经济不断发展对高层建筑的需求愈来愈大且高层建筑体型日趋复杂,各种不同功能的用房综合在一起组成形态各异,高层建筑给结构设计增加了一定的难度,在我国,大多数高层建筑都采用的是框架-剪力墙结构进行设计,该结构除了抗震性能优越,还能够更好的发挥建筑功能。
一、框架-剪力墙结构的特点
1、框架-剪力墙结构的变形特点
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构所组成。
这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。
在水平力作用下,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构。
其变形曲线呈弯曲型,楼层越高水平位移增长速度越快,顶点水平位移值与高度是四次方的关系。
框架在水平力作用下,其变形曲线为剪切型,楼层越高水平位移增长越慢。
框剪结构,既有框架,又有剪力墙,它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,在水平力作用下,楼板使它们水平位移协调一致,不能各自自由变形,在不考虑扭转影响的情况下,在同一楼层的水平位移必定相同。
因此,框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈反S形的弯剪型位移曲线。
2、框架-剪力墙结构的受力特点
框剪结构在水平力作用下,由于框架和剪力墙协同工作,在下部楼层,因为剪力墙位移小,它拉着框架变形,使剪力墙承担了大部分剪力;上部楼层则相反,剪力墙的位移越来越大,而框架的变形反而小,所以,框架除负担水平力作用下的那部分剪力以外,还要负担拉回剪力墙变形的附加剪力,因此,在上部楼层即使水平力产生的楼层剪力很小,但框架中仍有相当数值的剪力。
框架与剪力墙之间的楼层剪力分配比例和框架各楼层剪力分布情况,随着楼层所处高度不同而变化,与结构刚度特征值直接相关。
二、框架剪力墙设计
1、剪力墙的布置
在进行剪力墙布置时,要求均匀、分散和对称以及周边。
分散就是要求控制好剪力墙的数量,不能太少,而且刚度不要太大,要适中,因为刚度太大,墙承受的压力也比较大,很容易过早的被破坏,处理起来难度也比较大,很难满足施工要求。
在施工过程中不要因为局部发生损坏而影响到整体的性能,要保证不会使个别墙受力太集中;连续的尺寸不要太长,抗侧力构件数量相对多一些,分散一些。
周边主要是考虑建筑物抵抗扭转的能力,能够保证刚度中心与平面中心吻合。
在布置剪力墙时,使其保证对称,从而大大增强抵抗扭转的内臂力,有效提高抗扭转的能力。
剪力墙布置的具体位置应设置在平面形状变化的位置,通常是端角和角隅等部位的应力集中处,比如高层建筑的楼梯间、电梯间以及管道井处,都在一定程度上会削弱楼板的刚度,对框架剪力墙的设计造成不良的影响,因此,在建筑工程中,可以采用钢筋混凝土剪力墙来加固这些薄弱的部位。
对于剪力墙的间距,原则上是随着建筑物不断的升高,抗震设防的烈度越高,取值越小。
2、剪力墙数量的确定
在框架剪力墙结构设计阶段,柱、梁截面的尺寸可以由结构构造的要求决定。
但是剪力墙的数量关系到整个结构体系的安全和经济的合理性,因为从抗震的角度来说,增加剪力墙的数量可以提升整个高层建筑物的抗震性能,但是从经济的角度来说,应当适量的减少剪力墙的数量,所以,对于剪力墙合理数量的计算要进行优化设计。
剪力墙的合理数量按照许可的位移决定,在符合装修要求和框架剪力墙结构定点位移与层高的比例的条件下,适当增减剪力墙的数量。
要采用结构自振周期校核剪力墙布置的数量是否合理,在地震周期短和地震力大的地方,可以适当的增加剪力墙的数量增加结构的刚度,可以根据具体的施工情况和建筑高度以及地区设防烈度采用不同的方法取值。
3、框架剪力墙结构的抗震设计
在设计框架剪力墙结构的抗震性能时,必须符合相关规程。
在水平力作用下,框架剪力墙结构底层的框架部分所承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩有一个比值(以下简称力矩比值),根据这个比值的不同,要采取不同的设计:当力矩比值小于lO%时,按剪力墙结构进行设计,其中的框架部分应按框架一剪力墙结构的框架进行设计。
当力矩比值大于10%但不大于50%时,按框架一剪力墙结构设计,力矩比值在5O%至80%之间的,按框架剪力墙结构设计,其最大适用高度可比框架结构适当增加,框架部分的抗震等级和轴压比限值宜按框架结构的规定采用。
当力矩比值大于80%时,按框架剪力墙结构进行设计,但其最大适用高度宜按框架结构采用,框架部分的抗震等级和轴压比限值应按框架结构的规定采用。
对于少墙框架结构,抗规2010版第6.1.3条第1款规定力矩比值大于50%的均为少墙框架,但高规2010版第8.1.3条第4款规定力矩比值大于80%的为少墙框架,实际工程中可按高规的规定设计;对于少墙框架的剪力墙,因其成不了第一道防线,故笔者认为无需按框架剪力墙结构计算其配筋,抗规2010版第6.2.13条第4款规定少墙框架结构的框架部分的地震剪力值宜采用框架结构模型和框架剪力墙结构模型二者计算结果的较大值采用,鉴于少墙框架规范的不确定性及具体计算的复杂性,笔者建议实际工程中少采用这种结构方案。
4、剪力墙肢截面短肢分类
按墙肢截面高度与厚度之比,剪力墙墙肢可分为一般剪力墙、短肢剪力墙、及柱形墙肢。
高规JGJ3-2010规定一般剪力墙指的是各墙肢截面高厚比大于8的剪力墙,短肢剪力墙指的是截面厚度不大于300mm、各墙肢高厚比大于4但不大于8的剪力墙,而当墙肢的截面高厚比不大于4时宜按框架柱进行截面设计。
一般剪力墙墙肢较长,抗侧刚度大,能承受很大的水平及竖向荷载,因此无论是整体截面墙还是整体小开口墙及联肢墙的墙肢都应优先布置一般剪力墙。
短
肢剪力墙因墙肢较短,有利于住宅建筑布置,可以减轻结构自重,应用比较广泛,但其抗震性能较差,地震区应用经验不多,可用于整截面墙或整体小开口墙及联肢墙的墙肢中,考虑到高层建筑的安全,其数量不宜过多,规范对其有严格的限制。
因此,在结构设计中,应多布置一般剪力墙,少量采
用短肢剪力墙。
但一般剪力墙也不是墙肢越长越好,当墙肢高长比H/hw或剪跨比大于2的一般剪力墙,称为高墙,其受力状态为弯剪型和弯曲型,其破坏为弯曲破坏,属于延性破坏。
墙肢高长比H/hw或剪跨比不大于2的,在水平地震作用下的破坏模式或为剪切破坏,或为剪弯破坏,很难避免出现剪切斜裂缝,尤其H/hw≤l或剪跨比小于l的墙肢,称为矮墙,其破坏均为剪切破坏,类似短柱,属于脆性破坏,在高层建筑中严禁采用。
高规JGJ3-2010规定对于较长的剪力墙宜设置弱连梁将其分成长度交均价的若干墙段,各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3,墙段长度不宜大于8m 。
5、框架-剪力墙中连梁设计
框架-剪力墙结构中框架与剪力墙、剪力墙与剪力墙的连接方式有铰结与刚结两种。
铰结为通过楼板连接来保证剪力墙与框架协同工作,刚结为通过连梁连接来保证剪力墙与框架协同工作。
在铰结体系中,由于没有考虑连梁的约束作用,使得楼板作用显著,要保证剪力墙与框架协同变形和工作,楼板必须绝对刚性。
在刚结体系中,连梁对墙和柱都会产生约束,连梁将承担着较大的剪力和弯矩,约束作用明显,并可以与楼板一同作为连接构件,传递弯矩、剪力、轴力。
当结构遭受小于其设防烈度的多遇地震时,整个结构处于弹性工作阶段。
当遭受高于其设防烈度的罕遇地震时,连梁形成塑性铰消耗地震能量,结构刚度降低,自振周期加大,地震力降低,减轻结构破坏。
但由于连梁跨高比小,两端连接的墙或柱刚度差异较大,连梁变形产生较大的内力而破坏。
连梁破坏有脆性的剪切破坏和延性的弯曲破坏,设计时应尽量避免连梁发生剪切破坏,让连梁先屈服,形成塑性铰。
连梁设计时可以考虑以下措施:(1)对连梁的刚度进行折减,既保证了塑性铰出现在连梁上,又减少其内力,满足结构设计要求。
(2)若连
梁刚度折减后内力还是过大,截面设计困难,可在连梁截面高度的中间开设水平通缝。
(3)为
保证连梁的延性,设计时应做到“强墙(柱)弱梁”,“强剪弱弯”,截面尺寸应符合规范设计要求。
(4)不宜将楼面主梁支承在连梁上。
结束语
进行建筑框架剪力墙结构设计过程中,要对剪力墙进行科学的布置,采用合理的数量,选择适当的连接方式,不仅可以有效减少重复的工作,而且可以达到预期的经济目标。
参考文献
[1]曹爱群.浅谈高层建筑框架剪力墙结构的设计[J].工程与建设.2011
[2]张亮.浅议高层住宅剪力墙结构设计中应注意的问题[J].才智,2010,[3]苏国芳,王天.框架剪力墙结构设计问题的探讨[J].中国房地产业2012。