高层建筑剪力墙结构设计的探讨
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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。
高层建筑混凝土剪力墙的结构设计探究【摘要】随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快,尤其是高层建筑的与日俱增和社会对抗震要求的逐渐重视,混凝土剪力墙结构在民用建筑尤其是高层建筑中已经得到了越来越广泛的应用。
本文针对高层建筑混凝土剪力墙的结构设计进行了浅要的分析。
【关键词】高层建筑;混凝土剪力墙;结构设计1. 引言:随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快,尤其是高层建筑的与日俱增和社会对抗震要求的逐渐重视,混凝土剪力墙结构在民用建筑尤其是高层建筑中已经得到了越来越广泛的应用。
与框架结构相比,剪力墙结构更为宽敞、简洁,不仅增加了使用面积,而且使用功能也更好,并能为住户的自行改造提供足够的灵活性。
同时,剪力墙用钢量较省,整体性好,结构刚度大,而且可以在高层住宅或宾馆等居住型的建筑中,将居室或客房采用分隔墙来分为小间,此过程中通过将分隔墙与承重墙合二为一,因此相对来说也比较经济。
本文针对高层建筑混凝土剪力墙的结构设计进行了浅要的分析。
2. 高层建筑结构的受力分析建筑结构通常主要是受到来自于垂直与横向两个方向的外力。
多层建筑由于其高宽比较小,平面的尺寸较大,结构的高度较低,并且结构受到地震作用和风荷载作用也很小,因此在多层建筑的设计中主要是考虑如何来抵抗其垂直的荷载。
然而随着建筑物高度的不断增加,其受力特点也同样在逐步地产生变化,而在设计时则主要考虑垂直荷载、横向荷载、结构展延性以及侧向移动等方面。
2.1 垂直荷载。
通常高层建筑物的垂直荷载都较大,并会在柱中产生相当的垂直应力,以此来影响连续框架梁的弯矩,而且同时还会影响预制构件的下料长度。
所以必须考虑其垂直荷载对其轴向变形的影响,从而对其下料长度作出相应的调整。
2.2 横向荷载。
对于高层建筑来说,其在一定高度范围内的垂直荷载基本上是固定的,但是包括来自地震作用与风荷载作用的横向荷载值,则会随着建筑结构动力特性的区别而导致较大的影响和变化。
高层建筑剪力墙结构设计分析摘要:在高层建筑结构设计中,建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时,这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载,同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。
因此,在结构设计中剪力墙的平面布置和结构的选取直接关系到了建筑物的安全性,是做好高层建筑结构设计的必要环节。
本文主要对高层建筑结构剪力墙设计进行了探讨。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构设计abstract: in the structural design of high-rise building, the main buildings in the vertical bearing component by wall bear, the wall for horizontal member of both from the vertical load, and undertake wind or from the earthquake action horizontal earthquake effect. therefore, in the structural design of shear wall structure layout and the selection of the safety of the direct relationship between the buildings, is to do a good job in designing high-rise essential. this paper mainly of high-rise building the shear wall structure design is discussed.keywords: high building; shear wall; structure design 中图分类号:tu398+.2文献标识码:a 文章编号:一、高层建筑结构设计特点高层建筑在其结构设计阶段十分重要,需要考虑水平荷载、轴向变形、建筑物的侧移、结构的延性等方面的因素。
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。
关于高层建筑框架剪力墙结构设计的论述摘要:本文从框架、剪力墙的受力特点现状进行分析,得出设计计算中的几个问题,高层框剪结构抗震设计的技术要点。
最后进行高层建筑框架剪力墙结构设计的总结。
关键词:高层建筑框架;剪力墙;结构设计中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:一、框架、剪力墙的受力特点1 框架结构的受力特点框架结构的受力也很有特点,所有的墙体都不能承重,墙体都是在用梁和柱子搭好框架之后加上去的。
柱子才是承重的关键,柱子上方架着横梁,横梁上面铺设楼板。
框架结构的建筑物往往有粗大的柱子,这样才能够能够保证柱子有足够的强度支撑建筑物的重量。
框架结构的这一受力特点导致采用框架结构的建筑物对横向受力的抵抗力不足,尤其是如果遇到地震,楼层间甚至可能出现移动。
2 剪力墙结构的受力特点剪力墙结构是利用钢筋混凝土结构的墙体作为主要承重结构,比如建筑外墙,这些墙体有着抗震,抗侧刚度大,结构的整体性好的特点。
尤其是现浇的钢筋混凝土,负载高,水平荷载大,抵抗水平力的作用明显。
3 框架一剪力墙结构的受力特点框架一剪力墙结构是由梁柱搭建框架,再在部分框架间布置剪力墙,框架间填充加气混凝土轻型墙体,让剪力墙和框架一起承重,增加建筑物的承重能力。
利用框架结构的灵活多变的特点划分建筑空间,利用水平荷载能力强的剪力墙抵抗水平方向的受力。
框架一剪力墙结构把框架和剪力墙的优点结合在一起,相互弥补了对方的弱点。
二、设计计算中的几个问题1 剪力墙的布置原则上,布置剪力墙应该尽量保证对称、均匀、分散。
剪力墙应该沿着房屋的方向,纵横布置,以外墙、电梯、楼梯、拐角剂周边等处为宜。
在分布上尽量满足对称原则,这样的分布可以尽量使建筑物的刚度中心和质量中心接近。
增加抵抗扭转的内力臂,最大化的加强建筑物的整体强度,提高抗扭转能力。
在纵向方向布置的剪力墙应该从地基一直到房顶,保证墙体刚度。
每片剪力墙的尺寸不要太长,最好不超过8m,尽量分散成多片,增加一片剪力墙就等于增加了一个抵抗水平力的结构。
高层建筑的剪力墙体系结构设计探讨摘要:剪力墙体系结构是建筑施工的重要组成部分,其设计的好坏,很大程度上影响着整个建筑施工的质量,决定着建筑施工投资成功与否。
本文分析了高层建筑物的受力特点和剪力墙结构设计的基本原则,主要对高层建筑的剪力墙体系结构设计进行探讨,供大家参考。
关键词:高层建筑剪力墙体系结构设计设计探讨中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:1 前言在高层住宅结构的设计中.剪力墙结构体系的选用非常普遍而对于建设量大面广的高层建筑住宅而言.如果剪力墙结构的设计达不到标准要求.不仅不能够有效发挥剪力墙结构的抗和稳定震作用.还会造成较大的经济损失。
对此,作为结构设计工作者.就要通过对剪力墙结构设计的不断研究.对设计当中的问题进行处理和解决,进而有效促使剪力墙结构与建筑结构的有效设计和结合。
2 高层建筑物的受力特点对于高层建筑而言,越高所承受的竖直压力就越大,水平风荷影响也越大,所承受的外力主要就是水平和垂直方向。
对于比较低的建筑来说,高度较低,地基面积较大,相对而言所受的风荷及地震影响就很小,在高层建筑上,水平荷载产生的倾覆力会很大,设计人员主要考虑的问题是水平荷载,轴向变形及结构延性等方面。
2.1水平载荷建筑物的高度达到一定数值后,它们在竖直方向上承载的荷载变化量并不大,所承受的风荷载以及地震作用的水平荷载会呈现一定的规律性,建筑物的结构特性不同,风荷载及地震水平荷载则会随之发生较大变化。
2.2轴向变形建筑物越高,竖向荷载越大,竖向荷载越大,连接柱中的轴向变形就会越大,相应的,连续梁的弯矩所受影响就会越大,预制构件的下料长度也会受影响而有所改变,由此可见,在施工时必须计算出轴向变形值,并及时调整下料长度。
2.3结构侧移高层建筑的结构设计关键之一是结构侧移的控制,楼房越高,水平荷载下结构的侧移就会越大,对于楼房的稳定性威胁也就越大,因此,高层建筑物的结构侧移一定要严格控制,以确保楼房的稳定性。
高层建筑剪力墙结构设计的探讨摘要:剪力墙结构的特点就是其结构的整体性好、刚度大、用钢量少、抵抗侧向变形的能力强、抗震能力强,而合理的剪力墙结构设计能够塑造出良好的变形能力。
因此,剪力墙结构的建造高度高于框架结构,在现代高层建筑中,很多房间的分隔墙多,而现浇的剪力墙结构,能够很好的将隔墙与承重墙合二为一,相对来说更加经济。
本文探讨了高层建筑剪力墙结构设计。
关键词:高层;建筑;剪力墙;结构设计中图分类号:[tu208.3] 文献标识码:a 文章编号:剪力墙结构是由一系列的竖向纵、横墙和平面楼板所组成的空间结构,除承受楼板传来的竖向荷载外,还能承受风荷载及水平地震作用,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。
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。
一、剪力墙设计中的基本原则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肢长与厚度的比值,当比值≤3 时可按柱设计,当比值在3 到5 之间时可视为为异形柱,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。
高层建筑剪力墙结构设计的探讨
摘要:剪力墙在建筑结构中承担着来纵向荷载,也承担着水平方向的荷载,具有良好的抗风性和抗震性,所以又叫称之为抗震墙。
本文从剪力墙的概述、高层建筑剪力墙的结构布置、参数控制及相关计算等几个方面探讨了高层建筑剪力墙结构设计,旨在与同行交流,达到共同促进的目的。
关键词:高层建筑; 剪力墙结构设计; 结构布置; 参数控制;计算
剪力墙结构是高层建筑中最常用的结构方式,主要承担纵向荷载和水平荷载。
由于剪力墙纵向、横向的刚度都非常大,能有效地抗击水平荷载。
一般的水平荷载很难时期发生侧移,所以在高层建筑中应用最为广泛。
作为设计师,应不断研究高层建筑剪力墙结构设计,能有效地解决设计中的重点难点问题,设计出最优秀的作品。
一、剪力墙的概述
在建筑结构中,既承担竖向荷载,又承担水平荷载或地震作用的墙体就是剪力墙,也叫做抗震墙。
从高层建筑结构来看,钢筋混凝土是一般剪力墙采用的主要墙体材料,多层建筑的抗震墙亦也可以采用砌体砖墙。
根据剪力墙墙肢高厚比(墙肢来划分,可分为两种:一般剪力墙和短肢剪力墙。
按照剪力墙上洞口的情况,剪力墙一般可分为6种:整体墙、连肢墙、小开口整体墙、壁式框架、框支剪力墙和不规则洞口剪力墙等。
二、进行合理的结构布置,提高高层建筑剪力墙的抗震性
高层建筑剪力墙的结构布置是否合理、质量高低等,直接影响着高层建筑物剪力墙的抗震性能。
科学、合理的结构布置,是剪力墙结构安全、经济的先决条件。
进行结构布置时,主要有两个方面:平面布置和竖向布置。
( 一)合理进行平面布置
一是高层建筑剪力墙结构平面形状应该尽量保障其规则、简单、对称, 具有分布均匀的承载力和刚度,一些不规则的平面形状则不宜采用,以便最大限度地减少扭转对其的影响;二是必须考虑到风压对其的影响,确保其对于纵向荷载和水平荷载具有较强的抗击力。
(二)合理进行竖向布置原则
一是竖向布置应确保墙体造型规则、均匀,尽可能地避免有较大的内收和外挑, 以免使抗侧力结构的承载力和侧向刚度发生突变;二是为了底部大空间需要的剪力墙结构, 底层或底层若干层剪力墙若不落地, 可能会产生刚度突变, 这时,应尽可能地使其它落地剪力墙、筒体或柱的截面尺寸增加一些, 并对相应楼
层混凝土等级进行适当地提高,以减少刚度的变化。
三、严格控制结构参数,确保结构布置的合理性
要检验结构布置的是否合理, 需要对结构参数进行严格控制和分析,主要包括位移比、侧向刚度比、周期比、刚重比、层间位移角。
(一)位移比结构参数控制
位移比是指楼层竖向构件的层间位移和最大水平位移与本楼层平均值的比值。
一是主要为保障结构布置的规则性, 以避免因为结构布置的不规则性而产生过大的偏心,甚至造成结构出现较大的扭转效应;二是对位移比限制有着明确的规范,这主要是针对刚性楼板而假定作出的。
规范指出应充分考虑地震作用对高层建筑的偶然偏心影响,对于A级高度的高层建筑而言,其楼层竖向构件的位移比最好能控制在1.2之内, 最大应控制在1.5以内, 对于B级高度复杂高层及混合高层而言,最好能控制在1.2以内, 最大应控制在1.4以内。
( 二)侧向刚度比参数控制
一是高层建筑剪力墙侧向刚度比参数控制的主要目的是控制结构的竖向规则性;二是高层建筑混凝土结构技术规程( 后称高规)中要求: 包括某楼层抗侧刚度小于其上一层的70% 或者小于其相邻三层侧向刚度平均值的80%, 或结构楼层层间抗侧力结构的承载力小于其上一层的80%, 或某楼层竖向抗侧力构件不连续, 其薄弱层对应于地震作用标准值的地震剪力应乘以1.15的增大系数。
(三)周期比参数控制
一是周期比参数控制主要是控制结构发生扭转效应, 最大限度地增加结构抗击扭转的能力,尽可能地减少扭转对结构的不利影响;二是关键是限制结构扭转为主的第一自振周期T t与平动为主的第一自振周期T1之比。
当二者接近时,由于振动耦联的影响, 结构的扭转效应明显增大;三是规范中规定,对于A 级高度高层建筑而言,其周期比应控制在0.9以内, 对于B 级高度高层建筑, 混合高层建筑和复杂高层建筑而言,其周期比应控制在0.85以内;三是如果周期比不符合规范的标准, 设计人员必须使周边构件的刚度得到增加,并对结构中间构件的刚度予以降低处理, 以达到使结构整体抗扭刚度增大的目的。
( 四)刚重比参数控制
一是刚重比参数控制主要是对高层建筑剪力墙结构的稳定性进行控制, 避免结因刚重比失衡而产生滑移甚至倾覆;二是经过无数实践研究证明,仅在竖向重力作用下,高层建筑结构一般不会产生整体失稳,其可能性非常小;三是在水平地震或风荷载的作用下,高层建筑结构稳定设计的主要目的是有效地控制重力荷载,确保因重力荷载而产生的二阶效应在允许的范围内,从而保证高层建筑剪力墙不因二姐效应过大而引起结构的失稳倒塌。
( 五)层间位移角参数控制
一是层间位移角是按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比。
层间位移角参数控制的目的是:有效地控制结构的侧向刚度;二是剪力墙结构的层间位移角限值是1 /1000。
当高层建筑剪力墙结构层间位移角参数不符合规范的要求时,必须相应地调整剪力墙的数量, 使其层间位移角尽可能地接近处于这个限值;三是结构刚度应控制适度,不能过大, 如果过大的话,会使地震力增大,从成本控制来看,会使成本出现不必要的增加。
四、规范剪力墙结构的计算与配筋,提高高层建筑剪力墙设计质量
在对结构的整体合理性进行计算判断和调整之后, 主要工作就是对结构构件的截面优化、内力和配筋计算。
( 一)剪力墙的计算。
整体墙和小开口整体墙:在水平力的作用下,整体墙类似悬臂柱,可以按照悬臂构件来计算整体墙的截面弯矩和剪力。
小开口整体墙,由于洞口的影响,墙肢间应力分布不再是直线,但偏离不大。
可以在应力按直线分布计算的基础上加以修正。
联肢墙:联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成,可以采用连续化方法或带刚域框架方法近似计算。
当简化为带刚域框架时,可以用D值法进行计算。
( 二)边缘构件
在矩形墙两端增加边缘构件不但能较显著的提高墙体的延性, 还能防止剪力墙发生水平剪切滑动, 提高抗剪能力。
约束边缘构件纵向钢筋的最小截面面积, 一、二级抗震设计时分别不应小于阴影面积的1.2%和1.0%。
非阴影部分为边缘构件和剪力墙之间共有的过渡部分, 这部分的纵筋为剪力墙的竖向分布筋, 但间距应与拉筋配合且不小于剪力墙竖向分布筋间距, 水平筋就是剪力墙的水平分布筋。
构造边缘构件纵向钢筋应满足受弯承载力要求且满足根据阴影部分面积计算得出的最小纵筋量的要求。
(三)连梁
抗震时, 连梁是抗震的第一道防线, 剪力墙是第二道防线。
连梁由于跨高比小, 与之相连的墙肢刚度大等原因, 在水平力作用下的内力往往很大, 连梁屈服时表现为梁端出现裂缝, 刚度减弱, 内力重分布。
因此在开始进行结构整体计算时, 需要对连梁刚度进行折减。
但规范规定折减系数不宜小于0.50, 一般设计在0.5- 1.0之间取值。
进行刚度折减后仍然出现正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力不够的情况, 可以减小连梁的高度, 使整体刚度减小, 从而减少地震作用的影响。
此外增加剪力墙的厚度及提高混凝土的等级也有可能使连梁不超限。
总之,高层建筑剪力墙结构设计直接关系着高层建筑的抗震性、稳定性,作为设计人员应予以高度重视,不断探究高层建筑剪力墙结构设计,更新设计理念,创新设计方法,提高设计质量,以提高高层建筑剪力墙结构的抗震性。