高层建筑结构7剪力墙结构设计解析
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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。
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。
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。
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析摘要:随着我国城市化、现代化进程地不断加快,高层建筑俨然成为城市建筑的主流形态,在高层建筑结构设计上,剪力墙作为一个成熟的结构形式,其结构和形式呈现出多样化,本文依据剪力墙结构计算原理结合工程实例就高层住宅剪力墙结构的设计与分析谈几点看法。
关键词:高层建筑剪力墙设计1 剪力墙的常见类型(1)从剪力墙的开洞率及对其自身的受力特性影响进行划分,可以将单片剪力墙划分为如表1所示的几种类型。
(2)从墙体的高宽比进行划分,通常分为高剪力墙和低矮剪力墙。
(3)从竖缝及配筋的存在方式进行划分,通常分为普通配筋、交叉配筋和带暗支撑剪力墙。
(4)在实际的工程结构设计中,最为常用的两种结构形式如图1所示。
2 剪力墙结构的布置在结构设计中,由实际的工程经验,对于剪力墙的布置应注意以下几个方面。
(1)从布置方式上来看,剪力墙沿主轴方向或其他方向比较适合以双向或多向的方式进行科学的布置,并使两个方向的刚度尽量接近,对于不同方向的剪力墙应该分别进行有效的联结,通过科学的布置,借助于拉通、对直的作用,有效地保证剪力墙达到最好的空间工作性能。
(2)在布置的顺序上来看,剪力墙最好是自下而上进行连续地布置,实践证明如此布置能够有效地避免出现不良的刚度突变。
(3)从结构刚度要求上来看,在具体的设计上,沿高度的方向应允许在合理的范围内改变墙的厚度和混凝土的强度等级,或是减少部分墙肢,目的在于确保侧向的刚度沿着高度保持连续地、逐渐地变小。
如若剪力墙沿着高度是非连续变化的,势必将引起建筑结构沿着高度出现不连续的刚度,存在着刚性突变问题,对抗震结构不利。
(4)如果在实际中遇到剪力墙的长度比较长的情况,在设计上通常各个墙段之间凭借弱连梁进行有效的连接,将其等效地分为若干独立墙段,如图2所示。
(5)从剪力墙洞口的布置角度来看,大量实践经验表明,开洞方式之间影响着剪力墙的力学性能。
在剪力墙的门窗洞口开洞方式上,为了保证剪力墙良好的物理力学性能,洞口上下对齐、规则、成列地进行布置,能形成明确的墙肢和连梁,其应力有着非常规则的分布,与当下普遍应用的计算简图符合度非常高,设计能够达到很高的安全性能。
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]。
剪力墙结构设计实例讲解在建筑结构设计领域,剪力墙结构因其良好的抗震性能和空间分隔能力,被广泛应用于高层住宅和商业建筑中。
接下来,我们将通过一个具体的实例来详细讲解剪力墙结构的设计过程。
首先,让我们来了解一下这个实例的基本情况。
这是一个位于地震设防烈度为 7 度的 20 层住宅楼项目,总高度约 60 米,建筑面积约15000 平方米。
根据建筑功能和使用要求,需要在保证结构安全的前提下,合理布置剪力墙,以满足建筑的空间布局和抗震性能要求。
在进行剪力墙结构设计之前,我们需要对建筑物所承受的荷载进行计算。
荷载主要包括恒载(如结构自重、建筑装修重量等)、活载(如人员活动、家具设备重量等)以及风荷载和地震作用。
通过精确的计算,确定结构在各种荷载组合下的内力和变形情况。
对于剪力墙的布置,需要遵循一定的原则。
一般来说,剪力墙应沿建筑物的主要轴线布置,形成较为规则的抗侧力体系。
在这个实例中,我们在建筑物的周边和电梯井、楼梯间等位置布置了剪力墙,以增强结构的抗扭性能和整体稳定性。
同时,剪力墙的间距也需要合理控制,既要保证结构的刚度均匀分布,又要避免间距过小导致施工困难和造价增加。
在确定了剪力墙的位置和数量后,我们需要对剪力墙的尺寸进行设计。
剪力墙的厚度通常根据其所在位置和受力情况确定。
在底部加强区,剪力墙的厚度一般较大,以提高其抗震能力。
而在非加强区,可以适当减小厚度,以节约材料和减轻结构自重。
此外,剪力墙的长度和高度也需要根据结构的受力特点和建筑空间要求进行合理调整。
接下来是对剪力墙的配筋设计。
配筋的目的是为了保证剪力墙在受力时能够具有足够的承载能力和延性。
一般来说,剪力墙的竖向钢筋主要承受压力,水平钢筋主要承受剪力。
在配筋计算中,需要考虑剪力墙的轴压比、剪压比等控制指标,以确保其满足规范要求。
同时,为了提高剪力墙的抗震性能,还需要在墙端和洞口周边设置加强钢筋。
在结构分析计算方面,我们采用了先进的结构分析软件,如SATWE、ETABS 等。
浅谈高层建筑剪力墙结构设计摘要本文从剪力墙结构的基本概念说起,就剪力墙结构设计方面进行浅要分析。
关键词剪力墙;墙体配筋;结构设计中图分类号 tu973.16 文献标识码 a 文章编号 1673-9671-(2013)012-0075-011 剪力墙的概念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,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,是用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构。
高层结构的建筑大量使用这种结构。
剪力墙截面有以下特点:墙肢长度和其厚度比要远远大于;承载力和平面外刚度都比较小;自身平面的承载力和刚度都比较大。
在剪力墙结构设计中,墙即要承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩,还要承受竖向压力。
墙体在弯矩、剪力和轴力的共同作用下,它受到的水平作用的时候就像悬臂深梁嵌固在基础的底部。
剪力墙在风荷载或者地震的作用下,一方面要满足其刚度要求,另一方面还要满足非弹性变形重复作用而出现的能量消耗、延性等要求,同时还要控制结构即使开裂也不会倒塌。
2 剪力墙的分类剪力墙因为孔洞的问题受力状况和特点都会不同,其变形状态和内力分布都会发生变化。
根据其开洞的情况可以分为实体墙、整体小开口剪力墙、双肢或多肢剪力墙、壁式框架等。
2.1 实体墙实体墙就不开洞或者开洞不超过墙的15%。
其受力特点和整体悬臂梁比较类似,墙肢法向应力呈线性分布,破坏形态和偏心受压柱相似。
整体高度上变形主要是弯曲型,无反弯点和突变。
2.2 整体小开口剪力墙整体小开口剪力墙是开洞仍然比较小但是洞口面积大于15%。
其受力性能可以按整体悬臂梁考虑,并且还要考虑墙肢的局部弯矩。
其弯矩图在整个墙肢高度上没有反弯点,而在连梁处发生突变。
2.3 双肢或多肢剪力墙双肢或多肢剪力墙是墙体开洞很大或者洞口成列布置。
其受力特点和整体小开口剪力墙比较类似。
受力特点与整体小开口墙相似。
2.4 壁式框架壁式框架是洞口尺寸很大,墙体肢线和连梁线这两的刚度差不多的墙。
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。
抗震设防烈度6、7度地区A级高度剪力墙结构设计要点一、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——6度、7度抗震时,分别为140、120m◇部分框支剪力墙——6度、7度抗震时,分别为120、100m◇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度抗震时,将本地区设防烈度提高一级后,应符合上述要求(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)◆结构的最大高宽比;◇6和7度抗震时,分别为6、5◆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:◇形状:平面长度不宜过长(图1),L/B宜符合表3.4.3的要求;平面突出部分的长度l、l/b宜符合表1的要求;建筑平面不宜采不宜过大、宽度b不宜过小(图1),l/Bmax用角部重叠或细腰形平面布置。
(图2)图1 建筑平面示意图2 角部重叠和细腰形平面示意◇扭转:1、在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;《高规》第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
注:当楼层的最大层间位移角不大于0.4/1000时,该楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移与该楼层平均值的比值可适当放松,但不应大于1.6。
2、结构扭转为主的第一自振周期Tt 与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,《高规》第10章所指的复杂高层建筑不应大于0.85。
◇楼板:1、当楼板平面比较狭长、有较大的凹入或开洞而使楼板有较大削弱时,应在设计中考虑楼板削弱产生的不利影响;2、有效楼板宽度不宜小于该层楼面宽度的50%;楼板开洞总面积不宜超过楼面面积的30%;3、在扣除凹入或开洞后,楼板在任一方向的最小净宽度不宜小于5m,且开洞后每一边的楼板净宽度不应小于2m。