框剪结构——结构设计经验之谈
- 格式:docx
- 大小:21.12 KB
- 文档页数:8
框-剪结构高层商住楼结构设计分析探讨李金平(吉首市规划建筑勘察设计院,湖南吉首 416000) 摘 要:本文结合工程实例,详细探讨了现代高层建筑框架-剪力墙结构设计的地基结构处理、地下室设计、和建筑上部结构设计的处理措施和受力验算,并对计算结果作了说明。
在此基础上,对建筑物整体受力进行了科学合理布置,达到了理想效果。
关键词:高层建筑;框剪结构;结构设计;荷载验算 中图分类号:T U973文献标识码:B文章编号:1672-4011(2009)04-0119-03图1 结构平面图1 工程概况湖南吉首某大厦是一幢办公、住宅、商业为一体的多功能的高层建筑,总建筑面积近7万m 2。
地下2层(局部3层),深1019m 。
裙房上3幢塔楼,1幢18层、2幢24层住宅楼,平面布置见图1。
各楼层主要功能如下:裙房地下3层均为停车库和设备用房,地下1层层高413m,地下二三层层高313m 。
2#、3#住宅楼地下1层为自行车库,层高413m (有1m 厚管道夹层),地下二三层为六级人防,层高313m 。
1#办公楼地下1层为停车库,层高413m,地下2层为设备用房,层高416m 。
地上1层为大堂,商业和部分管理用房,层高514m 。
二三层为商务、商业和部分管理用房,层高418m 。
5层(裙房屋面)为层顶花园和游泳池等用于休闲娱乐,层高610m 。
5层(裙房屋面)为屋顶花园和游泳池等用于休闲娱乐,层高610m 。
办公楼6层~18层为办公用房,层高314m 。
公寓楼6层~26层为高档商住楼,层高219m 。
本工程全部采用现浇钢筋混凝土结构。
2 基础结构处理方案分析与选择地质勘探表明,本场地地基稳定性较好,场地属Ⅱ类,上部为中软土,基岩为灰岩,基岩顶部埋深1317m ~2417m,强风化岩层厚度218m ~1018m,中风化岩层厚111m ~019m,微风化岩顶部埋深2016m ~3015m,岩层节理完整,胶结致密,坚硬,天然单轴抗压强度为2818MPa 。
结构设计经验谈——框剪结构框架-剪力墙结构,俗称为框剪结构。
主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。
墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
框剪结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
框剪结构的变形为剪弯型众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
一、水平荷载主要由剪力墙承受从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点,二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作,在水平作用下呈弯剪型位移曲线,层间变形趋于均匀,比纯框架结构侧移小,非结构性破坏轻,其中剪力墙为主要抗侧力构件,框架起到二级防线作用,比剪力墙体系延性好,布置灵活。
因此,框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。
但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远,当结构遭遇强烈地震时,剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服,在出铰部位刚度大幅降低,刚度沿竖向发生突变,在塑性铰区发生塑性转动,从而带动上部的墙体发生刚体位移,再加上弯曲变形,顶部侧移激增,给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。
而此刻结构的层间侧移角还远小于框架的弹性变形值,框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。
框剪结构设计一.框剪结构的特点1.框架—剪力墙结构,亦称框架—抗震墙结构,简称框剪结构。
它是框架结构和剪力墙结构组成的结构体系,既能为建筑使用提供较大的平面空间,又具有较大的抗侧力刚度。
框剪结构可应用于多种使用功能的高层房屋,如办公楼、饭店、公寓、住宅、教学楼、实验楼等等。
其组成形式一般有:(1)框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置;(2)在框架的若干跨内嵌入剪力墙(有边框剪力墙);(3)在单片抗侧力结构内连续布置框架和剪力墙;(4)上述两种或三种形式的混合。
2.框剪结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成。
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关系:均布荷载时倒三角形荷载时在一般剪力墙结构中,由于所有抗侧力结构都是剪力墙,在水平力作用下各道墙的侧向位移相类似,所以,楼层剪力在各道剪力墙之间是按其等效刚度EI eq 的比例进行分配。
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,在纯框架结构中,各榀框架的变形曲线类似,所以,楼层剪力墙是按框架柱的抗推刚度D值比例进行分配。
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,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须相同。
因此,框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈S形的弯剪型位移曲线。
图一.框剪结构变形特点3.框剪结构在水平力作用下,由于框架与剪力墙协同工作,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,而框架的变形则相对较小,所以,框架除负担水平力作用下的那部分剪力外,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,而框架中仍有相当数值的剪力。
什么是框剪结构[关于框剪结构设计的影响因素探析]框剪结构是一种常见的建筑结构形式,它由框架和剪力墙两部分组成。
框架是由柱、梁和连接节点构成的,承担主要的竖向荷载和水平荷载。
剪力墙则主要承担建筑的抗侧向荷载。
框剪结构的设计是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。
以下是几个常见的影响框剪结构设计的因素:1.建筑功能和用途:建筑的功能和用途将直接影响框剪结构的设计。
例如,如果建筑是一个住宅,那么可能需要考虑到振动和噪音的问题;如果是商业或办公建筑,那么可能需要考虑到柱间空间的要求。
2.地震和风荷载:框剪结构在地震和风荷载下的响应是设计的重要考虑因素。
地震和风荷载会对建筑施加水平荷载,对结构的稳定性和安全性有较大影响。
因此,设计时需要根据具体地区的地震和风荷载标准进行分析和计算。
3.结构材料和构造方式:结构材料的选择和构造方式对框剪结构的设计也有重要的影响。
常见的结构材料包括钢筋混凝土、钢结构和木结构等。
不同的材料和构造方式会影响结构的刚度、强度和稳定性等性能,设计者需要根据具体要求进行选择。
4.断面形状和尺寸:框剪结构的断面形状和尺寸直接决定了结构的强度和刚度。
设计时需要根据结构所受荷载和性能要求,选择适当的断面形状和尺寸,并进行合理布置。
5.工程造价和施工工艺:框剪结构的设计还需要考虑工程造价和施工工艺等因素。
设计者需要根据预算和实际情况,合理选择结构形式和材料,以确保设计的经济性和施工的可行性。
总之,框剪结构的设计受到多种因素的影响,需要综合考虑各个方面的因素,以实现设计的安全性、经济性和可行性。
在进行设计时,设计者需要进行合理的分析和计算,确保结构的稳定性和安全性,同时满足建筑的功能和用途要求。
框剪结构设计与施工浅析1.框剪结构设计1.1剪力墙承受水平荷载框剪结构集合了框架结构与剪力墙结构两者的优势,同时拥有了较大的设计空间与抗侧力性能,内部空间设计灵活。
从受力的特点来看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度与框架的侧向刚度相比要更强,因此通常情况下在水平荷载的作用下80%以上的水平荷载力都是由剪力墙来承担的。
所以,在框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框剪结构不单单框架布置结构灵活,同时还拥有良好的延性与高强刚度。
框剪结构是一种抗剪性能优良的结构体系,但是由于剪力墙与框架之间的层间位移角弹性极限值相差数据很大,因此当框剪结构遇到高等级地震的时候,剪力墙容易给与其相连的框架施加附加的剪力,而结构的层间侧移角与框架的弹性变形值还存在巨大的差异,框架无法充分发挥其水平抗力,剪力墙与框架之间的刚度比值出现改变,导致地震作用的重新分配,大大增强了框架的负担,降低了李逵昂家的延性。
1.2改善框剪结构抗震性能设计(1)提高剪力墙抗震性能将剪力墙设计成为四边都有梁柱的带边框墙,剪力墙的边框都可以组织其斜裂缝相邻发展,还能够在墙体遭到破坏后作为承重构件来代替剪力墙来承重,并且有一定的延性。
剪力墙的边框有足够的斜截面来承受剪承载力,以承担由于墙身裂纹对边框梁柱所引起的附加剪力。
对墙体的高宽比进行控制,必要的时候可以设置结构洞口或者结构竖缝,使得墙体便成为双肢墙或者多肢墙,降低刚度,以避免由于出现剪切破坏与底部墙体过早屈服。
(2)提高框架抗震性能強化框架的角柱部分,角柱是连接综合框架的重要枢纽,要全面提升框架的空间整体性就应该强化角柱的康健性能。
沿着周围框架平面以K形与X形支撑布置一定数量的钢筋砼抗剪墙板,可以显著改善框架的剪力滞后的情况。
提升框架的整体性能以及抗推强度,改善结构的整体侧移情况,尤其是对于减少层间的侧移来说十分有效。
然而这种方式下的延性会相对更差,因此可以在墙板上最薄弱的地方画上“十”字形的结构竖缝形成延性耗能墙板。
土木工程中的框剪结构设计框剪结构是土木工程中常用的一种结构形式,具有较高的刚度和稳定性,被广泛应用于建筑、桥梁和高架等工程中。
本文将探讨框剪结构的设计原理、应用范围以及一些设计上需要注意的问题。
一、框剪结构的设计原理框剪结构是由框架和剪力墙组成的结构形式。
框架是由柱、梁和节点连接而成的刚性框架,可以承受水平荷载的作用。
剪力墙则是通过墙体的剪切变形吸收和分散荷载的作用。
框架和剪力墙的结合形成了整体的框剪结构,使其具备了较高的承载能力和刚度。
框剪结构的设计原理主要是通过框架和剪力墙的合理布置以及节点的设计来实现。
框架的布置需要考虑荷载的传递路径和结构的整体稳定性,通常采用近似等刚度的布置方式。
剪力墙的位置和布置要根据结构的形状和受力情况进行合理选择,以保证整体结构的稳定性和抗震能力。
节点设计上,需要考虑节点的刚度和连接的可靠性,确保对框架和剪力墙的连接能够承受设计荷载,且具备一定的变形能力。
二、框剪结构的应用范围框剪结构因其良好的抗震性能和刚度而被广泛应用于土木工程中。
在建筑领域,适用于高层建筑、大跨度厂房和特殊形状建筑等。
在桥梁领域,适用于高速公路桥、特殊结构桥和大跨度桥等。
在高架领域,适用于城市快速交通路段、地铁、轻轨和铁路等。
框剪结构的应用范围广泛,不仅仅限于上述几个领域,还可以根据具体工程需求进行灵活的设计。
三、框剪结构设计的注意事项在框剪结构设计中,需要注意以下几个问题。
1. 考虑构造体的整体性能。
在框剪结构中,框架和剪力墙应该作为整体考虑,而不仅仅是独立的构件。
设计时需要综合考虑两者的相互作用,以实现结构的整体性能。
2. 考虑荷载的传递路径。
框剪结构中的荷载主要通过框架来传递,因此需要保证框架的刚度和连接的可靠性。
在节点处应采取合适的连接方式,避免节点的变形和破坏。
3. 考虑地震作用。
框剪结构在设计中的一个主要目标是抵御地震力的作用。
因此,需要根据具体的地震烈度和工程要求进行合理的抗震设计,以确保结构的安全性和可靠性。
建筑物框剪结构设计原理及实践建筑结构是建筑工程的基础和保证,建筑工程一旦建成后的结构是无法被改变的,因此在建筑设计中必须谨慎处理结构的问题。
在众多建筑结构中,框剪结构是一种常见的结构体系。
本文将详细探讨框剪结构的设计原理及实践。
一、概述框剪结构是指由框架结构和剪力墙组成的结构体系。
框剪结构将框架结构的线架形式与剪力墙的面架形式结合起来,充分利用了两种结构体系的优点,提高了整个结构的稳定性和承载力,是一种重要的抗震构造形式。
框剪结构在工程实践中应用非常广泛,既可以用于高层住宅和办公楼等建筑物,也可以用于大型公共建筑和工业厂房等建筑物。
框剪结构具有抗震、抗风、抗震动、刚度好、稳定性高等优点,被广泛地应用在工程建设中。
二、框剪结构的设计原理框剪结构的设计原理是通过合理的结构分析和结构设计,满足建筑物不同工况下的受力要求,使结构稳定可靠,具有良好的耐久性和安全性。
具体而言,框剪结构的设计原理包括以下三个方面:1.强度设计原理强度设计原理是指在框剪结构设计中,要满足建筑物在各种工况下的强度要求。
根据框剪结构的设计原理,需要采用合理的截面形式和材料,结合预应力设计等技术手段,保证建筑物的强度与承载能力。
2.稳定性设计原理稳定性设计原理是指在框剪结构设计中,要满足建筑物在各种工况下的稳定要求。
要通过合理的构造形式和结构布局,设计出满足承载要求的结构系统。
3.抗震设计原理抗震设计原理是指在框剪结构设计中,要满足建筑物在地震作用下的稳定要求。
要通过采用多种加强措施,如钢筋混凝土、钢结构、预应力技术等手段,提高框剪结构的抗震性能,确保该建筑在地震中的安全稳定性。
三、框剪结构的实践应用1.框剪结构在高层建筑物中的应用随着城市化发展的不断加快,高层建筑越来越成为城市建设的重要组成部分。
框剪结构因其在抗震方面的优势,在高层建筑物中应用越来越广泛。
高层建筑的框剪结构设计一般采用双向索杆模型进行分析,结构总体采用网格分析法,采用3D模拟技术,通过模拟计算来评估结构的受力状态。
浅析建筑工程中框剪结构设计首先介绍了框剪结构的特点,随后从框架柱设计、剪力墙的配筋设计两个方面进行了论述,最后探讨了框架结构设计中应注意的问题,对同类工程框剪结构设计具有一定的参考意义。
标签框剪结构;剪力墙;承载力1、框剪结构特点1.1 框剪结构受力特点框剪结构是在工程的实践经验中总结出来的,它是框架和剪力墙结构两种不同抗侧力结构组成的新的受力结构形式,在建筑工程中下部楼层剪力墙位移较小,使框架发生弯曲型曲线变形,剪力墙主要承受水平力,而对于上部楼层,剪力墙位移较大,有外侧趋势,框架有内收趋势,因此,上部楼层一般剪力较小,而框架则具有相当大的剪力,框架剪力墙结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
1.2 框剪结构设计及施工的特点随着我国建筑业设计水平不断提高,高层框剪结构在建筑设计中得到广泛的应用,为了满足人们对建筑物结构功能和观感条件的要求,通常在高层框剪结构中设计地下室与各主楼进行连接,主楼基础与地下室连接,其连接部分的基础之间设置后浇区,后浇区设计一般在主楼主体封顶后进行浇筑,根据高层框剪结构建筑设计的高度和层数不同,设计选用的钢材,主受力钢筋一般采用二级钢和三级钢,三级钢采用的较多,构造钢筋一般选用二级钢和一级钢,砼设计一般采用C50 、C40 、C35三个等级的砼,也有个别采用C55、C60等级的。
2、框架柱设计2.1 结构延性设计在进行框架柱设计时,为了满足抗震要求,钢筋砼结构必须有具有足够的承载力和刚度外,还必须具有良好的延性和耗能特性。
为了实现钢筋混凝土结构具有延性耗能的特点,在进行抗震设计时应满足一下条件:对于汇交在同一节点的上、下柱端截面在轴压作用下的受弯承载力之和应大于两侧梁截面受弯承载力之和,实现塑性铰先出现在梁端,推迟或避免柱端形成塑性铰;梁、柱的受剪承载力根据设计规范要求要大于受弯承载力对应的剪力,使剪力避免或推迟由剪力造成的破坏,实现延性弯曲破坏;两侧梁汇交于同一点达到的受弯承载力对应的核心区剪力要小于核心区的受剪承载力的大小;提高和加强柱根部以及角柱、框支柱等受力不利部位的承载力和抗震构造措施,推迟或避免其过早破坏。
建筑工程项目框剪结构设计相关探讨摘要:建筑设计师经常使用框架剪力墙结构,这种结构能够减少建筑物发生侧移的现象,大大增强建筑结构的整体质量。
建筑的框架剪力墙结构设计成了影响建筑的一个重要的因素,它的好坏将会直接影响建筑的抗震性及承载力。
本文将会着重对建筑结构设计中剪力墙结构设计优化措施进行分析。
关键词:剪力墙结构;建筑结构;设计引言随着经济建设的快速发展,城市人口不断增加,建筑用地资源非常紧张,在这种情况下,高层建筑以其大容积率得以在城市中快速发展起来。
高层建筑垂直高度较大,而且结构较为复杂,这就需要选择适宜的结构形式,来确保高层建筑的稳定性。
目前框剪结构不仅能够有效的确保使用空间的最大化,而且抗侧力刚度也较好,所以在当前高层建筑结构设计中得以广泛的应用。
在进行框剪结构设计过程中,需要对其设计进一步优化,确保建筑结构能够更好的满足建设可靠性的要求。
1建筑工程项目框剪结构设计要点1.1框架剪力墙结构布置在高层住宅的框架-剪力墙结构中,剪力墙与普通剪力墙结构相比存在一定的差异。
下部楼层中,剪力墙的位移较小,因此,可以拉着框架按照弯曲型曲线变形,由剪力墙承受大部分水平力;而在上部楼层,剪力墙的位移会越来越大,并且呈现出外侧的趋势,因此,框架趋于内收,拉着剪力墙按照剪切型曲线变形。
框架除了负担外负荷产生的水平力,还需要负担拉动剪力墙的附加水平力,而剪力墙不会承受任何的荷载水平力,还因为给框架一个附加水平力,而承受负剪力。
因此,在上部楼层,即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也会出现相当大的剪力。
作为主要的抗侧力构件,剪力墙在结构中的作用是非常巨大的,如果在设计时,仅仅在一个主轴方向布设剪力墙,很可能造成两个主轴方向抗侧刚度的巨大的差异,在没有设置剪力墙的主轴方向,会因为刚度不足,无法与另一个主轴方向相互协调,在振动作用下容易导致结构的扭转破坏。
因此,该工程设计中,在两个主轴方向都布置了剪力墙,形成了双向抗侧力体系,可以有效减少层间侧移。
什么是框剪结构[关于框剪结构设计的影响因素探析]关于框剪结构设计的影响因素探析框剪结构是最主要的抗侧力构件,拥有着极强刚度,通过优良的性质,从容满足我国当前对建筑抗震设计的要求,更好的为我国建筑行业的健康发展,保驾护航。
1框剪结构的概念设计在当前的建筑抗震设计过程中,从一定程度上来说,概念设计要远远重要于分析计算,由于建筑结构受力的繁琐复杂,而且目前科学技术对地震的认识还存在局限性,而且,施工安装以及材料的性能等差异,都会影响到结构抗震分析技术的精准性,使其结构计算结果和实际世界差异较大。
”抗震概念设计”是指通过抗震要求,尽可能的减少破坏程度从而对基础及地基进行选择,并且设计建筑平立面、结构等布置,注意抗震的薄弱环节,合理选择材料的延性,再通过合理的设计计算和结构的处理措施,从而设计出优良抗震能力的建筑。
在进行概念设计时,需要对多方面因素进行考虑,比如场地情况、梁柱截面、材料强度、地理位置以及剪力墙的布置位置等,都会对其进行影响,剪力墙是框架结构最主要的抗剪力构件,应用框架结构时,需要将其主轴方向均设置剪力墙,从而构成双向的抗剪力结构,尤其是当抗震强度较高时,防止发生单向布置,通过控制各种参数指标,从而对其进行全方位的概念设计。
2框剪结构的结构设计2、1布置剪力墙在进行框剪结构剪力墙的布置时,通常均匀布置与建筑四周,并且积极发挥抗扭性能。
一般来讲,假如平面的凹凸变化较大,那么该部分的结构能力也相对比较薄弱,通常在其凸出部分进行剪力墙的布设,对其抗剪能力予以加强,纵横的剪力墙应该尽可能的在一起连接,或者将其设置值具备边框的框剪剪力墙,并且形成T形、L形以及口字型,尽量将其结构刚心与建筑质心发生重叠,从而提高剪力墙的抗扭能力以及刚度,与此同时,还要遵从均匀、对称、连续以及周边的原则。
2、2控制刚度特征值一般来说,刚度特征值越小,则结构的刚度越强。
目前,框架结构是最主要的抵抗地震作用的结构,如果抗侧刚度条件较差,那么结构将难以适应变形需求,从而导致框架受力较高,梁柱的截面尺寸也相应变大,从而降低框剪结构的使用性能。
建筑框剪结构优化设计措施探讨摘要:本文将充分结合笔者研究,重点围绕于建筑框剪结构优化设计措施进行探讨,以期为推动它在建筑工程中更好地应用贡献自己绵薄之力。
关键词:建筑框剪结构;优化设计;措施一、建筑框剪结构基本设计1. 结构承重体系设计环境的差异对建筑的结构承重体系设计有很大的影响,所以应该根据建筑所在地的环境进行设计。
在实际的建筑结构承重设计中,应该充分的考虑到裙房部分荷载效应的产生,同时还要考虑主楼部分的竖向荷载效应以及在水平地震作用力下产生的荷载效应等。
所以,通常情况下建筑的裙房结构都是采用混凝土框架结构的形式,而建筑的主楼部分则采用的是框架—剪力墙承重结构体系。
主楼的抗侧力构件在是整个建筑结构的核心部分,剪力墙主要承担的是建设的水平荷载,而框架不仅要承则主建筑中的一部分水平荷载,还承担着绝大部分的竖向荷载。
为了可以有效的提高建筑主楼的抗扭能力,在进行建筑结构设计时应该重点关注剪力墙与楼梯主楼结构的相互位置,同时还要根据建筑结构设计的变形限值来进行建筑的综合匹配,例如:建筑的刚度、承载力以及延性等。
2. 建筑缝的处理设计建筑缝的处理设计主要是根据主楼与裙房间的连接部分来开展的。
建筑的主楼和裙房有着本质上的区别,所以在进行建筑缝的处理设计时,必须进行严格的防震缝设计和沉降缝设计。
防震缝设计的主要目的是为了可以避免主楼与裙房之间出现较大的缝隙,导致裙房的防水工作的难度加大。
虽然主楼与裙房有着本质上的差别,但是在进行结构设计时,还是应该将主楼和裙房当成一个整体来进行设计方案的设计计算。
主楼与裙房间的沉降缝设计,是主楼根据实际的需要,将主楼基础设计成桩基础,并且将裙房的基础设计成柱下条形基础,然后再调整好主楼与裙房间的不均匀差,这样才可以保证建筑缝处理设计的科学性和合理性。
二、建筑框剪结构优化设计的措施探讨众所周知,现代的高层建筑结构设计绝大部分都是采用钢筋混凝土框架—剪力墙结构,这样的建筑结构体系不仅有着非常高的灵活性,同时大大的提升了建筑的使用空间,使得建筑设计的质量变得更高,同时也保证了建筑结构的整体性能。
探索住宅框剪架结构技术的优势和劣势——个人总结住宅框剪架结构技术是一种被广泛应用于建筑领域的结构技术,随着建筑领域的发展,该技术不断得到改进和完善。
在实际运用中,住宅框剪架结构技术的优势和劣势都是比较明显的,本文将从多个角度探讨这一问题。
一、优势1、重量轻,强度高框剪结构给人的第一印象就是重量轻,强度高。
这是因为框架结构采用钢材、混凝土等高强度材料,使得其承载能力更强,承重能力比传统的砖混墙体更高。
由于轻质化的特性使得该技术可以有效地降低建筑结构自重,同时也能够有效的降低地震对建筑的影响。
2、施工周期短框剪结构的另一大优势就是施工周期短。
相比于传统的砖混建筑,框剪结构的建造速度更快,而且因为结构件的模块化设计,所以能够有效降低建筑不规范造成的难度。
3、钢材可回收利用框剪结构中使用的钢材为可回收利用的材料,这一特点就很有助于建筑材料的可持续发展。
当然,这一特点只是针对钢结构部分而言,其他未能回收的材料方面目前仍然需要不断努力。
4、塑性好,安全性高框剪结构采用了优质钢材,具有良好的模量、弹性和塑性,这样可以使得建筑在受到地震等特殊环境的不正常振动时,还能够有足够的变形能力。
同时,由于钢材的强度高,能够在建筑发生事故时承担更多的负荷,从而保证建筑的安全性。
二、劣势1、维护成本高虽然框剪结构具有较高的抗震性能,但其需要耐久性和防腐性良好的保护措施。
这些措施包括定期维护和加强桥梁连接处。
因此,对于繁忙的城市来说,这就很难做到,维护成本则较高。
2、建设技术要求高框剪结构的建造需要高技能的施工人员,这需要对施工人员进行精准的培训,并建立一套严格的标准化的施工流程。
同时,缺乏高速、高品质的制造工厂也是框剪结构建造的瓶颈问题,目前仍需要不断提高。
3、初始成本较高框剪结构相比于传统的砖混墙体要贵得多,初始建设成本也要高得多。
但是,由于它减少了对建筑的负荷,使得建筑的建设成本将在未来得到弥补,这也是该技术的另一种长期优势。
浅谈框剪结构的设计要点框剪结构作为一种空间灵活抗震效果好的结构体系也有其优缺点,在实际设计过程中应针对其受力变形等特点进行各方面的调节,以达到经济合理且不失其空间灵活的优点。
框架-剪力墙结构,俗称为框剪结构。
主要结构是框架,由梁柱构成,小部分是剪力墙。
墙体全部采用填充墙体,由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
由于框剪结构结合了框架结构和剪力墙结构两者的优点,既能为建筑平面提供较大的设计空间,又有较好的抗侧力性能,内部空间灵活,故倍受高层写字楼的青睐。
框剪结构也有其不足之处,因框架梁柱不如剪力墙刚度大,剪力墙容易吸引地震力,故剪力墙部分很难通过计算,须将剪力墙厚度增加到很大才能通个各方面计算,但是往往因为剪力墙的加厚而引起更加不均匀的地震力分配导致此部分剪力墙更加不利。
在变形方面,框架结构是剪切型,上部结构层间相对变形小,下部结构层间相对变形大;剪力墙结构是弯曲型,上部结构层间相对变形大,下部结构层间相对变形小;而框剪结构则是剪弯型,结合了两种结构共同变形协调作用,减小了层间相对位移比,使结构侧向刚度得到很好的提高。
在受力方面,由于剪力墙侧向刚度比框架侧向刚度大很多,且剪力墙在下部结构中侧向位移趋势小于框架,故剪力墙在一定程度上约束了框架结构的侧向变形,水平荷载主要由剪力墙承受;而在上部结构中,由于剪力墙侧向位移逐渐加大并有超出框架部分的趋势,故此时框架结构反而会承受一部分约束剪力墙侧向变形的附加力,因此,在上部结构中框架也承担了很大一部分的水平力。
这点从计算结果数据中可以明确地看到。
从竖向剪力分配来看,框架结构对剪力的控制部位一般在建筑的中部或者上部,而剪力墙的控制部位一般在建筑的底部。
综合两种结构的框剪结构,其最大的层间位移一般在(0.4~0.8)H范围内的楼层,以下是某框剪结构计算结果片段:=== 工况1 === X 方向地震作用下的楼层最大位移(见表1)X方向最大层间位移角:1/ 895.(第16层第1塔)结果显示最大层间位移角为16层,位于建筑的中间部分,与理论相符。
框剪结构设计探讨分析摘要:框剪结构由于具有广泛的适用性和良好的抗震性能,在我国的高层建筑中得到了大量应用。
本文通过框剪结构的受力特性对框剪结构进行分析探讨。
关键词:高层建筑, 框架--剪力墙,剪力墙数量, 结构设计Abstract: The frame structure has broad applicability and good seismic performance; there are a large number of applications in China’s high-rise buildings. Force characteristics of the frame structure analyzing and discussing the frame structure.Key words: high-rise buildings, frame - shear wall, shear number, structural design中图分类号: TU2文献标识码:A 文章编号:引言随着经济的发展。
现代都市的城市化建设得到长足发展.高层建筑在城市土地日益紧张的今天更是得到了投资者的青睐。
在高层建筑中, 剪力墙结构因其结构刚度大、空间整体性好, 在水平力作用下侧向变形小, 有利于避免设备管道与非结构构件的破坏, 因而得到了广泛的应用。
本文将着重探讨影响剪力墙用量的因素, 提出了如何确定剪力墙合理用量的建议, 可供设计中参考采用。
同时,讨论了在竖向荷载作用下框架--剪力墙结构的水平作用效应问题。
1、框架--剪力墙结构的受力特性框架结构的变形特性具有剪切型的特点,位移越往上增大越慢,呈内收形开口曲线, 其变形曲线为剪切型(见图1),在纯框架结构中,所有框架的变形曲线都是类似的,所以,水平力按各框架的抗推刚度 D 比例分配。
剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征,位移越往上增大越快, 呈外弯形开口曲线(见图2) 。
什么是框剪结构房屋框剪结构房屋是指采用框剪结构体系设计和施工的建筑物。
框剪结构是一种抗震构造,通过将水平力分担到各个方向的抗力支撑结构上,从而达到增强建筑物抗震性能的目的。
框剪结构房屋是一种非常常见的结构形式,尤其在高层建筑中更加广泛使用。
它由柱、梁和框架等构件组成,通过连接件将这些构件连接在一起,形成一个整体的结构体系。
在建筑物竖向方向,柱和梁的作用是承受并传递上部和自重荷载到地基中。
而在建筑物水平方向,框架结构则起到承载和分散水平力的作用。
框剪结构房屋的抗震性能优越,主要有以下几个方面的原因。
首先,框剪结构体系中,框架结构承担了大部分水平力的作用,使得整个建筑物具备较强的整体刚性,能够有效地抵抗地震引起的水平位移。
其次,框架结构中的框架连接方式采用连接件进行刚性连接,使得结构具备较好的抗拉、抗剪和抗扭性能,从而能够有效地抵抗地震引起的各种力和变形。
再次,框架结构中的柱和梁采用混凝土或钢材等高强度材料制成,具备较高的抗拉和抗压能力,能够有效地承受地震引起的荷载。
另外,框剪结构房屋还有一些特点和优点。
首先,框剪结构房屋的结构体系相对简单,易于设计和施工。
其次,框剪结构房屋的柱和梁等构件都是直线构件,便于制作和加工。
再次,框剪结构房屋的结构材料常用混凝土、钢材等,具备较好的耐久性和可靠性。
此外,框剪结构房屋的建筑布局和空间利用率较高,可以灵活规划和设计不同功能的房间。
然而,框剪结构房屋也存在一些不足之处。
首先,框剪结构房屋的构造和施工较为复杂,需要专业的设计和施工团队进行操作。
其次,框剪结构房屋由于需要较大的框架支撑,可能会对建筑物的室内空间布局造成一定的限制。
另外,框剪结构房屋在抗震设计和施工过程中,需要考虑地震引起的各种力和变形,使得工程成本较高。
总的来说,框剪结构房屋是一种抗震性能优越的建筑物结构形式。
它通过合理的构造设计和施工工艺,能够有效地抵抗地震引起的力和变形,保障建筑物的安全性。
尽管框剪结构房屋在设计和施工过程中存在一些难点和不足,但随着科学技术的不断发展,相信其综合性能和应用范围会越来越广泛。
框剪结构——结构设计经验之谈
框架-剪力墙结构由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
一、水平荷载主要由剪力墙承受
从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点,二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作,在水平作用下呈弯剪型位移曲线,层间变形趋于均匀,比纯框架结构侧移小,非结构性破坏轻,其中剪力墙为主要抗侧力构件,框架起到二级防线作用,比剪力墙体系延性好,布置灵活。
因此,框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。
但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相
差很远,当结构遭遇强烈地震时,剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服,在出铰部位刚度大幅降低,刚度沿竖向发生突变,在塑性铰区发生塑性转动,从而带动上部的墙体发生刚体位移,再加上弯曲变形,顶部侧移激增,给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。
而此刻结构的层间侧移角还远小于框架的弹性变形值,框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。
剪力墙和框架之间刚度比值的变化也会引起地震作用的重新分配,增加了框架的负担,使得框架的延性降低,无法有效地担当起二道防线的作用。
另外,框剪结构多用于 10~25 层左右的商住楼,根据工程设计实践,这一类层数的房屋自振周期大都在~,与某些地区的地震卓越周期较接近。
如1985年墨西哥太平洋岸的级地震,共有 164 幢 6~20 层的房屋倒塌,其中倒塌率最高是10~15 层的建筑, 5 层以下和 25 层以上的破坏较轻。
1975 年我国海城地震、而在1977 年罗马尼亚的弗兰恰地震(卓越周期 ?)中,倒塌最多的也是十几层的建筑物。
当楼层多于 14 层时,地震力的大小和破坏率都有一个明显的陡然增大的趋势。
因此,采取一些经济实用的方法来改善框剪结构的抗震性能,提高结构的可靠度就显得尤为必要。
结构控制理论为多种建 (构 )筑物的抗震设计提供了一条有效可行的新途径。
二、改善框剪结构抗震性能的有关措施
结构控制理论将结构的弹塑性分析与抗震相结合、抗震与消震相结合、能动控制与设计相结合,通过主动或被动的控制措施,调整结构的刚度、强度和质量分布,控制结构实现最佳耗能机构,以增大结构的延性和耗能能力,增强结构对地震作用下强迫变形的适应能力,使其满足抗震设防三水准要求。
抗震结构按两阶段设计,即在弹性阶段按强度控制,在弹塑性阶段按变形控制。
这样设计的结构,既有一定的强度,又具有较大的延性和耗能能力,能一定程度地适应强烈地震使结构产生的强迫变形。
三、提高剪力墙抗震性能
1、将剪力墙做成四周有梁柱的带边框墙。
边框(明框和暗框)可阻止斜裂缝向相邻发展,还可在墙板破坏后作承重构件代替墙板承重且有一定延性。
边框应具有足够的斜截面受剪承载力,以承担因墙身通裂对边框梁柱引起的附加剪力。
2、控制每肢墙的高宽比。
必要时可设结构洞口或结构竖缝使变成双肢墙或多肢墙,可控制裂缝和屈服部位出现在结构竖缝和洞口连梁处,形成耗能机构,同时使原剪力墙一分为二,刚度降低,避免发生剪切破坏和底部墙体过早屈服。
3、剪力墙的刚性连梁,其跨高比往往仅为 1 左右。
而试验表明:当连梁的跨高比为 5时,延性和耗能很好,连梁两端相对竖向位移的延性系数都在 8 以上,滞回曲线也相
当饱满;当跨高比降至 1 时,延性系数则降至 3 左右,滞回曲线严重捏扰,耗能很小,最后弯剪破坏。
因此,需要对它的组成和构造采取一定措施。
措施之一是在1/2梁高的中性面上留一水平通缝,在缝的上、下两侧各埋置钢板,钢板上开有椭圆形螺栓孔,用高强螺栓把两钢板连结。
在竖载、风载和小震下,高强螺栓把水平通缝分开的两部分连梁连结成整体工作,使连梁具有一定的"刚性"。
在大震作用时,两钢板发生相对滑动,原来跨高比为 1 的刚性连梁将被分成两根跨高比为 2 的小梁协同工作,试验表明, 这样可使延性系数由原来的 3 提高为
10 左右。
四、提高框架的抗震性能
1、加强框架的角柱。
角柱是连结纵横框架的枢纽,要增加框架的空间整体性,就要加强角柱的抗剪性能。
2、沿周圈框架平面按 K 形支撑和 X 形支撑布置一定数量的钢筋砼抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板,能有效克服框架的剪力滞后现象,显著提高框架的整体性和抗推刚度,减少结构的整体侧移,特别有利于减小层间侧移。
但这种结构的延性较差,因此,可以在墙板上开十字形结构竖缝使之出现薄弱部位,形成延性耗能墙板。
3、设置偏交斜撑等赘余杆件,用弯曲耗能代替轴变耗能,其中折曲撑由钢纤维砼杆制造,偏心连结支撑可用钢杆
或劲性钢筋砼杆组成。
在强烈地震作用下,一方面可利用这些赘余杆件的先期屈服和变形来耗散能量,另一方面当赘余杆件破坏或退出工作后,使得结构由一种稳定体系过渡到另一种稳定体系,引起结构自振周期的改变,以避开地震卓越周期的长时间持续作用所引起的共振效应。
五、采用新型复合材料节点
提高节点的强度和延性仅靠增加箍筋效果并不显著,而采用钢纤维砼和劲性砼梁柱节点效果较好。
由于劲性钢材或钢纤维与砼的共同工作,使得节点区砼的受力性能特别是剪切变形大大改善,延性和耗能能力显著提高,同时提高整体结构的抗震性能:1、实行机构控制,实现总体屈服机制。
在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰,对塑性铰发生的区域、顺序及塑性程度进行控制,使得结构在强震时能形成最佳耗能机构。
在水平作用下,使水平构件先于竖向构件屈服,最后竖向构件底部屈服。
2、使结构的刚度和承载力相匹配。
在框剪结构中,如剪力墙数量多、厚度大,刚度自然也大,但会导致结构自振周期减小,总水平地震作用增大;反之刚度小,地震力也变小。
所以,要根据建筑的重要性、装修等级和设防烈度来综合这一对矛盾,以确定出结构的侧移限值,从而定出抗震墙的数量、厚度,做到既安全又经济。
3、使结构的刚度和延性相匹配。
剪力墙和框架在刚度、弹性极限变形值和延性系数方面的差异使得框剪结构的
抗震性能大打折扣,造成各构件不能同步协调地发挥材料抗力而出现先后破坏被各个击破的情况,大大降低了结构中各构件的利用效率和整体的抗震可靠度。
所以,协调各抗侧力构件的刚度和延性相匹配是工程设计中的一条重要抗震设计原则。
六、剪力墙和框架同步工作的途径
为了能够使剪力墙和框架同步工作,可采用:带竖缝剪力墙。
竖缝剪力墙在水平力作用下所产生的侧移,不再是以墙体的剪切变形为主而是以并列柱的弯曲变形为主,原来墙面上的斜向裂缝被并列小柱上、下端的水平裂缝代替。
由于剪力墙的力学性能由剪切转变为弯曲,弹性极限侧移值加大,延性改善,弹塑性耗能增加,避免了普通抗震墙斜裂缝出现后的刚度严重退化。
采用较好的延性偏交支撑,主要构造是交叉直撑的交叉点处用拼接板、高强螺栓与阻尼材料组成,在小震时,叉点处提供足够的强度和刚度,像普通直撑那样工作。
在强震时,上撑与下撑 (或左撑与右撑 )之间可相对滑动,导致刚度大大下降,可提高剪力墙和框架之间的协同工作能力。
七、框剪结构的抗震设计与计算
在现行规范的抗震分析中采用协同工作计算法,即采用框架弹性刚度和剪力墙弹性刚度组成并联体结构模型,计算出结构弹性自振周期,按众值烈度计算弹性地震作用?F,并
将 F?按弹性刚度比值分配给框架和剪力墙。
该计算方法不能反映出因剪力墙开裂、刚度在局部发生突变而引起墙体转动给结构带来内力重分布,这样显然与实际情况有误差。
因此,有必要作调整。
八、框剪结构抗震计算的调整
1.在整体按弹性方法计算的基础上,允许个别构件、个别部位按弹塑性性质对刚度进行调整,也允许局部考虑塑性内力重分布进行计算。
2.据空间有限元程序分析结果:受拉墙肢刚度退化后,实际受压墙肢承受了 90%的总剪力而受拉墙肢仅承受了 10%,墙肢受剪严重不均匀。
为此对于一、二级抗震墙,受压墙肢的设计弯矩和剪力应乘以,而受拉墙肢可降低 10~20%。
3.加强连梁是改善墙肢应力分配不均的有效途径。
通过合理的结构布置,使连梁能够向各片墙肢传递更多轴向力,让各墙肢尽可能地平均分担重力而避免出现某墙肢全截面受拉的情况,从而也改善了墙肢承受剪力不均的状况。
九、框剪结构对连梁的设计要求
1、控制连梁端部的剪应力不大于 %,以保证连梁具有足够的截面和抗剪能力。
2、连梁的剪跨比不应小于,当剪跨比过小时可用水平缝将连梁分隔成两根等高连梁。
3、根据梁端实际抗弯配筋量并考虑钢筋超强效应的条件,使连梁的受剪承载力大于受弯承载力。
4.调整框架的剪力
(1)为了承受由于剪力墙开裂刚度降低而转移给框架的剪力,并保证框架作为二道防线应具备一定受剪承载力储备,在按剪力墙框架协同工作分析所分配的剪力基础上,再对框架剪力进行调整。
(2)空间有限元程序动力分析结果显示:框剪结构最大层间相对位移多发生在~之间,根据结构中框架的受力特点,对以上部分的框架适当提高抗剪承载力及延性。