(整理)剪力墙结构平面设计整理.
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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。
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。
NO1 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 0.7~1.7s,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 8.1 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。
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。
梁、柱、板、剪力墙的平面表示方法1 梁的平面表示方法1.1 平面注写方式系在梁平面布置图上,分别在不同编号的梁中各选一根梁,在其上注写梁的截面尺寸和配筋的具体数值。
平面注写包括集中标注和原位标注。
集中标注表达梁的通用数值,原位标注表达梁的特殊数值。
当集中标注中的某项数值不适用于梁的某部位时,则将该项数值用原位标注,使用时,原位标注取值优先。
1.2 截面注写方式系在梁平面布置图上,分别在不同编号的梁中各选择1根梁,用剖面号引出配筋图,并在其上注写梁的截面尺寸和配筋具体数值。
1.3 集中标注内容解释(1)梁编号在实际工程中可能遇到各种各样的梁,平法图集将梁归类如下,见表1-1。
例:KL2(2A)表示第2号框架梁,2跨,一端悬挑;L9(7B)表示第9号非框架梁,7跨,两端有悬挑。
(2)梁截面梁编号后面紧跟着是梁的截面,一般用“截面宽×截面高”表示,如:300×650表示梁的截面宽为300mm,截面高为650mm。
(3)箍筋的表示方法箍筋包括钢筋级别、直径、加密区与非加密区间距及肢数等内容。
例:Φ10@100/200(4),表示箍筋为一级钢筋,直径为Φ8,加密区间距为100,非加密区间距为200,均为四肢箍。
Φ8@100(4)/150(2),表示箍筋为一级钢筋,直径为Φ8,加密区间距为100,四肢箍;非加密区间距为150,两肢箍13Φ10@150/200(4),表示箍筋为一级钢筋,直径为Φ10;梁的两端各有13个四肢箍,间距为150;梁的中部间距为200,四肢箍。
18Φ12@150(4)/200(2),表示箍筋为一级钢筋,直径Φ12;梁两端各有18根四肢箍,间距为150;梁跨中部分,间距为200,双肢箍。
(4)梁上下通长筋和架立筋的表示方法1)如果只有上部通长筋,没有下部通长筋,则在集中标注只表示上部通长筋。
例:集中标注中2Φ25表示上部通长筋为两根二级钢筋,直径为25。
2)如果同时有上部通长筋和下部通长筋,用分号“;”隔开。
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。
”7.在村头有一截巨大的雷击木,直径十几米,此时主干上唯一的柳条已经在朝霞中掩去了莹光,变得普普通通了。
8.这些孩子都很活泼与好动,即便吃饭时也都不太老实,不少人抱着陶碗从自家出来,凑到了一起。
9.石村周围草木丰茂,猛兽众多,可守着大山,村人的食物相对来说却算不上丰盛,只是一些粗麦饼、野果以及孩子们碗中少量的肉食。
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。
(剪力墙)墙体结构平面设计
1.墙体施工图设计要求
1.1底部加强部位
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)规定:(1)底部加强部位的高度,应从地下室顶板算起;(2)建筑高度大于24m时,底部加强部位的高度可取底部两层和建筑总高度的1/10二者的较大值;(3)当结构计算嵌固端位于地下一层的地板或以下时,底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固端;(4)房屋高度不大于24m时,底部加强部位可取底部一层。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中的规定与《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)一致。
按照规范条文说明及SATWE使用说明的精神,对于有地下室的建筑,剪力墙的底部总加强范围应按计算所得的加强部位高度在往下延伸一层。
1.2剪力墙厚度
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),底部加强部位的墙厚,二级不应小于200mm且不宜小于层高或无支长度的1/16,无端柱或翼墙时,二级不宜小于层高或无支长度的1/12;非底部加强部位,抗震墙厚度二级不应小于160mm且不宜小于层高或无支长度的1/20;无端柱或翼墙时,厚度不宜小于层高或无支长度的1/16。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010),底部加强部位的墙厚,二级不应小于200mm,其它部位不应小于160mm;一字形独立剪力墙底部加强部位不应小于220mm,其它部位不应小于180mm。
高层剪力墙结构墙厚的确定应按《高层建筑混凝土结构技术规程》
(JGJ3-2010)附录D 进行墙体稳定验算;尚应满足剪力墙受剪截面限制条件、剪力墙正截面受压承载力要求以及剪力墙轴压比限值要求。
依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)、《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)要求,剪力墙常用厚度见表5.1.1汇总表:
1.3 角窗设置限制
建筑物角部是结构的关键性部位,抗震设计时,8度及8度以上设防区的高层建筑不宜在角部剪力墙上开设转角窗;必须设置时,应采取相应的技术措施:(1)宜提高角窗两侧墙肢的抗震等级,并按提高后的抗震等级满足轴压比限值的要求;(2)角窗两侧的墙肢应沿全高设置约束边缘构件;(3)抗震计算时应考虑扭转耦联影响;(4)转角窗房间的楼板宜适当加厚、配筋适当加强;(5)加强角窗窗台连梁的配件与构造;(6)角窗墙肢厚度不宜小于250mm 。
必要时,可于转角处板内设置连接两侧墙体的暗梁。
暗梁
角窗
剪力墙
剪力墙
1.4 剪力墙分布筋
12@200 6@400 10@200~12@200
6@400 10@200 6@400 8@200 6@600 8@150
6@600
2. 连梁施工图设计要求 2.1 剪力墙连梁高度
注意:跨高比小于5时按连梁设计,跨高比不小于5的连梁宜按框架梁设计;楼面次梁等截面较小的梁支承在连梁上时,次梁端部可按铰接处理,楼面梁不宜支承在剪力墙的连梁上。
2.2
2.3 连梁配筋
跨高比超过2.5的连梁,其最大配筋率限值可按一般框架梁采用,即不宜大于 2.5%;如不满足则应按实配钢筋进行连梁强剪弱弯的验算。
连梁在结构平面图中,编号应考虑连梁的位置、配筋的大小进行适当的归并;连梁应分层编号,各层同一位置编号尽量相同,表格如图所示:
2 12 2
14
2
16
2
18
2
20
416
(2/2)
418
(2/2)
420
(2/2)
422
(2/2)
425
(2/2) 剪力墙连梁箍筋一览表
8@100 8@100 10@100 12@100 14@100
注:箍筋计算输入时为旧Ⅰ级钢。
14 箍筋应慎用。
表5.2.6.3 剪力墙连梁箍筋一览表
8@100 8@100 10@100 12@100 14@100
注:箍筋计算输入时为新Ⅰ级钢。
14 箍筋应慎用。
3.墙柱设计
3.1边缘构件
抗震墙的墙肢两端应设置边缘构件,边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件两类。
边缘构件的设计要求详见《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.4.5条及《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)7.2.14~7.2.16条。
二级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比大于0.3时,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件,其它部位设置构件边缘构件;当二级剪力墙底层墙肢底截面的轴压比小于0.3时,底部加强部位及
其它部位均可设置构造边缘构件。
3.2墙柱配筋
在SATWE中,剪力墙配筋计算都是针对一个个直线墙段进行的,主筋都是按配置在直线墙段的两个端部,所以,SATWE在确定阴影区主筋的实际配筋面积时,将在规范要求的阴影区最小主筋量与相关剪力墙计算出的端部主筋量之间取大值即采用将分段直墙的暗柱配筋相加的方法,当计算值较大导致暗柱无法配筋时,可采用SATWE中“剪力墙组合配筋修改及验算”进行优化配筋。
在进行暗柱配筋时,应尽量使暗柱端部的4~6根钢筋承担设计值,如图:
《建筑抗震设计规范》
(GB50011-2010)6.4.6条规定抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时(高规为4倍),应按柱的有关要求进行设计,设计值只能由端部的两根钢筋承担,箍筋全高加密如图:
当墙体的水平筋无法伸入暗柱内时,相应的暗柱箍筋应不小于墙体水平筋,如图:
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)6.4.6条对矩形墙肢厚度不大于300mm时,箍筋应加大且全高加密,如图:
3.3约束边缘构件施工图绘制(TSSD软件)
3.4构造边缘构件施工图绘制
3.5墙柱平面表示
1)按上述绘制流程在结构平面上绘制阴影区,对应约束边缘构件还要标注阴影区以外的长度,此阴影区以外的长度要人工进行计算。
2)首先对结构标准层的暗柱进行编号,尽量考虑结构的受力特性,建筑的对称性等因素,编号的个数宜少不宜多;
3)将此标准层的暗柱编号向上向下复制至其它楼层,目的是尽量保证各层同一位置同一个编号,这点是暗柱编号的重要原则;对地下墙体、暗柱较为凌乱的情况可对个别不能保证上述原则的暗柱进行单独编号
4)生成暗柱后,将暗柱放入编制好的暗柱表内,暗柱表的编制原则为从左至右为暗柱编号增加的顺序,从下到上为楼层增加的顺序;同一编号不同楼层暗柱的偏置方向也应相同。
4.地下室外墙设计
4.1地下室外墙的分类及计算模型
地下室按其建筑功能可分为地下室外墙,窗井墙、窗井隔墙、地下框架结构的外挡土墙;按计算模型可分为连续梁型和板型,连续梁型主要用于地下框架结构的外挡土墙,主要是不使框架柱承受水平力。
4.2 地下室外墙荷载导算(使用lemon工具箱)
1)非人防荷载工况,正确输入各种参数,点选“考虑地下水压力”,分项系数取1.0
2)人防荷载工况,正确输入各种参数,点选“考虑地下水压力”及“考虑人防荷载”,恒载分项系数取1.2
4.3外墙结构计算、裂缝控制要求、计算简图
1)地下二层非人防工况,荷载导算后进入理正“单块矩形板”,边界条件为四边固支,按《荷载规范》恒载分项系数取1.35,活载分项系
数取1.4X0.7=0.98,按《北京地基规》外墙裂缝按0.4mm控制。
2)地下二层2)人防工况,荷载导算后进入理正人防“人防外墙”,边界条件为四边固支,不用输入分项系数,不需要裂缝控制条件
3)地下一层非人防工况,荷载导算后进入理正“单块矩形板”,边界条件为三边固支,上端简支,按《荷载规范》恒载分项系数取1.35,
活载分项系数取1.4X0.7=0.98,按《北京地基规》外墙裂缝按0.4mm 控制。
4)窗井墙非人防工况,荷载导算后进入理正“单块矩形板”,边界条件为三边固支,上端自由,按《荷载规范》恒载分项系数取1.35,活载分项系数取1.4X0.7=0.98,按《北京地基规》外墙裂缝按0.4mm控制。
5)窗井隔墙一般仅为构造配筋,但应按深梁(扶壁柱)校核窗井隔墙两端暗柱的配筋。
6)按连续梁型计算地下框架结构的外挡土墙时,取1m宽的板带即梁截面为1000X墙厚,进入理正“连续梁设计”,边界条件为左端固支,右端简支,按《荷载规范》恒载分项系数取1.35,活载分项系数取1.4X0.7=0.98,按《北京地基规》外墙裂缝按0.4mm控制,按计算结果实配墙体内外竖向筋,水平筋按构造处理,因按此算法,无法考虑墙体的抗剪问题,因此对于按连续梁型计算的地下室外墙,应按《混凝土规范》6.3.3条校核素混凝土的抗剪,剪力取固支端剪力的计算值,当不满足6.3.3条规定时,应采取加大混凝土强度等级或增加墙厚等措施。