框架剪力墙和框支剪力墙
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框架结构就是梁柱受力的体系,就是说完全由柱子来承受水平和竖向荷载; 框
架剪力墙结构就是在框架结构的基础上加入了部分剪力墙 ,使剪力墙和柱子共同
承受水平和竖向荷载,而且一般以剪力墙承受大部分水平力作用;框支剪力墙就是
下部是框架,通过转换层把剪力墙放在转换构件上的结构,一般都有部分剪力墙落地; 剪力墙结构就是存剪力墙受力,没有柱子(剪力墙暗柱不属于柱子,而是隶属于剪力墙的的结构; 筒体结构其实就是特殊的框架剪力墙结构, 一般是结构中间是一圈封闭的剪力墙,通过水平构件与外围的一圈柱子连接。
高层建筑工程的框支剪力墙结构浅析前言现如今,随着社会经济的快速发展以及城市化建设的不断加快,使得我国建筑工程取得不断发展。
在城市中,高层建筑工程越来越多,并且结构形式复杂、功能多样化。
在建筑结构中,框支剪力墙结构是当前应用较为广泛的结构形式。
基于此,下文对其要点进行探析一、框支剪力墙的类型框支剪力墙类型有很多种,下面就其分类进行简析:1)整截面墙。
整截面墙是不开洞或开洞面积不大于15%的整截面剪力墙。
其受力特点为整体悬臂墙,弯矩图既不突变也无反弯点。
其变形特点为弯曲型变形。
2)整体小开口墙。
整体小开口墙为开洞面积大于15%但仍较小的墙。
其受力特点为弯矩图在连系梁处发生突变,但在整个墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯点。
其变形特点为以弯曲型为主3)双肢墙及多肢墙。
双肢墙及多肢墙为开洞较大、洞口成列布置的墙。
其受力特点为与整体小开口墙相似。
其变形特点为以弯曲型为主。
4)壁式框支。
壁式框支为开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙。
其受力特点为弯矩图在楼层处有突变,在大多数楼层中都出现反弯点。
其变形特点为以剪切型为主。
二、转换层在建筑工程中的应用目前,建筑为了满足多方面的需要,一般具有多种功能,对其综合用途也提出了更高的要求。
从建筑的使用功能来看,通常在中上层设计小开间,而在下层部位设置大开间。
但从结构的布置角度来看,二者的情况却恰好相反,为了使建筑实现相应的功能,在布置方面就必须采用与常规相反的形式。
因此,强度较弱的框架柱往往布置在下层,上层则布置刚度较大的剪力墙。
这样一来,就必须要设置相应的转换机构来对两种不同的结构进行衔接,同时传递两者之间的内力,这就是转换层应发挥的的作用。
在上部剪力墙转换为下部建筑框架的过程中,转换层发挥了重要的作用,它可以为建筑物的底部创造出较大的内部自由空间。
在高层建筑中,转换层的位置决定着建筑的抗震能力,其位置宜低不宜高。
大量的工程实践证明,当转换层位置较高时,容易使框支剪力墙结构上下内力的传递路线发生突变,随之会产生较大的刚度变化。
第五章框架、剪力墙、框架-剪力墙结构的近似计算方法与设计概念5.1 计算基本假定1、基本假定(1)一片框架或一片剪力墙可以抵抗在本身平面内的侧向力,而在平面外的刚度很小,可以忽略。
因而整个结构可以划分成若干个平面结构共同抵抗与平面结构平行的侧向荷载,垂直于该方向的结构不参加力。
(2)楼板在其自身平面内刚度无限大,楼板平面外刚度很小,可以忽略。
因而在侧向力作用下,楼板可作剐体平移或转动,各个平面抗侧力结构之间通过楼板互相联系并协同工作。
¾弹性工作状态假定¾平面抗侧力结构和刚性楼板假定¾水平荷载的作用方向¾框架结构计算方法分类平面抗侧力结构和刚性楼板假定¾平面抗侧力结构假定¾(a)结构平面¾(b)y方向抗侧力结构¾(c)x方向抗侧力结构¾刚性楼板假定结构→构件→截面→材料2、框架结构计算方法分类框架计算方法精确法渐进法近似法位移法力法力矩分配法迭代法无剪力分配法分层法反弯点D 值法5.2 框架结构的近似计算方法5.2.1 竖向荷载下的近似计算——分层力矩分配法基本假定多层多跨框架在竖向荷载作用下,侧向位移比较小,计算时可忽略侧移的影响;本层横梁上竖向荷载对其他各层横梁内力的影响很小,计算时也可忽略,因此可将多层框架分解成一层一层的单层框架,分别进行计算。
分层法示意图计算要点¾分层方法:将多层框架分层,每层梁与上下柱构成的单层框架作为计算单元,柱远端假定为固端;¾各计算单元按弯矩分配法计算内力;¾分层计算所得的横梁的弯矩即为其最后的弯矩,每一柱(底层柱除外)属于上下两层,所以柱的弯矩为上下两层柱的弯矩叠加;¾因为分层计算时,假定上下柱的远端为固定端,而实际上是弹性支承,为了反映这个特点,减小误差,除底层柱外,其他层各柱的线刚度乘以折减系数0.9;楼层柱弯矩传递系数为1/3,底层柱为1/2;¾分层计算法所得的结果,在刚结点上诸弯矩可能不平衡,但误差也不致很大,如有需要,可对结点不平衡弯矩再进行一次分配。
剪力墙结构和框架结构的区别? 剪力墙分类?导读:本文介绍在房屋装修,主材选购的一些知识事项,如果觉得很不错,欢迎点评和分享。
随着近几年来自然灾害的频频发生,人们在购买房子的时候,对于房子的墙体结构也有了更高的要求,剪力墙结构和框架结构逐渐代替了传统的砖混结构,但是很多人对于剪力墙和框架墙的结构区别并不是的清楚,本文我们将为大家介绍:剪力墙结构和框架结构的区别? 剪力墙分类?剪力墙结构和框架结构的区别?1、受力体系不同:框架结构是利用梁、柱组成的纵、横两个方向的框架形成的结构体系,它同时承受竖向荷载和水平荷载。
而剪力墙体系是利用建筑物的墙体(内墙或外墙)做成剪力墙来抵抗水平力,同时它也承受垂直荷载,所以它既受剪力又受弯,所以称为剪力墙。
2、各自缺点:框架结构侧向刚度较小,当层数较多时,会产生较大的侧移,易引起非结构性构件(如隔墙、装饰等)破坏,而影响使用。
而剪力墙结构的间距小,结构建筑平面布置不灵活,不适用于大空间的公共建筑,另外结构自重也较大。
3、适应的建筑高度:框架结构在非地震区,一般不超过15层。
而剪力墙一般在30m高度范围内都适用。
4、各自优点:框架结构的主要优点是建筑平面布置灵活,可形成较大的建筑空间,建筑立面处理也比较方便。
而剪力墙结构的优点是侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小。
剪力墙分类?1、整体墙,整体墙是指没有门窗洞口或只有少量很小并可以忽略不计的洞口的墙体。
2、小开口整体墙,门窗洞口尺寸比整体墙要大一些,此时墙肢中已出现局部弯矩,这种墙称为小开口整体墙。
3、连肢墙,剪力墙上开有一列或多列洞口,且洞口尺寸相对较大,此时剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢,故称连肢墙。
4、框支剪力墙,当底层需要大空间时,采用框架结构支撑上部剪力墙,就形成框支剪力墙。
在地震区,不容许采用纯粹的框支剪力墙结构。
5、壁式框架,在连肢墙中,如果洞口开的再大一些,使得墙肢刚度较弱、连梁刚度相对较强时,剪力墙的受力特性已接近框架。
高层建筑的常见结构体系王轶杰11建筑2班2011331210224高层建筑常见结构体系有以下几种:纯框架体系、纯剪力墙体系、筒体体系、体系组合,其中体系组合又分以下几种:框支剪力墙体系、框架—剪力墙体系、框架—筒体体系、筒中筒体系、束筒体系。
纯框架体系:结构特点——整个结构的纵向和横向全部由框架单一构件组成的体系,框架既承担重力荷载,又承担水平荷载,在水平荷载作用下,该体系侧向刚度小、水平位移大。
适用范围——在高烈度地震区不宜采用,目前,主要用于10~12层左右的商场、办公楼等建筑。
实例分析:芝加哥百货公司大厦,采用的是框架结构,在平面布置上,通过合理的柱网分布,将平面布置灵活,而且提供了较大的内部空间,布置上受限制也就减少了。
纯剪力墙体系:结构特点——该体系中竖向承重结构全部由一系列横向和纵向的钢筋混凝土剪力墙所组成,剪力墙不仅承受重力荷载作用,而且还要承受风、地震等水平荷载的作用,该体系侧向刚度大、侧移小,属于刚性结构体系。
适用范围——理论上讲该体系可建造上百层的民用建筑,但从技术经济的角度来看,地震区的剪力墙体系一般控制在35层、总高110m为宜。
实例分析:广州白云宾馆,该建筑共33层,横向布置钢筋混凝土剪力墙,纵向走廊的两遍也为钢筋混凝土剪力墙,墙厚沿高度由下往上逐渐减小,混凝土强度等级也随高度而降低。
筒体体系:结构特点——由框架或剪力墙合成竖向井筒,并以各层楼板将井筒四壁相互连接起来,形成一个空间构件,可将受力构件集中,形成较大的室内空间。
适用范围——超高层建筑都用筒体结构。
实例分析:美洲银行中心,由密集立柱围合成的空腹式筒体,属于一个矩形内筒外框架,拥有筒体结构主要的特征,内部空间大,并且平面布局也能非常灵活。
体系组合中体系:框支剪力墙体系:结构特点——建筑上部采用剪力墙结构,下部分采用框架体系来满足建筑功能对空间使用的要求。
适用范围——适用于高层旅馆、高层综合楼实例分析:北京粮食公司高层商店住宅,在底层,则作为框支剪力墙,使标准层中间6道横向剪力墙不落地面做成框架,形成较大空间作为商店营业厅用。
大跨度结构其结构体系有很多种,如网架结构、索结构、薄壳结构、充气结构、应力膜皮结构、混凝土拱形桁架等,常用于展览馆、体育馆、飞机机库等。
一.网架结构网架结构为大跨度结构最常见的结构形式,因其为空间结构,故一般称为空间网架。
其杆件多采用钢管或型钢,现场安装。
常见的为平面桁架、四角锥体和三角形锥体组成,其节点形式可分为焊接钢板节点和焊接空心球节点两种。
二.索结构索结构是将桥梁中的悬索“移植”到房屋建筑中,可以说是土木工程中结构形式互通互用的典型范例。
三.薄壳结构薄壳结构常用的形状为圆顶、筒壳、折板、双曲扁壳和双曲抛物面壳等。
圆形圆顶结构是轴对称结构,在轴对称荷载作用下,将只产生两种力:径向力和环向力。
径向力为沿经线方向的力,因其要平衡垂直向下荷载,所以必定为压力。
环向力为沿纬线方向的力。
圆形屋顶在垂直荷载作用下,上部的圆顶部分将受压收缩,其直径将变小,而下部近支承部分直径将增大,即上部将产生环向压力,而下部将产生环向拉力,中间将有一截面,为环向压力向环向拉力转变的交界线,该处的环向力为0,该截面称为“过渡缝”。
悉尼歌剧院格拉加尼亚修道院教堂上页下页四.混凝土拱形桁架混凝土拱形桁架在以前的工程中应用较多,但因其自重较大,施工复杂,现已很少采用。
目前最大跨度的拱形桁架为贝尔格莱德的机库,为预应力混凝土桁架结构,跨度为135.8m。
日本姬路市中心体育馆五.充气结构充气结构又称充气薄膜结构,是在玻璃丝增强塑料薄膜或尼龙布罩内部充气形成一定的形状,作为建筑空间的覆盖物。
对角跨长200m,由室内地面至顶高6.07m的东京穹顶,是不用柱子,只依靠室内外气压差来制成的膜屋盖结构,也是在日本最初用于多功能全天候的体育场,约30,000平方米超大椭圆形屋顶,采用悬索加强的充气膜结构。
其双向各配置14根共28根钢索,在其上张拉着涂有特富龙的玻璃纤维布。
请看充气膜的充气过程:六.应力膜皮结构应力膜皮结构一般是用钢质薄板做成很多块各种板片单元焊接而成的空间结构。
框架-剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以,上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力。
框支剪力墙是指在框架剪力墙结构(在转换层的位置)上部布置剪力墙体系.部分剪力墙应落地.一般多用于下部要求大开间,上部住宅、酒店且房间内不能出现柱角的综合高层房屋。
框支-剪力墙结构抗震性能差,造价高,应尽量避免采用。
但它能满足现代建筑不同功能组合的需要,有时结构设计又不可避免此种结构型式,对此应采取措施积极改善其抗震性能,尽可能减少材料消耗,以降低工程造价。
剪力墙结构目录剪力墙结构(shearwall structure)是用钢筋混凝土墙板来控制结构的水平力,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,所以,购房户大可不必为其专业术语所蒙蔽。
剪力墙结构。
钢筋混凝土的墙体构成的承重体系。
剪力墙结构指的是竖向的钢筋凝土墙板,水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上,这样构成的一个体系,叫剪力墙结构。
为什么叫剪力墙结构,其实楼越高,风荷载对它的推动越大,那么风的推动叫水平方向的推动,如房子,下面的是有约束的,上面的风一吹应该产生一定的摇摆的浮动,摇摆的浮动限制的非常小,靠竖向墙板去抵抗,风吹过来,板对它有一个对顶的力,使得楼不产生摇摆或者是产生摇摆的浮度特别小,在结构允许的范围之内,比如:风从一面来,那么板有一个相当的力与它顶着,沿着整个竖向墙板的高度上相当于一对的力,正好像一种剪切,相当于用剪子剪楼而且剪楼的力越往下剪力越大,因此,把这样的墙板叫剪力墙板,也说明竖向的墙板不仅仅承重竖向的力还应该承担水平方向的风荷载,包括水平方向的地震力和风对它的一个推动。
高层建筑的四大结构体系目前国内高层建筑的四大结构体系:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构和筒体结构。
一、框架结构体系:框架结构体系是由楼板、梁、柱及基础四种承重构件组成。
由梁、柱、基础构成平面框架,它是主要承重结构,各平面框架再由连系梁连系起来,即形成一个空间结构体系,它是高层建筑中常用的结构形式之一。
一般用于钢结构和钢筋混凝土结构中,由梁和柱通过节点构成承载结构,框架形成可灵活布置的建筑空间,使用较方便。
钢筋混凝土框架按施工方法的不同。
又可分为:①梁、板、柱全部现场浇筑的全现浇框架;②楼板预制,梁、柱现场浇筑的部分现浇框架;③梁、板预制,柱现场浇筑的半装配式框架;④梁、板、柱全部预制的全装配式框架。
优点:建筑平面布置灵活,能获得大空间,建筑立面也容易处理,结构自重轻,计算理论也比较成熟,在一定高度范围内造价较低。
缺点:框架结构本身柔性较大,抗侧力能力较差,在风荷载作用下会产生较大的水平位移,在地震荷载作用下,非结构构件破坏比较严重。
适用范围:框架结构的合理层数一般是6到15层,最经济的层数是10层左右。
由于框架结构能提供较大的建筑空间,平面布置灵活,可适合多种工艺与使用的要求,已广泛应用于办公、住宅、商店、医院、旅馆、学校及多层工业厂房和仓库中。
二、剪力墙结构体系在高层建筑中为了提高房屋结构的抗侧力刚度,在其中设置的钢筋混凝土墙体称为“剪力墙”,剪力墙的主要作用在于提高整个房屋的抗剪强度和刚度,墙体同时也作为维护及房间分隔构件。
优点:由钢筋混凝土墙体承受全部水平和竖向荷载,剪力墙沿横向纵向正交布置或沿多轴线斜交布置,它刚度大,空间整体性好,用钢量省。
历史地震中,剪力墙结构表现了良好的抗震性能,震害较少发生,而且程度也较轻微,在住宅和旅馆客房中采用剪力墙结构可以较好地适应墙体较多、房间面积不太大的特点,而且可以使房间不露梁柱,整齐美观。
缺点:剪力墙结构墙体较多,不容易布置面积较大的房间,为了满足旅馆布置门厅、餐厅、会议室等大面积公共用房的要求,以及在住宅楼底层布置商店和公共设施的要求,可以将部分底层或部分层取消剪力墙代之以框架,形成框支剪力墙结构。
结构施工图审查要点剪力墙、框架剪力墙篇一、剪力墙结构《混凝土结构设计规范》GB50010-2010(2015年版)11.7.10对于一、二级抗震等级的连梁,当跨高比不大于2.5时,除普通箍筋外宜另配置斜向交叉钢筋,其截面限制条件及斜截面受剪承载力可按下列规定计算:1当洞口连梁截面宽度不小于250mm时,可采用交叉斜筋配筋(图略),其截面限制条件及斜截面受剪承载力应符合下列规定:2当连梁截面宽度不小于400mm时,可采用集中对角斜筋配筋(图略)或对角暗撑配筋(图略),其截面限制条件及斜截面受剪承载力应符合下列规定:D受剪截面应符合式(1L7.10-1)的要求。
2)斜截面受剪承载力应符合下列要求:(11.7.10-4)11.7.11剪力墙及筒体洞口连梁的纵向钢筋、斜筋及箍筋的构造应符合下列要求:1连梁沿上、下边缘单侧纵向钢筋的最小配筋率不应小于0.15%,且配筋不宜少于2Φ12;交叉斜筋配筋连梁单向对角斜筋不宜少于2Φ12,单组折线筋的截面面积可取为单向对角斜筋截面面积的一半,且直径不宜小于12mm;集中对角斜筋配筋连梁和对角暗撑连梁中每组对角斜筋应至少由4根直径不小于14mm的钢筋组成。
2交叉斜筋配筋连梁的对角斜筋在梁端部位应设置不少于3根拉筋,拉筋的间距不应大于连梁宽度和200mm的较小值,直径不应小于6mm;集中对角斜筋配筋连梁应在梁截面内沿水平方向及竖直方向设置双向拉筋,拉筋应勾住外侧纵向钢筋,间距不应大于200mm,直径不应小于8mm;对角暗撑配筋连梁中暗撑箍筋的外缘沿梁截面宽度方向不宜小于梁宽的一半,另一方向不宜小于梁宽的1/5;对角暗撑约束箍筋的间距不宜大于暗撑钢筋直径的6倍,当计算间距小于100mm时可取100mm,箍筋肢距不应大于350mm o 除集中对角斜筋配筋连梁以外,其余连梁的水平钢筋及箍筋形成的钢筋网之间应采用拉筋拉结,拉筋直径不宜小于6mm,间距不宜大于400mm o3沿连梁全长箍筋的构造宜按本规范第11.3.6条和第11.3.8条框架梁梁端加密区箍筋的构造要求采用;对角暗撑配筋连梁沿连梁全长箍筋的间距可按本规范表11.3.6-2中规定值的两倍取用。
框架-剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以,上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力。
框支剪力墙是指在框架剪力墙结构(在转换层的位置)上部布置剪力墙体系.部分剪力墙应落地.一般多用于下部要求大开间,上部住宅、酒店且房间内不能出现柱角的综合高层房屋。
框支-剪力墙结构抗震性能差,造价高,应尽量避免采用。
但它能满足现代建筑不同功能组合的需要,有时结构设计又不可避免此种结构型式,对此应采取措施积极改善其抗震性能,尽可能减少材料消耗,以降低工程造价。
剪力墙结构目录剪力墙结构(shearwall structure)是用钢筋混凝土墙板来控制结构的水平力,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,所以,购房户大可不必为其专业术语所蒙蔽。
剪力墙结构。
钢筋混凝土的墙体构成的承重体系。
剪力墙结构指的是竖向的钢筋凝土墙板,水平方向仍然是钢筋混凝土的大楼板搭载墙上,这样构成的一个体系,叫剪力墙结构。
为什么叫剪力墙结构,其实楼越高,风荷载对它的推动越大,那么风的推动叫水平方向的推动,如房子,下面的是有约束的,上面的风一吹应该产生一定的摇摆的浮动,摇摆的浮动限制的非常小,靠竖向墙板去抵抗,风吹过来,板对它有一个对顶的力,使得楼不产生摇摆或者是产生摇摆的浮度特别小,在结构允许的范围之内,比如:风从一面来,那么板有一个相当的力与它顶着,沿着整个竖向墙板的高度上相当于一对的力,正好像一种剪切,相当于用剪子剪楼而且剪楼的力越往下剪力越大,因此,把这样的墙板叫剪力墙板,也说明竖向的墙板不仅仅承重竖向的力还应该承担水平方向的风荷载,包括水平方向的地震力和风对它的一个推动。
框架-剪力墙结构适用范围
1.框架-剪力墙结构。
是由框架与剪力墙组合而成的结构体系,适用于需要有局部大空间的建筑,这时在局部大空间部分采用框架结构,同时又可用剪力墙来提高建筑物的抗震能力,从而满足高层建筑的要求。
抗震墙竖向、横向分布钢筋的配筋,应符合下列要求:
1 一、二、三级抗震墙的竖向和横向分布钢筋最小配筋率均不应小于0.25%;四级抗震墙不应小于0.20%;钢筋间距不应大于300mm,直径不应小于8mm。
2 部分框支抗震墙结构的抗震墙底部加强部位,纵向及横向分布钢筋配筋率均不应小于0.3%,钢筋间距不应大于200mm。
[4]
2.普通剪力墙结构。
全部由剪力墙组成的结构体系。
3.框支剪力墙结构。
当剪力墙结构的底部需要有大空间,剪力墙无法全部落地时,就需要采用底部框支剪力墙的框支剪力墙结构。
[3]。
框支剪力墙结构的设计要点框支剪力墙结构是指:当有的高层建筑为了满足多功能、综合用途的需要,在竖向,顶部楼层作为住宅、旅馆;中部楼层作为办公用房;下部楼层作为商店;餐馆、文化娱乐设施。
不同用途的楼层,需要大小不同的开间,从而采用不同的结构形式。
上部楼层采用剪力墙结构以满足住宅和旅馆的要求;中部办公楼用房则需要中、小室内空间同时存在,则宜采用框架—剪力墙结构来满足其要求;底部作为商店等用房则需要有尽量大的空间,则宜加大柱网,尽量减少墙体。
上述要求与结构的合理布置正好相反,以高层建筑的受力规律,下部楼层受力很大,上部楼层的受力相对要小得多,正常的结构布置应当是下部刚度要大,墙体应多,柱网应密,到上部逐渐减少墙、柱、扩大轴线间距.二者正好矛盾。
为了解决上述矛盾,就出现了底层大空间的框支剪力墙结构。
框支剪力墙结构由于底部与上部结构的刚度产生突变。
故在所发生的地震中,其破坏都较严重,抗震性能较差,故在设计中要特别加以注意,设计中要考虑两个关键问题:(1)保证大空间有充分的刚度,防止竖向的刚度过于悬殊:(2)加强转换层的刚度与承载力,保证转换层可以将上层剪力可靠地传递到落地墙上去。
一、主要构件1. 楼盖构件:板和梁。
2. 转换层以上的抗震墙及落地抗震墙。
3. 作为不落地抗震墙的转换构件.一般为框架梁、柱形成框支抗震墙4. 转换层楼板,即转换层楼盖。
二、结构布置的基本要求1.在高层建筑结构的底部,当上部楼层有部分竖向构件(抗震墙、框架柱)不能直接连续贯通落地时,应设置结构转换层,在结构转换层布置转换层结构构件。
转换结构的构件可采用梁、桁架、空腹桁架、箱形结构、斜撑等;非抗震设计和6度抗震设计时可采用厚板,7、8度抗震设计的地下室的转换构件可采用厚板。
2.底部部分框支剪力墙高层建筑结构在地面以上的框支层的层数,8度时不宜超过3层,7度时不宜超过5层,6度时其层数可适当增加;底部带转换层的框架一核心筒结构和外筒为密柱框架的筒中筒结构,其转换层位置可适当提高。
1、框支剪力墙受力有何特点?框支剪力墙是底部为框架、上部为剪力墙,剪力墙由底部框架支承的结构(图1所示)(1)框支剪力墙(2)框支剪力墙破坏图形(一)(2)框支剪力墙破坏图形(二)框支剪力墙由于底部可以形成大的使用空间,因此,它特别适合于底部为商店、餐馆、车库和上部为住宅、旅馆、办公室的高层建筑。
但是,这种结构上部刚度大,下部刚度小,抗侧刚度在底部楼盖处发生突变。
我们曾经对这种结构进行过低周反复荷载试验,结果表明(图2),其抗水平荷载性能较差,破坏一般出现在支承框架的顶节点和框架柱的底部截面。
当框支柱的轴压比较大时,结构破坏带有突然性。
因此,对于有抗震设防要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抗震能力,在进行结构平面布置时,可以将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成落地剪力墙与框支剪力墙协同工作的受力体系。
框支剪力墙在竖向均布荷载作用下的墙体应力分布,如图3所示。
(3)框支剪力墙在竖向均布荷载作用下墙体应力分布2、怎样防止剪力墙平面外变形过大和承载力不足?剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大,而平面外刚度及承载力都相对很小。
防止剪力墙平面外变形过大和承载力不足的措施有:(1)控制剪力墙平面外弯矩特别要控制楼面大梁与剪力墙墙肢平面垂直相交或斜向相交时,较大的梁端弯矩对墙平面外的不利影响。
梁高大于2倍墙厚时,梁端弯矩对墙平面外的安全不利。
(2)加强剪力墙平面外刚度和承载力的措施可采用以下措施加强剪力墙平面外刚度和承载力:1)沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙,抵抗该墙肢平面外弯矩;2)当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时,宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。
扶壁柱宜按计算确定截面及配筋;3)当不能设置扶壁柱时,应在墙与梁相交处设置暗柱,并宜按计算确定配筋;4)必要时,剪力墙内可设置型钢。
梁墙相交时的措施(a)加墙;(b)加挟壁柱;(c)加暗柱;(d)加型钢3、其他措施及有关规定除了加强剪力墙平面外的抗弯刚度和承载力以外,还可采取减小梁端弯矩的措施。
建筑结构设计:框支剪力墙和框架剪力墙有
什么区别?
框架剪力墙就是以框架和剪力墙共同承担水平和竖向荷载的一种结构体系。
这是从结构整体角度来划分的。
框支剪力墙指的是结构中的局部,部分剪力墙因建筑要求不能落地,直接落在下层框架梁上,再由框架梁将荷载传至框架柱上,这样的梁就叫框支梁,柱就叫框支柱,上面的墙就叫框支剪力墙。
这是一个局部的概念,因为结构中一般只有部分剪力墙会是框支剪力墙,大部分剪力墙一般都会落地的。
1。
框架剪力墙和框支剪力墙,还有纯剪力墙结构、框架结构,这些都是设计上为了表现不同的建筑形式而灵活采用的结构。
一般来说,是由于抗侧向力的不同而采用不同的形式,抗侧向力由大到小一般为剪力墙结构、框支剪力墙、框架剪力墙、框架结构。
从另一方面来说,即从房间分割的灵活布置方面,框架结构更灵活,而剪力墙结构不好分割房间,框架剪力墙和框支剪力墙正处于两者之间。
框支剪力墙就是为了利用下部几层的空间,能够灵活分割,或者是采用大空间,而采用框架的形式,然后采用转换层将框架结构转换成剪力墙结构,以使建筑能够抵抗水平侧向力,从而突破高度的限制;而框架剪力墙从下到上都是框架和剪力墙两种形式的结合,一般是利用电梯井或楼梯井作为剪力墙,外部采用框架形式。
如果再变换一下,外墙也采用剪力墙的形式,就成了筒体结构了。
框架结构:以混凝土梁柱组成的框架来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
剪力墙结构:以混凝土剪力墙来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
框架-剪力墙结构:以混凝土梁柱组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
框架-核心筒结构:以内部设置混凝土筒体,外围周圈设置框架,来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
(筒体其实是剪力墙的一种特殊形式)筒中筒结构:以内部外部设置双重混凝土筒体,来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
板柱-剪力墙结构:以混凝土柱和楼板(即无梁楼盖体系)组成的框架及剪力墙共同工作来作为抗侧力体系并承担竖向荷载的结构。
部分框支剪力墙结构:剪力墙结构的一种。
其中部分剪力墙不落地,通过转换梁(也叫框支梁)把荷载传至框支柱(框架柱的一种特殊形式)。
“汶川5.12”地震灾后重建之建筑物结构形式浅析 2009年9月(上)89期犹爽黄明恨邓正清李天和 (四川大学水电学院)“汶川5.12·特大地震造成了灾区相当一部分建筑物的破坏与倒塌。
为了避免重建的建筑物在再次遭受地震时不至因建筑物结构形式设计不合理等种种原因而遭受严重破坏,对重建建筑物的结构型式等方面进行相关的探究和改进是很有必要的。
本文作者团队在地震之后先后到过映秀、都江堰、虹口、彭州等地震灾区进行了实地考察,通过总结分析,就灾区灾后重建建筑物结构型式的选择提出一些参考性的建议。
1、砖混结构砖混结构是本次检测中遇到最多的结构形式,建造的时间跨度也很长,从70年代一直到21世纪,故震害的差别也较大。
砖混结构很多墙体是承重结构、地震时能抗剪,所以具有很高的抗剪刚度,且水平圈梁和构造柱相连形成钢筋骨架结构,具有很好的整体性,抗震性能很好,此次地震中该结构形式的建筑物受到的破坏都不是特别严重。
但此次地震中还是发现了一些因为刚度不匹配等原因而致使房屋遭受破坏的实例,应当引起注意。
“六层楼”位于映秀镇西北端,地震烈度Ⅺ度。
该楼是刚刚封顶的六层砖混结构楼房,其底层是商铺,其纵向与断裂带基本垂直。
该楼的地基、建材和施工都没问题,其破坏的特征是二层完全被剪坏,底层和三楼以上的部分都没明显的破坏,三楼和一楼的纵向错位为120mm 左右。
2、框剪结构框剪结构又称为框架—剪力墙结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,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体现这种结构的优越性能的典型例子是彭州市的白鹿中学勤学楼,勤学楼共有三层,每层5间教室,纵向每隔三米左右设钢筋混凝土立柱,立柱与圈梁、横梁相连,纵横墙为砖砌剪力墙,现浇板。
属于框架剪力结构。
大楼离断裂带3-5m,位于上盘,地震时地面隆起3m以上,地震烈度Ⅺ度以上,但大楼几乎看不到任何破坏。
说明这种结构形式的抗震性能相当好,宜在重建中得到推广。
3、不完全砖混结构不完全砖混结构的一种结构形式是在设计时只设了水平圈粱,而没有构造立柱。
这种结构的特点是没有形成完整的钢筋混凝土固架结构,所以整体性不强,抗震能力差。
新建小学教学楼就是这样的例子。
新建小学教学楼离震中24km,烈度VII-VIII度.其结构为不完全砖混结构,四层,只设了水平圈梁,且与楼梯间框架结构相连,没有构造立柱,整体性不强。
地震后该楼在20秒之内完全垮塌。
结构形式相同的聚源中学同样出现了类似的破坏,虹口乡里很多没有构造柱的不完全砖混结构也受到严重破坏。
(建筑设计不合格—孩他爸注)说明这种形式的抗震性能很差,重建时不宜采用这种形式。
不完全砖混结构的另一种结构形式是底层因为开商铺需要而采用框架结构,二层以上为住宿房需要而采用砖混结构。
这种结构破坏的典型例子是映秀发电总厂的物资大楼。
该楼为四层框架结构,现浇整体楼板。
震损破坏特征是大楼底层正面柱顶偏移30到50厘米,柱顶结点全部被压缩破坏。
破坏的原因是上层为砖混结构,重量大,而底层只设框架立柱,没有纵横剪力墙,抗剪刚度小,出现了头重脚轻的情况,地震来时就很容易坍塌。
所以这种结构形式不宜在重建中大力推广。
4、结论及建议:通过对灾区部分房屋的震损情况的实地考察和分析总结可知砖混结构建筑物的抗震性能良好,宜在灾后重建中重点推广。
现提出以下几点建议:(1)在多层砖混结构建筑物中的适当部位设置钢筋混凝土构造柱,并与圈梁连接使之共同工作,可以增加房屋的延性,提高房屋的抗侧力能力,防止或者延缓房屋在地震作用下发生突然倒塌,或者减轻房屋的破坏程度。
(3)不完全砖混结构只设了水平圈梁,而没有构造立柱,没有形成完整的钢筋混凝土骨架结构,所以整体性不强,抗震能力差,在灾后重建中应尽量避免建造这种结构形式的建筑物。
(4)框剪结构的建筑物抗震性能很好,在灾后重建中在条件允许的情况下可大力推行,但应注意增大梁柱截面或在节点处进行改进以增大其抗震性能。
汶川地震中学校建筑震害研究四川大学学报第41卷第3期2009年5月李碧雄1,2,雷涛1,邓建辉2,王哲1,王清远1(四川大学建筑与环境学院)摘要:对汶川8 O级特大地震导致大量教学楼严重破坏或完全坍塌进行了广泛调研,分析了砖木结构、砖混结构和框架结构教学楼的震害特征和震害原因。
分析结果表明,传统的砖木结构和砖混结构缺乏必要的整体连接措施;建筑体型不对称加剧了地震中建筑的倾倒。
建议高烈度地区的框架结构教学楼应重视剪力墙的设置,砌体结构的窗间墙采用组合砌体:合理的建筑平面布局方案是提高教学楼抗震能力的重要途径,并重视对建筑质量的全过程控制。
四川汶川8 O级地震。
地震中为数众多的学校建筑的严重破坏或倒塌造成了大量的师生伤亡,整个社会为之震惊。
地震发生后,来自世界各地的建筑抗震工作者对学校建筑,尤其是教学楼的倒塌原因极为关注,四川大学组织了相关专业人员和国外专家奔赴受灾地区进行了广泛的调研和深入的讨论。
文中介绍的受灾学校建筑主要处于以下乡镇:汶川县映秀镇,烈度为Ⅺ度;彭州市通济镇,烈度为Ⅷ一Ⅸ度;彭州市白鹿镇,烈度为Ⅸ一X;绵竹市汉旺镇,烈度为Ⅸ~Ⅺ。
总体而言,在地震烈度越高的地区,学校建筑破坏越严重。
但是也有一些让老百姓不能理解和接受的现象,在地震烈度不是特别离的某些地区,绝大部分建筑能不倒塌的情况下,学校建筑发生坍塌,造成了大量的学生伤亡。
相反,也有一些位于高烈度地区的学校建筑.在大震中能屹立不倒,使成千上万的学生和教师幸免于难。
此次地震灾区的教学楼采用的结构型式有多种,如钢筋混凝土的框架结构、无构造柱和罔梁的砌体结构、有构造柱和圈粱的砌体结构、以及传统的砖术结构。
林树枝、韩军、周铁钢、王亚勇、李建中、赵西安等认为.作者深入灾区累积3个多月的调研也表明,按现行抗震规范设计的各类建筑均表现出良好的抗震性能。
(四川官方坚称,抗震规范有错,至使房屋倒塌,但四川官场无错。
权威专业论文与四川官方立场对立—孩他爸注)与住宅建筑相比,由于学校建筑墙体的数量较少,建筑物的质量较轻,地震作用相对较小。
从学校建筑自身的建筑和结构特点出发,分析5.12汶川地震巾学校建筑的破坏特征,研究其破坏特征与结构型式、结构构造特点之问的关系,总结成功的经验,汲取失败的教训,从震害中提炼出提高教学楼抗震能力的设计方法和施工措施。
l 地震灾区学校建筑的常见结构型式及其破坏分析1.1砖木结构由于灾区的经济条件限制和建造年代较早等原因,汶川地震灾区部分学校建筑采用传统的砖木结构,该类建筑一般为平房或者两层楼房。
该类结构的震害丰要表现在以下几个方面:1)溜瓦现象非常普遍,如图2所示。
地震中,滑落的瓦片造成了一定的人员伤亡,这是其不利的一面。
有利的一面是滑落的瓦片减轻了建筑的质量,从而减小了地震作用。
2)墙体发生平面外坍塌。
建筑物的部分墙体因与整体结构的联系很弱,地震作用下局部发生坍塌,如图3所示。
对于单层建筑,纵墙平面外的稳定性很差。
再加之砂浆的强度较低(建筑质量不合格—孩他爸注),致使墙体在地震时因不能抵抗平面外的作用而发生倒塌,屋盖系统也相继失去支撑而垮塌,如图2(b)所示。
绵竹市的玉泉、拱星,兴隆等学校建筑均有类似的震害现象发生。
1.2砖混结构竖向为砖砌体墙承重、水平承重构件为钢筋混凝土楼屋盖的结构体系称为砖混结构。
典型的砖混教学楼结构平面布置如图5所示,横墙和窗间墙均为主要的竖向承重构件。
砖混结构的教学楼在汶川地震灾区非常普遍。
1990年以后建造的大部分砖混结构教学搂大都能按照《建筑抗震设计规范》(GBJ—1189)或《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)的要求来进行设计和施工,其中也不乏表现较好的建筑.一部分按7度设防设计的教学楼,在汶川地震烈度达到8度、9度的情况下.有的基本完好,有的轻微损伤。
确有一部分学校建筑不能满足现行规范的要求,此类建筑震害非常严重。
(符合规范的教学楼地震中不会倒----孩他爸注)砖混结构的震害主要有以下几种:1)窗间墙承载力不足引发的破坏。
大量严重受损或完全坍塌的教学楼的破坏特征表明,纵向窗间墙承载力不足是导致建筑严重受损或完全坍塌的重要原因。
窗间墙的裁面尺寸一般较小.再加之某些砌筑砂浆的强度较低(建筑施工质量不合格—孩他爸注),窗间墙在压力或拉力、剪力共同作用下极易发生破坏。
3)预制板坍塌。
汶川地震中教学楼预制板坍塌导致的人员伤亡非常惨重。
地震发生后,要求禁止使用预制板的呼声非常强烈。
就作者广泛调查收集的资料来看,地震中可怕的不是预制板本身,而是支撑预制板的墙体破坏。
台湾是一个地震多发地区,1999年集集地震后,预制构件在台湾的使用并没有受到影响和限制。
预制构件自身具有一定的优越性,问题的本质应该是预制板与预制板之间、预制板和竖向承重构件之间缺少必要的拉结和整结措施(建筑质量不合格—孩他爸注),建筑物的空间整体性差。
1.3钢筋混凝土框架结构汶川地震极震区少数新建教学楼采用的钢筋混凝土框架结构,如位于汶川映秀镇的漩口中学、位于绵竹市的绵竹中学。
钢筋混凝土框架结构教学在此次地震中较好地做到了“中震可修”。
但是,很多都没能实现“小震不坏”和“大震不倒”。