关于高层建筑剪力墙结构设计的分析
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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。
高层建筑剪力墙结构设计中相关问题分析摘要:近年来,由于建筑功能和城市规划的需要,加之建设用地的紧张,高层建筑的层数在不断增多。
文章主要结合笔多年的工作实践,阐述了高层建筑发展的特点,从而针对高层框架-剪力墙结构设计的一些问题进行了研究,旨在不断提高高层建筑剪力墙结构设计水平及保证工程的质量与安全。
关键词:高层结构;框架-剪力墙结构;结构设计abstract: in recent years, due to the building function and the needs of the city planning, and use the land for construction nervous, high-rise building layer of increasing in. this article mainly combined with pen many years of work practice, this paper expounds the development characteristics of the high-rise building, thus for high-rise frame-shear wall structure design of some problems in study, aims to improve high-rise building the shear wall structure design level and ensure the quality of the construction and security.keywords: high-rise structure; frame-shear wall structure; structure design中图分类号:s611文献标识码:a 文章编号:1 高层建筑结构设计要求高层建筑结构受风和地震影响较大,这两种荷载都是随机振动,具有很强的复杂性和不确定性。
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。
浅谈高层建筑剪力墙结构优化设计分析摘要:本文主要分析了高层建筑剪力墙结构的概念设计对优化设计的重要性,并着重介绍了剪力墙结构的特点及结构布置原则,并对剪力墙结构的设计和计算分析中应注意的问题进行了探讨。
高层建筑是社会生产发展和人们生活需求的产物,是现代化、商业化、工业化和城市化的必然结果。
它反应了一个国家的建筑科技、经济发展水平。
关键字:高层建筑剪力墙结构中图分类号: tu97 文献标识码: a 文章编号:一、引言随着经济和社会发展的需求,以及城市人口密度的持续增长,高层建筑正逐渐成为城市建筑的发展趋势,也是城市现代化的象征。
为了满足高层建筑的抗震性和经济性,对剪力墙结构的研究具有重要的理论和实践意义。
对同一建筑而言,不同的结构墙体布置,其经济指标差异很大,主要是混凝土用量和含钢量的差距很大。
二、高层建筑剪力墙结构的概念设计一幢高层建筑犹如一根竖直放置于嵌固于地基的开孔、带横肋的巨型空间构架式的“悬臂梁”。
它不仅要承受“梁”内所有重力荷载的作用并保持稳定,而且要承受风荷载、地震等水平荷载的作用并保持一定的刚度,避免过大的水平位移和振动,保证“梁”内各种建筑装饰、填充墙等不受损坏,以提供“梁”内工作生活的人们有一个舒适的环境。
高层建筑结构同时承受垂直和水平荷载,还要抵抗地震作用,在低层结构中,水平荷载产生的内力和位移很小,通常可以忽略;而在高层建筑中,水平荷载和地震作用将成为控制因素。
随着建筑高度增加,位移增加最快,弯矩次之。
因此高层建筑设计不仅要有较大的承载能力,而且需要较大的抗侧刚度,以保证水平荷载产生的侧向变形控制在一定范围内。
剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯曲型。
剪力墙结构承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。
其特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移小,并且由于没有梁、柱等外露与凸出,便于房间内部布置。
缺点是不能提供大空间房屋,结构延性较差。
当地下室或下部一层、几层,需要大空间时(如商场、停车库等)即形成部分框支剪力墙结构。
高层住宅剪力墙结构分析内容提要: 剪力墙结构是高层住宅建筑中常用且比较经济的结构形式,在整个住宅结构的设计中,剪力墙布置成为整个结构设计的关键。
本文综合考虑结构的安全适用和经济合理,对剪力墙的布置方案进行探讨。
关键词:高层住宅;剪力墙;抗侧力;竖向荷载。
近年来,随着城市中用地日趋紧张,出现了大量的高层住宅。
剪力墙结构是高层住宅建筑中常用且比较经济的结构形式,剪力墙在其自身平面内的刚度都很大,整体性能好,有较强的抗震及抗风性能又承受竖向荷载;剪力墙可以利用住宅建筑中已有的隔墙进行设置,避免了框架结构中存在的房间内露梁、露柱的问题,适应现在住宅对空间的要求。
在整个住宅结构的设计中,剪力墙布置成为整个结构设计的关键。
综合考虑结构的安全适用和经济合理,对剪力墙的布置方案进行以下下探讨。
一、剪力墙一般设置原则:高层住宅结构首先要考虑楼、电梯间的剪力墙设置,楼电梯间为中间开洞的楼板不连续部位,不利于传递地震荷载或风荷载的水平作用力。
因此楼、电梯间四周通常设置比较多的剪力墙,形成比较完整的筒体结构,以抵抗水平力。
且对楼、电梯间墙体周边的板适当加强,提高整体抗侧力的能力。
剪力墙宜均匀布置在房屋的周边附近。
由于抗扭承载力的特性,此位置的剪力墙可以比较有效的提高整体结构的抗扭转效应的能力。
结构的平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。
剪力墙的布置尽量均匀对称。
不宜设置单片过长的剪力墙,较长的剪力墙宜开设洞口,将其分为均匀的若干墙段,墙段之间宜采用弱梁连接,每个墙段的高度与其墙段长度之比不宜小于3,墙长较小时,受弯产生的裂缝宽度较小,墙体配筋能够充分的发挥作用,因此墙段长度不宜大于8 m。
剪力墙宜贯通建筑物的全高,避免刚度突变。
门窗洞口上下各层对齐,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错洞墙。
叠合错洞墙的特点是洞口错开距离很小,甚至叠合,不仅墙肢不规则,而且还在洞口之间形成薄弱部位,对抗震尤为不利。
高层建筑框架剪力墙结构设计分析摘要:随着经济发展的不断变化,城市化进程也在不断地加强。
城市用地的紧张,导致高层建筑成为目前建筑行业的主要发展方向,因此,高层建筑的安全和稳定受到大众的广泛关注。
加强高层建筑结构设计对建筑工程的整体安全和质量有着重要的作用,也是建筑工程项目中的重要工作内容。
随着科学技术的不断发展,高层建筑框架剪刀墙结构设计成为建筑工程设计的新宠儿。
在进行高层建筑框架剪刀墙结构设计时,要有极度精密的计算和科学合理的判断,同时,对建筑工程的受力情况和抗震能力都要有所考虑,使高层建筑框架剪刀墙结构设计可以拥有最大限度的抗震能力。
本文将对高层建筑的设计特点、抗震能力等内容进行分析,探索出一些有关剪刀墙结构设计的新思路。
关键词:搞成建筑;框架;剪刀墙结构;设计分析随着高层建筑的不断涌现,它的安全性越来越受到关注。
框架剪刀墙结构的出现,就是为了高层建筑对地震灾害的规避而产生的。
框架剪刀墙结构的设计是由剪刀墙和延性框架这两个不同的设计系统构成的。
它们的之间的链接需要由具有较好延性的结构框架来完成。
这种新型的结构设计与传统的结构设计相比较,具有更强的灵活性,在建筑工程的施工中得到广泛的应用,特别是在我国高层建筑的结构设计中,框架剪刀墙的结构设计得到了更大更好的发展。
设计人员在设计框架剪刀墙结构时,要注意框架的受力特点,采取精确的计算方法,只有这样才能让框架剪刀墙的结构更加稳定、安全,从而保证高层建筑的整体质量,有助于其实现更大的经济收益。
一、对高层建筑框架剪刀墙的结构分析(一)高层建筑框架剪刀墙的受力结构分析高层建筑框架剪刀墙结构的设计不同于传统的单一结构形式,它具有一定的多样性。
这种结构设计是由框架和剪刀墙两种不同的结构设计组成。
框架结构和剪刀墙结构的受力特点存在一定的差异。
比如说水平力,框架受水平力的作用影响较大,框架受抗侧力的影响,有时会出现变形的情况,有点和剪切型相似。
而剪刀墙在受到水平力时,它受抗侧力的影响,可能会出现变形曲线,类似弯曲状态。
高层剪力墙住宅结构优化设计1. 引言随着我国城市化进程的不断推进,高层住宅建筑已经成为城市居住的主要形式之一。
剪力墙结构作为高层住宅建筑中常用的一种结构形式,其设计合理性对建筑的安全性、稳定性和经济性具有重要影响。
本文将探讨如何对高层剪力墙住宅结构进行优化设计,以提高其性能和效益。
2. 剪力墙结构特点及优化目标剪力墙结构具有较高的抗侧刚度、良好的抗震性能和较大的使用空间,但其自重较大,材料消耗较多,且墙体较为厚重,影响室内采光和通风。
因此,剪力墙结构的优化应围绕提高结构性能、降低成本、改善室内环境等方面展开。
3. 结构优化设计方法3.1 合理布置剪力墙1.根据建筑平面布局和功能需求,合理划分剪力墙的位置和尺寸,使墙体既能够满足结构受力需求,又能够兼顾室内空间使用。
2.在保证结构安全的前提下,适当减小墙体厚度,以降低自重和提高空间利用率。
3.2 采用新型材料及构件1.采用高强度钢材、高性能混凝土等新型材料,以提高剪力墙的承载能力和降低自重。
2.引入钢框架、空腹墙等新型构件,以提高结构的抗震性能和减小墙体厚度。
3.3 优化结构体系1.采用框架-剪力墙结构,使剪力墙与框架共同承担水平力,提高结构的整体稳定性。
2.考虑采用多重剪力墙体系,通过设置多道墙体,提高结构的抗侧刚度和抗震性能。
3.4 合理设置连梁1.合理设置连梁的截面尺寸和连接方式,以提高剪力墙之间的协同工作性能。
2.考虑连梁的屈服强度和极限强度,以保证结构在地震作用下的安全性。
4. 结构优化设计实例以一栋18 层的高层剪力墙住宅为例,采用上述优化方法进行设计。
经过优化,该结构在满足安全性的前提下,自重降低约 10%,墙体厚度减小约 20%,且室内空间利用率得到提高。
5. 结语高层剪力墙住宅结构优化设计应注重合理布置剪力墙、采用新型材料及构件、优化结构体系和合理设置连梁等方面。
通过这些方法,可以提高结构的性能和效益,满足现代城市居住的需求。
6. 结构优化设计软件应用在实际设计过程中,为了更好地实现结构优化,可以借助结构优化设计软件进行模拟和分析。
关于高层建筑剪力墙结构设计的分析
摘要:本文阐述了剪力墙的布置原则,对高层建筑剪力墙的结构设计提出了自己的看法。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构设计;分析
1 剪力墙的布置原则
高层建筑剪力墙结构有风和地震引起的水平荷载,结构自重和各楼层活荷载等竖向荷载,剪力墙能抵抗结构的水平侧力,利用其强大的抗侧移刚度,减小结构的侧移,因此剪力墙一般多布置为:
1.1 平面布置宜简单、规则,宜沿两个主轴方向或其他方向双向布置,两个方向的侧向刚度不宜相差过大。
双向布置时两方向刚度宜接近为好,具体的控制可以看计算结果中两个方向的位移和刚重比等指标;
1.2 剪力墙不宜过长,较长剪力墙宜设置跨高比较大的连梁将其分成长度较均匀的若干墙段,各墙段的高度与墙段长度之比不宜小于3,墙段长度不宜大于8米;
1.3 剪力墙要尽可能的布置在建筑物的外围;墙布置必须要考虑刚度的传递,不能把剪力墙分散布置;在出现墙肢和平面外楼面梁进行连接时,必须要设暗柱,暗柱宽度应为梁宽加两倍的墙厚;
1.4 剪力墙形状多布置成“L”形、“T”形,这更有利于剪力墙结构稳定性。
尽可能不布置成“—”字形,如若出现“—”形的短肢墙时,必须要严格控制轴压比。
1.5 门窗洞口宜上下对齐、成列布置,形成明确的墙肢和连梁;避免造成墙肢宽度相差悬殊的洞口设置。
2 高层建筑剪力墙的结构设计
抗震设计时,高层建筑结构剪力墙不应采用全部短肢剪力墙的结构(短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm,各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙)。
B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高度高层建筑,不宜布置短肢剪力墙,不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。
当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时,应让一般剪力墙和短肢剪力墙来共同抵抗水平力的结构,且在规定的水平地震作用下,短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%。
同时,房屋适用高度应比《高规》表3.3.1-1规定的剪力墙结构的最大适用高度适当降低,7度、8度(0.2g)和8度(0.3g)时分别不应大于100m、80m和60m。
短肢剪力墙比一般剪力墙结构
抗震性能稍差,经济指标也相对不好。
在《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定:在抗震设计时抗震等级比一般剪力墙要提高一级,对于无翼缘和端柱一字形短肢剪力墙,其轴压比限值相应减少0.1;短肢剪力墙截面都纵向钢筋配筋率,底部加强区部位不可小于1.2%,剩余的部位不能小于1.0%,除底部加强部位以外,其余各层的短肢剪力墙设计值;一、二级抗震级数分别乘增大系数和1.2或者1.4。
上面的这些要求大大的提高了剪力墙截面厚度和配筋率,因此,在实际中特别是地震易发生区要尽可能的避免采用这种布置方式。
设计应使其结构水平和竖向都有合理的刚度和承载力的分布,必须要将剪力墙墙肢截面高度取值比8倍墙厚稍大,剪力墙没有必要按开间布置,两间合并布置成大开间的剪力墙,还要同时满足竖向荷载传递要求。
3 合理剪力墙结构方案
3.1 在框支剪力墙的结构中,其上部的剪力墙结构一般采用短肢剪力墙的结构体系。
其底部的大空间剪力墙结构体系是指框架支承的剪力墙和全落地剪力墙共同工作的体系,这样的结构体系一般在底层为店铺,上层为住宅或者是旅馆的建筑中常常采用。
但是这种体系也有很大的缺点,即抗震性能不够好,这主要是由于上层的剪力墙结构抗侧刚度比较大,下层框架的剪力墙结构抗侧刚度比较小,结构刚度在竖向变化悬殊,甚至可达五到六倍左右,这使其结构在受水平力作用时,极易发生变形集中和应力集中,而在《高层建筑混凝土结构技术规程》中规定,下层框架的刚度要大于上层框架刚度的70%。
在一般的实际工程设计时,为了达到相关要求,通常采用加大下层剪力墙厚度,提高框支层的刚度,降低上下层之间的刚度比,这样也就增加了相应的工程费用。
3.2 在大于二十层的高层建筑上,最好是采用传统的全现浇剪力墙结构体系。
在层数很多的高层建筑中,假如运用短肢剪力墙体系,就使其结构相对较柔,结构层间位移和顶点位移不一定满足规范要求,假如底部剪力系数偏低,那么剪力墙的结构也就趋于不安全。
但是,在一些情况下采用传统全现浇剪力墙结构体系,其剪力墙的结构刚度计算值还有点偏大时,可以在较长的剪力墙墙肢开设结构洞口,或者是把窗台改成砖砌加以微调。
3.3 对于层数相对较少的高层建筑,如二十层以下的建筑,一般都可采用短肢剪力墙结构体系。
小于二十层的建筑采用传统现浇剪力墙结构,各墙肢轴压比计算值往往较小,墙体配筋为构造配筋,墙体承载能力没有充分发挥,工程费用偏高。
这时,可采用一种改进的短肢剪力墙结构,其具体做法是:利用位于建筑平面中部抗侧刚度很大的楼梯间或电梯间做为一个抵抗水平力的抗剪核心筒,这个核心筒由多片剪力墙组成,用以抵抗大部分由风荷载和地震作用引起的水平力。
一般情况下,这些剪力墙都不做成短肢剪力墙,只有当某片剪力墙长度大于8米时,在其中间开一个结构洞,使其成为双肢剪力墙。
除了核心区外其它各片的剪力墙,根据所其所处的位置不同,把它们分割为多个“T”型或“一”字型的短肢剪力墙。
但是要尽可能地避免出现小墙肢,如果出现小墙肢时,必须要加强小墙肢配筋。
建筑平面上的这部分短肢剪力墙主要是承担结构竖向荷载的,各个墙
肢由连梁来进行连接,并协同工作,让其整个结构成为一个良好抗震体系。
4 剪力墙结构中的连梁超筋问题
在实际中,一般剪力墙数量相对较多,且相对分散,各个剪力墙之间抗侧刚度相差甚小,通常在水平力的作用下,每片剪力墙的受力是比较均匀的,所以,构成剪力墙结构的主要构件的连梁超筋现象就相对比较少。
假如出现连梁超筋现象时,可能是由下面原因引起的:
第一、连梁跨高比相对较小引起的。
第二、和连梁连接的剪力墙的墙肢相对较长引起的。
第三、上下洞口没有准确对齐。
解决连梁跨高比相对较小问题可以采用把窗台改成砖砌的方法,在连梁中间设一道贯穿缝或者是加大洞口高度和宽度。
解决连梁连接剪力墙的墙肢相对较长问题的方法是,在长墙肢中间开一个洞,让其成为连肢墙。
解决上下洞口没有准确对齐问题方法是,让洞口对齐或者是计算时先简化对齐,随之,再在设计过程中间加强洞口的抗震构造措施。
框架剪力墙结构中,剪力墙的数量相对较少,可是大部分的水平力都是由剪力墙所承受的,连梁就极易造成超筋现象的出现。
所以,在方案的初步设计阶段就必须要考虑将剪力墙分散,让其布置均匀,还要把剪力墙布置的较多且墙肢比较短。
如果用上面的措施,连梁超筋问题仍不能得到有效的解决,还可采取下面的两种补救措施:
第一、假如某层连梁弯矩超过了自身的最大受弯承载力,这时可以减小该层连梁弯矩受力设计值,把相邻上层和下层连梁弯矩设计值做适当的提高,以此来补偿减少的弯矩,并满足平衡条件。
可是提高和降低幅度,都不可超过设计时弯矩设计值的20%,必要的时候也可提高相邻墙肢的配筋,来满足极限的平衡条件。
第二、把连梁的刚度折减,刚度的折减系数必须要大于0.5,也就是在水平力的作用下,准许连梁首先开裂,进入弹塑性的状态。
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