关于框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构二道防线的思考
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民用建筑剪力墙框架结构的思路与建议摘要:自我国社会主义市场经济体制确立以来,市场经济持续增长,作为经济增长的支柱性产业之一,建筑行业获得了广阔的发展空间。
尤其是近些年来,城市化进程加快,建筑工程数量和规模不断增长,越来越多新技术和新工艺应用其中,大大促进了建筑工程的发展。
民用房屋建筑工程作为建筑工程中的重要组成部分,在剪力墙框架结构的施工中,需要进行不断的思考与改革。
基于这样的现状,本文将简单介绍剪力墙的框架结构及特征,并分析剪力墙框架结构的思路及注意事项,提出一定的建议措施。
关键词:民用建筑;剪力墙框架结构;思路;建议1 剪力墙框架结构概述剪力墙框架结构主要是指在结合框架和剪力墙技术优势的基础上,进一步实现房屋建筑梁和柱的稳定连接,形成一个承重能力更强的工程结构,为工程后续的施工活动提供更为坚实的保障。
在梁和柱的搭配下,形成的这种稳定性更高的框架,可以有效提升房屋建筑工程整体水平荷载力,在一定程度上有效抵御外力对房屋结构带来的变形压力影响。
伴随着科技水平的提升,建筑行业获得了快速的发展,相应房屋建筑工程框架剪力墙结构以其独特的优势被广泛应用,得到了较为可观的发展。
在对房屋建筑新技术和新工艺的创新发展中,有意识的整合框架结构技术和剪力墙结构技术优势,能够充分发挥两种技术各自优势,充分发挥房屋建筑工程框架剪力墙的结构优势,提升建筑结构的整体稳定性。
2 剪力墙框架的特征剪力墙框架结构不但具有框架结构的特点,同时还具有剪力墙结构的特点,所以具有较强的承受能力,在墙体结构中能够平衡各方面的压力,具备良好的抗震性与抗干扰性,能够提升建筑的性能及建筑空间的灵活性。
其实框架剪力墙其本身的抗压性一般,在压力作用下较容易形变,虽然形变程度不一,但框架剪力墙所具备的抗震性能够保证结构的稳定性。
在具体的施工过程中,如果是在烈度比较高的地区则需要适当的削弱纵向剪力墙,强度不足时则应该相应的增加或减少洞口。
因此框架剪力墙在建筑工程中进行应用时,需要根据具体的情况选择最优方案来进行施工,从而提升框架剪力墙的施工质量,提高民用建筑工程的工作效率及工程质量。
浅析框架-剪力墙浅析框架剪力墙在现代建筑结构设计中,框架剪力墙结构是一种广泛应用且性能优越的结构体系。
它结合了框架结构和剪力墙结构的优点,有效地提高了建筑物的抗震能力、承载能力和空间使用效率。
框架结构,我们都比较熟悉,它由梁和柱组成,能够提供较大的空间灵活性,适合用于商场、办公楼等需要大空间的建筑。
然而,框架结构的侧向刚度相对较小,在水平荷载(如风荷载、地震作用)下,变形较大,容易影响结构的稳定性和安全性。
剪力墙结构则是由一系列钢筋混凝土墙板组成,能够承受较大的水平荷载,侧向刚度大,变形小。
但剪力墙结构的空间分隔相对固定,灵活性较差。
而框架剪力墙结构则巧妙地将两者结合起来。
在框架剪力墙结构中,框架主要承担竖向荷载,剪力墙则主要承担水平荷载。
这种分工合作,使得框架剪力墙结构在承受各种荷载时,都能表现出良好的性能。
从受力特点来看,框架剪力墙结构在水平荷载作用下,框架和剪力墙之间存在协同工作的关系。
当水平荷载较小时,框架能够承担大部分的水平力,剪力墙的受力相对较小。
随着水平荷载的增加,剪力墙承担的水平力比例逐渐增大,框架承担的比例逐渐减小。
当水平荷载达到一定程度时,剪力墙成为主要的抗侧力构件。
这种协同工作的机制使得框架剪力墙结构在不同的荷载条件下,都能够合理地分配内力,从而提高结构的整体稳定性和安全性。
在实际应用中,框架剪力墙结构具有很多优点。
首先,它能够有效地控制结构的水平位移。
由于剪力墙的存在,大大提高了结构的侧向刚度,减少了水平荷载作用下的变形,保证了建筑物在使用过程中的安全性和舒适性。
其次,框架剪力墙结构能够提供灵活的空间布局。
框架部分可以根据建筑功能的需要,灵活布置房间和通道,而剪力墙部分则可以设置在对空间影响较小的位置,如电梯井、楼梯间等。
再者,这种结构体系具有较好的抗震性能。
在地震作用下,框架和剪力墙能够共同抵抗地震力,吸收和消耗地震能量,减少地震对建筑物的破坏。
然而,框架剪力墙结构也存在一些不足之处。
第三十六讲框架剪力墙结构设计思路及抗震多道设防思想随着现代工业技术的不断进步与建筑科学的不断发展,建筑物的抗震设计已成为一项至关重要的技术要求。
在自然灾害频繁的地区,地震对于建筑物的破坏危害越来越大,因此,我们需要考虑如何在建筑结构的设计中尽量增强其在地震中的抗震能力。
本文将详细介绍第三十六讲框架剪力墙结构设计思路及抗震多道设防思想。
一、框架剪力墙结构设计思路1.1 结构预处理建筑物的设计需要遵循一定的步骤,首先需要进行结构预处理。
结构预处理根据建筑设计标准要求,对建筑物的使用性能、建筑物所在地区的环境、建筑物的使用目的等进行分析,得出各种设计参数,然后再开始具体的设计。
1.2 结构分析根据结构预处理出来的设计参数,进行结构分析。
结构分析包括确定结构的承载能力、确定材料的使用、确定结构的形式等,确保结构在地震中的抗震性能。
1.3 结构设计结构设计依照结构分析进行,将结构模型转换为实际建筑结构,包括地基基础,结构系统,结构布置等。
1.4 结构计算结构计算需要根据建筑物的设计参数、使用环境等确定结构的承载力。
结构计算包括静力分析和动力分析两种方式,后者主要是以地震为主要载荷进行计算。
1.5 结构验算结构验算是确定结构在各个方向的承载能力,验算的结果必须在设计要求的范围内才能通过。
二、抗震多道设防思想2.1 外侧抗震外侧抗震是指为了提高建筑物的抗震能力,在建筑物的外部采用一系列的技术手段来对建筑物进行防护。
包括采用加强的砌体、外加筋等,使建筑物表面能够感受到的地震动能得到一定的控制。
2.2 中心抗震中心抗震是指通过合理的结构设计,使建筑物在地震中不同方向的位移相互抵消,建筑物能够获得比较完整的保护。
中心抗震拥有良好的空间刚性和抗震能力,对于建筑物的抗震设计来说是非常重要的一项要求。
2.3 内部抗震内部抗震是指在建筑物的内部采用合理的技术手段,来有效地控制地震动力作用。
这种抗震方案对于高层建筑和大跨度结构来说更为适用。
浅析框架结构剪力墙结构和框剪结构1、引言随着社会的不断发展,现代生活水平的不断提高,各城市高楼林立,高层建筑随处可见。
而对于一般高层结构来说,我们经常使用的结构形式有框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构,但这三种结构形式在受力、变形都有各自的优缺点,只有充分了解各种结构形式的受力和变形特性,才能在实际的设计过程中根据建筑功能要求合理的布置墙柱,使结构受力合理,设计的房屋经济效益高。
现就从受力变形对三种结构形式进行详细的分析,并对现阶段使用广泛的框架-剪力墙结构进行重點分析。
2、框架结构、剪力墙结构和框架-剪力墙结构的受力变形特点2.1 框架结构2.1.1 框架结构的定义和简介框架结构是由梁、柱组成的承重体系结构。
主梁、柱和基础构成平面框架,各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。
框架结构最大的特点是承重构件与围护构件有明确的分工,建筑的内外墙处理十分灵活,应用范围很广。
根据布置方向的不同,框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种形式。
横向布置即主梁沿建筑的横向布置,楼板和联系梁沿纵向布置,其具有结构横向刚度好的优点,实际采用较多。
纵向布置与横向布置相反,因其横向刚度较差,应用较少。
纵横双向布置是在建筑的纵横向均布置承重框架,建筑的整体刚度好,是地震设防区采用的主要方案之一。
图1 框架结构布置示意图2.1.2 框架结构的受力特点框架结构的抗力来自于梁、柱通过节点域的框架作用。
单层框架柱底完全固结,单层梁的刚度也大到可以完全限制柱顶的转动,当有侧向荷载作用时,柱的反弯点在柱的中部,其承受的弯矩为全部外弯矩的二分之一,另外二分之一的外弯矩由柱子的轴力形成的力偶来抵抗。
此情况下的梁、柱之间的相互作用即为框架作用的理想状态--完全框架作用。
一般来说,当梁的线刚度为柱的线刚度的5倍以上时,可以近似地认为梁能完全限制柱的转动,此时就比较接近完全框架作用。
然而实际的框架作用往往介于完全框架作用与悬臂梁排架柱之间,因梁、柱等线性构件受建筑功能的限制,截面不能太大,其线刚度比较小,故而抗侧刚度比较小。
关于框架 - 剪力墙结构工程设计的几点体会摘要:随着社会经济的发展和城市人口的不断增长,为了节约用地,减少土地使用成本,建筑物的高度也越来越高。
与多层建筑相比,高层建筑结构设计最大的特点就是层数较多,重力荷载较大,从而使其所受到的风荷载和地震作用影响也较大,因此对框架-剪力墙结构体系的设计提出了更高的标准和要求。
本文主要围绕框架-剪力墙结构的设计提出了几点体会。
关键词:框架-剪力墙;变形特征;设计分析;优化措施随着建筑行业的持续发展,框架结构被得到了广泛的应用。
由于其具有房间布置上的灵活性,能够充分利用空间,因此在多层建筑设计中被广泛应用。
但用在高层建筑中却存在着结构体系抗侧刚度偏小,楼层位移偏大而不能满足设计要求的缺陷。
对于高层建筑来说,若要使纯框架结构满足设计要求,就必须加大框架柱和框架梁的截面面积,这样不仅会浪费材料,而且还严重降低了房屋的可使用空间;如果不增大结构构件尺寸,在纯框架结构平面中的适当位置加设部分剪力墙,不仅能弥补纯框架结构抗侧刚度不足的缺点同时又保留了框架结构的优点,这种结构形式就是框架-剪力墙结构。
一、框架-剪力墙结构的变形特征框架-剪力墙结构由框架和剪力墙两部分组成,在高层建筑中,在水平荷载作用下,框架结构的侧向位移曲线沿竖向主要以剪切型为主,其侧向位移沿竖向的变化率表现为底部大而上部小;而剪力墙结构恰恰相反,由于其抗侧刚度较大,其侧向变形曲线沿竖向主要以弯曲型为主,侧向位移沿竖向的变化率表现为底部小而上部大。
假定框架-剪力墙结构在左震作用下,结构的底部,由于剪力墙的变形小而框架部分的变形大,剪力墙对框架有向左的拉动作用,阻止框架向右的水平变形;而在结构的上部,由于剪力墙的变形大,框架部分的变形小,框架部分对剪力墙有向左推的作用,阻止剪力墙向右的水平变形,这样,使得框架-剪力墙结构的侧向变形曲线沿竖向呈反S型,结构向右总的水平位移值大大降低(相对于纯框架结构),框架和剪力墙中的内力分布也更趋合理。
1.高层建筑有哪些常用结构体系?试述每种结构体系的优缺点。
1) 框架结构优点:平面布置灵活,可提供较大的室内空间。
缺点:抗侧移刚度较小,主要用在层数不多、水平荷载较小的情况。
2) 剪力墙结构优点:抗侧移刚度较大,可承受较大的水平荷载。
用于层数较多,水平荷载较大的情况。
缺点:墙体多,难于布置面积较大的房间,主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面积要求不大的建筑物。
3) 框架-剪力墙结构优点:综合了框架和剪力墙结构的优点,既具有较大的抗水平力能力,又可提供较大的室内空间和较灵活的平面布置。
4) 筒体结构优点:具有更大的抗侧移刚度。
缺点:框筒体系在水平荷载下外框筒的剪力滞后效应较大,结构的潜能和空间效应发挥较差。
2.高层建筑的结构平面布置原则?结构平面形状宜简单、规则,质量、刚度和承载力分布宜均匀。
不应采用严重不规则的平面布置。
否则会产生过大的偏心,导致扭转过大。
3.分别叙述何时需设防震缝、伸缩缝和沉降缝?缝宽如何确定?伸缩缝:高层建筑结构未采取可靠的构造或施工措施来防止建筑物在温度变化过程中产生的温度应力时,需设伸缩缝。
沉降缝:在高层建筑中,当建筑物相邻部位层数或荷载相差悬殊或地基土层压缩性变化过大,从而造成较大差异沉降时,宜设沉降缝将结构划分为独立单元。
防震缝:当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时,宜设防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。
伸缩缝宽度由线膨胀系数经计算求得。
沉降缝宽度由沉降转角计算后,建筑顶部不接触求得。
防震缝的最小宽度是根据地震中缝两侧的房屋不发生碰撞的条件确定的。
框架,当H≤15m时,δ=100mm设防烈度为6 7 8 9度H每增加5m 4m 3m 2m防震缝宽度增加20mm框架--剪力墙,缝宽为框架的70%,剪力墙,缝宽为框架的50%,缝宽均应≥100mm两侧房屋高度不同时,按较低的房屋高度确定;当两侧结构体系不同时,按不利的不利体系确定。
需抗震设防的建筑,其伸缩缝、沉降缝宽度应按防震缝宽度确定。
框架结构与剪力墙结构的优缺点框架结构与剪力墙结构的优缺点一、引言框架结构和剪力墙结构都是常见的建造结构形式,它们各自具有一定的优势和劣势。
本文将重点讨论框架结构和剪力墙结构的特点、优缺点以及在不同情况下的适合性。
二、框架结构框架结构是将柱、梁和框架连接起来形成一个整体的结构形式。
以下是框架结构的优缺点:2.1 优点:2.1.1 空间灵便性:框架结构可以灵便地布置内部空间,适应各种功能和使用需求。
2.1.2 施工方便:框架结构的构件可以在工厂预制,然后现场组装,提高施工效率。
2.1.3 延性好:框架结构在发生地震或者风荷载作用下,具有一定的延性和韧性,能够吸收部份能量。
2.1.4 可视性好:框架结构的构件通常较为粗大,可以被观察到,增加了建造的美观性。
2.2 缺点:2.2.1 抗侧扭能力差:框架结构的抗侧扭能力相对较差,对地震和风荷载响应较为敏感。
2.2.2 刚度分布不均匀:框架结构的刚度分布不均匀,导致局部刚度较大,可能引起结构的局部破坏。
2.2.3 造价较高:框架结构的构件相对较多,造价较剪力墙结构较高。
三、剪力墙结构剪力墙结构是在建造中设置反抗水平荷载的墙体,通过墙体的刚性和强度来提供结构的稳定性。
以下是剪力墙结构的优缺点:3.1 优点:3.1.1 抗侧扭能力强:剪力墙结构具有较强的抗侧扭能力,能够有效减少地震或者风荷载对建造的影响。
3.1.2 刚度分布均匀:剪力墙结构的刚度分布较均匀,能够保证整个建造的稳定性。
3.1.3 施工周期短:剪力墙结构的施工相对简单,可以缩短施工周期,提高工程进度。
3.2 缺点:3.2.1 空间利用率低:剪力墙结构会占用一定的室内空间,降低了空间的利用率。
3.2.2 可塑性差:剪力墙结构的可塑性较差,一旦发生超过其承载能力的荷载,可能引起结构破坏。
3.2.3 维修难点:剪力墙结构的墙体一旦损坏,维修起来较为难点,可能需要拆除重建。
四、适合性比较4.1 框架结构适合性:框架结构适合于以下情况:- 需要灵便布置内部空间的建造,例如办公楼、商业建造等。
框架-剪力墙结构设计要点2、2、陕西中轻轻工业工程院有限公司,陕西西安710055摘要:本文探讨框架-剪力墙结构的设计要点。
从剪力墙布置原则、底层框架部分承受的地震倾覆力矩占比及二道防线等方面,探讨框剪结构的设计要点。
关键词:框架-剪力墙结构;地震倾覆力矩;二道防线0 引言框剪结构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。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可集中布置在核心筒处。
因此,这种结构被广泛地应用于各类房屋建筑。
1 框剪结构的受力特点框架-剪力墙结构简称框剪结构,是由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构。
框剪结构很好的保留了框架结构、剪力墙结构体系的优点。
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,变形特点则与框架结构相反。
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,从而减小了结构的层间相对位移比和位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
2框剪结构设计要点(1)剪力墙布置原则1) 平面凸出部分,楼梯、电梯处布置剪力墙,剪力墙间距不宜过大,剪力墙间距详见《高规》表8.1.8。
2)剪力墙形状宜双向且简单,优先L形、T形和槽型等形式。
3)剪力墙的布置宜使结构各主轴方向的侧向刚度接近。
4)单片剪力墙底部承担的水平剪力不应超过结构底部总水平剪力的30%(2)底层框架部分承受的地震倾覆力矩占比《高规》8.1.3,当框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10%但不大于50%时,按框架-剪力墙结构设计。
此时抗震等级、层间位移角限值、轴压比、防震缝宽度及房屋最大使用高度均按框剪结构采用。
下图1为结构体系与Mf/Mo的大致关系,其中Mf为框架部分承担的底层地震倾覆力矩,Mo 为在规定水平力作用下,结构底层地震倾覆力矩的总和。
图1 结构体系与Mf/Mo的大致关系其中抗震等级、层间位移角限值等的确定详见表1。
框架-剪力墙(筒体)结构多道抗震防线概念与地震剪力分担比讨论HIStruct注:最近在思考多道防线与各部分地震剪力分担比的问题,在此把一些心得和体会写出来与各位有兴趣的朋友交流,以下数据和个人观点仅供参考。
首先,多道抗震防线指的是:① 一个抗震结构体系,应有若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作,如框架一抗震墙体系是由延性框架和抗震墙两个系统组成;而双肢或多肢抗震墙体系由若十个单肢墙分系统,通过延性连梁联系组成。
② 抗震结构体系应有最大可能数量的内部、外部赘余度,有意识地建立起一系列分布的屈服区,以使结构能够吸收和耗散大量的地震能量,一旦破坏也易于修复。
其次,多道放线的必要性。
多道抗震防线对抗震结构是必要的。
因为如果建筑物采用的是多重抗侧力体系,第一道防线的抗侧移构件在强烈地震袭击下遭到破坏后,后备的第二道乃至第三道防线的抗侧力构件立即接替,抵挡住后续的地震动的冲击,可保证建筑物最低限度的安全,免于倒塌。
第三,框架-剪力墙(筒体)的多道防线设计一般由于剪力墙(筒体)的抗侧刚度比较大,可以分担大部分的地震力,所以容易首先开裂或者破坏,作为第一道防线。
而框架部分作为第二道防线必须具备足够的能力和刚度承担第一道防线刚度退化之后转移的内力。
现行的抗震设计规范和高规只要求第二道防线必须具有足够的承载力能承担不小于0.2Qo和1.5Vfmax较小值的地震剪力,HiStruct认为这里是存在不足的。
因此,引出一个问题,第二道防线除了承载力的要求是否必须满足一定的刚度要求?答案是肯定!而这个刚度要求是通过什么来衡量的?一般是通过弹性分析的地震剪力分担比来衡量。
根据新的抗震设计规范修订稿的要求,框架核心筒的外框架在弹性分析时至少必须分担大约10%Qo的地震剪力,这个10%的数值是值得商榷的,但是有这个要求也是合理的。
第四,第二道防线的刚度通过分担剪力来衡量的讨论。
正如前面讨论的一样,外框架的刚度是有要求的,而且是通过分担多少地震剪力来衡量。
框架结构与剪力墙结构的优缺点在建筑领域,框架结构和剪力墙结构是两种常见的结构形式,它们各自具有独特的特点和优缺点,适用于不同的建筑需求和场景。
框架结构,简单来说,就是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成,构成承重体系的结构。
这种结构的优点较为明显。
首先,框架结构的空间分隔灵活。
因为它主要由柱子来承重,所以房间的布置相对自由,可以根据使用者的需求进行灵活的划分,这对于商业建筑或者需要经常改变空间布局的场所来说非常实用。
其次,框架结构的自重相对较轻。
这意味着在基础设计时,可以减少基础的造价,同时在地震作用下,所承受的地震力也相对较小,对于抗震较为有利。
再者,框架结构的施工工艺较为简单。
梁和柱可以在工厂预制,然后运输到现场进行装配,这样能够大大缩短施工周期,提高施工效率。
然而,框架结构也存在一些缺点。
其侧向刚度较小。
在水平荷载(如风荷载、地震作用)下,框架结构容易产生较大的侧向位移,这可能会影响建筑的使用功能,甚至危及结构的安全。
另外,框架结构的节点应力集中显著。
梁柱节点处的受力情况较为复杂,容易出现裂缝等问题,需要在设计和施工中特别注意。
剪力墙结构则是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力。
剪力墙结构的优点突出。
它具有较大的侧向刚度。
在水平荷载作用下,剪力墙结构的变形较小,能够有效地抵抗风荷载和地震作用,保证建筑物的稳定性和安全性。
而且,剪力墙结构的整体性好。
由于墙板的连续性,使得整个结构的整体性较强,抗震性能优越。
不过,剪力墙结构也并非十全十美。
其空间布置不够灵活。
由于剪力墙的存在,房间的分隔受到一定的限制,难以进行大规模的改动。
再者,剪力墙结构的自重较大。
这会增加基础的负担,同时也会增加地震作用的影响。
另外,剪力墙结构的施工难度相对较大。
墙板的浇筑和养护需要较高的技术要求和施工精度。
为了更直观地比较框架结构和剪力墙结构的优缺点,我们可以通过一个具体的例子来进行分析。
框架 -剪力墙结构二道防线选择的合理化建议摘要:框架-剪力墙结构设计时,应根据规范规定的原则来设置二道防线。
二道防线调整可有效保证结构安全。
框剪结构中剪力墙(连梁)是第一道防线,框架是二道防线。
保证二道防线具有一定的抵抗水平荷载的能力,防止第一道防线剪力墙(连梁)进入塑性造成结构整体破坏。
关键词:框剪结构;连梁;带边框剪力墙;边框梁0.引言:框架-剪力墙结构中剪力墙的布置较剪力墙结构灵活,在具有一定刚度和抗震性能的同时,可以满足不同使用功能的要求,在酒店、办公、公寓、住宅、商业等高层建筑中得到大量应用。
框架-剪力墙结构设计时,应根据规范规定的原则来设置二道防线。
二道防线调整可有效保证结构安全。
框剪结构中剪力墙(连梁)是第一道防线,框架是二道防线。
保证二道防线具有一定的抵抗水平荷载的能力,防止第一道防线剪力墙(连梁)进入塑性造成结构整体破坏。
二道防线的设置,应符合《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中的相关规定。
框架-剪力墙结构的墙柱布置大概分为三种形式。
其中《高层建筑混凝土结构技术规程》的8.1.2条规定:“框架-剪力墙结构可采用下列形式:1.框架与剪力墙(单片墙、联肢墙或较小井筒)分开布置;2.在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙(带边框剪力墙);3.在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙;4.上述两种或三种形式的混合。
”根据建筑使用功能最多的形式大概分为两类:一类是酒店、办公、公寓等规则柱网的结构,另一类是住宅等不规则柱网结构。
以下仅从设防角度分别分析。
1.带边框梁的框架-剪力墙结构规则柱网的酒店、办公楼结构及底框结构布置对建筑使用影响小,可采用在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙(带边框剪力墙)。
带边框梁的框架-剪力墙结构能完整体现框架-剪力墙结构的普遍意义上的二道防线作用,即剪力墙为第一道防线,框架柱为第二道防线。
当剪力墙结构刚度大,在地震影响下首先破坏后,由于边框梁的存在,边框梁与端柱及框架柱可以组成一个相对完整的框架结构,可继续工作。
对高层建筑框架剪力墙结构设计中一些问题的思索
在高层建筑框架剪力墙结构设计中,存在一些问题需要思索和解决,以下是一些建议:
1. 剪力墙的布置:考虑到结构的整体稳定性和剪力墙的均布布置,在进行剪力墙的布置时,需要考虑到水平间距、高度分布等因素,以确保整体结构的稳定性和均衡性。
2. 剪力墙的连接:在设计剪力墙结构时,需要考虑剪力墙与其他结构(如梁、柱等)的连接方式,以确保剪力墙与其他结构之间的良好的受力传递,避免发生剪切破坏或拉伸破坏。
3. 剪力墙的厚度:剪力墙的厚度是保证结构抗震性能的重要因素之一,需要根据设计要求和具体的地震力要求确定合适的厚度,以确保剪力墙的抗震性能和承载力满足要求。
4. 剪力墙的排布:剪力墙的排布方式对整体结构的抗震性能有重要影响,需要考虑剪力墙之间的间距、位置和数量等因素。
合理的剪力墙排布可以提高结构的刚度和抗震性能,避免出现局部刚度差异和应力集中现象。
5. 组合结构的考虑:在一些高层建筑设计中,可能会采用剪力墙与其他结构(如框架结构、框架-剪力墙混合结构等)的组合形式,以综合利用各种结构的优势,提高整体结构的抗震性能。
在设计中需要综合考虑各个结构之间的协作和受力传递,确保整体结构的安全性和稳定性。
以上是对高层建筑框架剪力墙结构设计中一些问题的思索,希望能对相关工程师和设计师提供一些参考和思路。
需要注意的是,具体的设计方案需要根据实际情况,结合设计要求和技术标准进行综合考虑和确定。
对高层框架剪力墙结构抗震设计方式的一些看法- 结构理论摘要:框架剪力墙结构亦被称为框剪结构,它对竖向布置繁杂或平面、水平荷载较大的高层建筑十分适用。
框架剪力墙的性价比较高,因此在国内有很广泛的应用。
本文主要论述了高层框架剪力墙结构在抗震设计方式中的一些看法。
关键词:高层;框架剪力墙结构;抗震设计1改善框剪结构的抗震性能1.1 设置多道防线一个抗震结构体系应该由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。
在发生地震时,建筑物自身内部、外部赘余杆件吸收和消耗大量的地震能量,减轻地震灾害。
对于框剪结构是延性框架和抗震墙两个系统组成,具有两道防线,一道是墙体,一道是框架。
1.2 加强框架的抗震性能①加强框架的角柱。
角柱是连接纵横框架的枢纽,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混凝土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侧刚度,减少结构的整体侧移,特别有利于减少层间侧移。
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,用弯曲耗能代替周边耗能。
1.3 加强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,使得结构在强震下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。
③使结构的刚度和延性相匹配。
1.4 考虑填充墙变化的抗震包络设计建筑结构设计经验表明,框剪结构的填充墙数量在一定程度上是一个不确定的量,带填充墙框剪结构在不同层的数量变化而产生一定的变化。
所以地震作用产生的层剪力本应首先在框架与填充墙之间分配,但考虑到允许填充墙的位置在一定范围内变化,可以偏于安全地由框架及剪力墙承担承担全部地震剪力,按此方法计算设计的框剪结构可在总体上包络住由于填充墙数量和位置的变化二产生的地震内力的变化。
关于框架—剪力墙结构设计的论述摘要:根据框架一剪力墙结构的变形及受力特点,结合结构抗震概念设计,通过研究剪力墙数量、位置和布置原则的不同对整个结构的影响,经过计算从而做出经济合理的设计。
关键词:框架一剪力墙;结构布置原则;倾覆力矩一、概述随着经济的发展,从节约用地方面的优势考虑,高层建筑成为城市的首选。
高层建筑结构体系主要主要包括以下四大体系:框架结构体系、剪力墙结构体系、框架一剪力墙结构体系和简体结构体系。
其中框架结构建筑布置灵活,空间可自由分隔,缺点是在水平力作用下侧向变形较大,高度受到限制。
剪力墙结构建筑的侧刚度较大,在水平力作用下侧向变形较小,但由于剪力墙间距要求使得建筑平面布置不够灵活,而且由于结构自重较大,地震作用影响也较大。
框架一剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的有机结合,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。
因此,框架~剪力墙结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
二、框架一剪力墙结构的受力特点和变形框架结构和剪力墙结构是两种不同的抗侧力结构,这两种结构的受力特点和变形性质是不同的,而框架一剪力墙结构的受力特点和变形则是框架和剪力墙结构的有机组合。
1.框架剪力墙结构受力特点。
对于框架一剪力墙结构,由于剪力墙的侧移刚度远大于框架,因此剪力墙分配到的剪力也将远大于框架,因此水平地震力主要由剪力墙来承担,框架起二道防线作用,两者通过水平刚度无限大的楼板协同工作。
由于上述变形的协调作用,框架和剪力墙的荷载和剪力分布沿高度在不断调整,主要由结构刚度特征值决定。
框架一剪力墙结构中的框架底部剪力很小几乎为零,而剪力控制部位在房屋的中部甚至上部,而纯框架最大剪力在底部。
因此必须认识此特点,不应简单按纯框架分析,否则不能保证结构安全。
2.框架一剪力墙结构变形特点。
剪力墙结构中剪力墙如同竖向悬臂梁,在水平力作用下,其变形呈弯曲型,而且楼层越高水平位移增长速度越快。
框架结构的变形呈剪切型,底部变形较大,上部层问相对变形较小。
框架-核心筒体系二道防线合理性研...工程力学,2019, 36(1): 183-191简短摘要“一个和尚挑水吃,两个和尚抬水吃,三个和尚没水吃。
”这条谚语告诉我们虽然人多力量大,但人多也会带来管理和协同问题。
如果让两个稍瘦的和尚和一个壮实的和尚比赛挑水,谁挑得多不比比还真不好下定论。
我国的抗震设计理念中也有类似的问题。
我国规范对框架-核心筒结构设计时的框架剪力做了相关的调整规定,初衷是为了保证双重抗侧力体系,也就是保证结构在地震下有两道防线。
但是,随着技术的发展,此规定的适用性还需要进一步研究。
也就是说:到底是框架和核心筒一起“挑水”(这里当然指抗震了)厉害,还是一个更加结实的核心筒“挑水”厉害?本文就针对此问题,对比了中美规范的相关规定,并基于一400m级实际超高层建筑,设计了对比模型,让他两出来比比。
比试结果表明:就本文研究的这栋超高层建筑来说,一个更加结实的核心筒胜出!研究对象加强剪力墙的方案(模型B)抗倒塌能力优于加强框架的方案(模型A)研究背景框架-核心筒结构体系是国内外超高层建筑的常用结构体系之一,由延性框架和核心筒两个系统组成,属于双重抗侧力体系。
由于核心筒的抗侧刚度一般比框架大很多,地震作用下核心筒承担大部分底部总剪力,是抗震第一道防线;在中、大震作用下,核心筒剪力墙发生开裂,抗侧刚度下降,一部分地震剪力转移到框架上,整个结构体系内力重分布,框架此时成为抗震第二道防线。
出于保证中、大震下抗震二道防线发挥作用的目的,不少国家的抗震规范都对框架-核心筒体系中框架所能承担的剪力做了量化规定。
我国的《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)和《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)也对框架剪力调整方法做了规定,见表1。
但随着建筑高度的不断增加,对于超高层建筑结构,满足上述框架剪力分担比的规定会带来设计难度较大,技术经济指标较差等问题。
实际设计当中,大部分超高层框架-核心筒结构很难满足该规定,很多工程中框架承担的地震剪力仅为结构总剪力的4%~5%。
框架-筒体结构设计思路及整理—外框大跨、内筒趋向剪力墙摘要:本文阐述框架-筒体结构的工作机理,以及对于该类型结构体系在设计时的普遍问题提供一些概念解释和解决方向。
关键词:框架-筒体;抗侧力;倾覆弯矩;周期比随着建筑造型的越来越标新立异,以及建筑方案对空间布置,节能采光,立面效果的要求越来越苛刻。
框架-核心筒的结构形式(以下简称框筒)越来越多的采用。
这种结构方式兼具了框架结构的布置灵活,延性好,剪力墙结构的刚度大的优点。
现在普遍用于建筑高度100米以下,设防7度以及7度以下的办公楼,研发中心,酒店等公共建筑。
但是正因为这种结构形式是两种结构体系应用到同一个建筑中,在结构设计中我们需要根据已有的建筑平面合理考虑两种结构体系各自的特性,以及它们之间相互的联系和作用。
做到合理布局,提高效率,优化设计。
1.框架-核心筒体系的特点和理想的工作机理对于框筒的结构体系,从整体变形上来说跟框架剪力墙结构体系有共同点,当框架部分的刚度能达到一定程度时,由于框架的变形是剪切形的变形曲线,而剪力墙是弯曲形的变形曲线,这种结构体系正好利用了这种变形曲线差异,兼具了剪力墙结构体系底部位移小的优点,框架顶部变形小的特性,克服了框架底部变形大,剪力墙体系顶部变形较大的缺点。
对于高层抗震结构,我们设计的目标它最终是以双重抗侧力的构件的形式工作的结构体系。
对于框筒结构来说双重抗侧力构件,首先来说第一构件是筒体(本文主要指的是剪力墙形成的筒体),第二个构件是外围的框架结构。
在设计时,两种抗侧力结构都需具备足够的刚度和承载力,能各自承受一定比例的水平荷载。
并通过水平构件的连接而协同工作,共同抵抗外力。
当水平侧力达到一定强度的时候,其中某一个体系部分因外力作用,达到极限承载力时从而屈服时,另外一个体系有足够的刚度和承载力来分担较多的地震作用,也可以单独的抵抗后续强度较小的余震。
就框筒结构来说,筒体的刚度大,吸收的水平地震的剪力也大,变形比较小,当水平地震力达到一定强度后剪力墙的连梁和墙肢先屈服了,剪力墙的刚度降低,但是未完全退出工作。
关于框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构二道防线的思考
作者从理论入手,对框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构二道防线问题作了较为详尽的分析,为结构设计人员理顺了思路,找到了问题的关键部分,并提出了相应的解决方法。
标签框架剪力墙结构;框架核心筒结构;二道防线;剪力调整;结构底部总剪力
1 框架-剪力墙结构和框架-核心筒结构二道防线的涵义
抗震结构应该尽量将结构超静定次数设计的高一些,例如可通过设置多道抗震防线等方式,使结构体系具备最大可能数量的内部、外部赘余度,有意识地建立起一系列在大震作用下有效分布的屈服区,这样,结构就能够吸收并消耗大量的地震能量,不至于倒塌,即使破坏也较易修复。
对于纯框架结构来说,一般空间较大,自重轻,建筑功能布置起来较灵活,但由于其水平抗侧力构件只有框架柱,整体刚度较小,相对赘余度也较小。
在罕遇地震来临时,一旦框架这道防线遭到破坏,结构将丧失全部承载力而倒塌。
所以框架结构通常只用于层数较低的建筑物。
对于抗震墙结构来说,墙肢较长,墙体较多,侧向刚度大,空间整体性好,赘余度大,抗震性能较强。
但因墙体多而长,所以内部空间布置不够灵活。
故一般只适合于开间较小的住宅等居住性建筑。
而框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构则在一定程度上综合了纯框架和纯抗震墙结构的优点,平面布置比较灵活,结构变形亦比较均匀。
因此在高层公共建筑中得到了广泛的应用。
框架-抗震墙结构和框架-核心筒结构采用的是两重抗侧力体系,在强烈地震袭击下,由于剪力墙(筒体)的抗侧刚度比较大,可以分担大部分的地震力,所以较容易首先开裂或者破坏,作为第一道防线。
这第一道防线遭到屈服破坏后,框架部分作为第二道防线立刻承担起抵挡住后续的地震动冲击的能力,保证建筑物最低限度的安全,免于倒塌。
2 关于框架剪力墙中框架剪力调整的问题
大震作用下,框架剪力墙结构中的剪力墙破坏后,引起塑性内力重分布,框架将承受第一道防线刚度退化之后转移出来的内力,故此时框架承受的剪力会比多遇地震下只按弹性分析设计出来的内力增大,因而框架必须具备足够的强度和刚度才能承担起第二道防线的任务,这就需要对框架结构承担的剪力予以适当的调整,以提高框架的设计内力,从而实现它第二道防线的功能。
当然,如果各层框架柱的地震总剪力均大于其结构底层总剪力(包括剪力墙和框架柱)的20%,一般认为此种情况的框架能够胜任作为第二道防线的任务,不需要调整内力。
但如果不满足此条件,则需要对框架柱的总剪力Vf进行调整,以保证框架能够承担起由墙转移出来的地震作用,发挥第二道防线的功能。
此种情况下的框架柱总剪力Vf按下式调整:
Vf≥min(0.2VO,1.5Vf,max) (公式1)
即调整后的各层框架总剪力Vf取0.2 VO和1.5 Vf,max二者的较小值。
式中:VO——对应于地震作用标准值的结构底层总剪力(若框架柱数量从下至上分段按规律变化,则应取每段的对应于地震作用标准值的结构底层总剪力)。
Vf,max——对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值(若框架柱数量从下至上分段按规律变化,则可取每段中的对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值)。
框架总剪力调整后,应按相应比例调整每根柱及与之相连的框架梁的剪力及端部弯矩标准值(框架柱的轴力可不予调整)。
当然,对于仅设置少量框架柱的剪力墙结构(框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的10%),此时的框架部分可以不考虑二道防线的作用,无须进行剪力调整。
3 关于框架-核心筒结构中框架剪力调整的问题
框架-核心筒结构作为框架-剪力墙的一种独特形式(筒体刚度大,布置在平面中央,框架刚度相对小,布置在结构的外围),在框架剪力调整方面有着相应的要求。
如果各层框架承担的地震剪力不小于结构底部总剪力的20%,则可以认为此种情况下框架能够胜任作为第二道防線的任务,框架地震剪力可不调整,这点和框架-剪力墙结构是一样的。
但如果不满足这个条件,则应符合下列规定
3.1 外框架部分分配的楼层地震剪力标准值的最大值不宜小于结构底部总地震剪力标准值的10%。
这是因为外框架处在外围,一般抗弯刚度较大,所以较容易承担很大部分的倾覆弯矩,但如果它的抗剪能力很差,那么核心筒即使在地震作用下破坏了,外
框架所分担的地震剪力依然很难大幅度提高,从而起不到二道防线的作用,可能引起建筑物的倒塌。
3.2 如果外框架部分分配的楼层地震剪力不能满足第1条,则各层框架部分承担的地震剪力标准值应增大到结构底部总剪力标准值的15%;同时各层核心筒墙体的地震剪力标准值宜乘以增大系数 1.1(但可不大于结构底部总剪力标准值),同时墙体的抗震构造措施还应相对提高。
正如前所述,这种情况下的外框架抗剪能力很弱,几乎起不到二道防线的作用,必须将核心筒和外框架同时加强,才有可能保证建筑结构的安全。
3.3 如果框架部分分配的地震剪力标准值小于结构底部总剪力标准值的20%,但其最大值已满足第1条,可按框架剪力墙中的公式1进行剪力调整。
此种情况下的外框架,刚度和剪力都不是太小,经剪力调整后可以起到第二道防线的作用。
和框架剪力墙一样,框筒结构在框架总剪力调整后,亦应按相应比例调整每根柱及与之相连的框架梁的剪力及端部弯矩。
4 结语
实际工程中,应认真分析,与其他专业协同合作,尽量合理地布置框架和剪力墙,切忌不顾概念设计随意布置,导致结构设计不合理。
例如实际工程中,有的设计人发现框架部分按规范规定经过剪力调整后,梁、柱的内力增大太多,导致严重超筋。
这时本应该认真分析,适当调整结构方案使之合理化,但他却利用软件的一个手动操作,输入一个较小的剪力调整系数,这样表面上看起来剪力也调整了,又不超筋,便自认为结果挺理想,但实际根本达不到规范要求。
大震作用下第二道防线发挥不了其应有的作用,结构的安全度无法保证。
所以应该以充足的理论依据做指导,加强概念设计的应用,深入透彻地学习规范条文,真正理解框架-剪力墙和框架-核心筒结构体系二道防线的意义,在面对实际工程时,才能够理清设计思路,真正做到具体问题具体分析,并合理解决。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家标准建筑抗震设计规范GB50011-2010
[2]中华人民共和国行业标准高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010
[3]建筑结构设计常见及疑难问题解析——中国建筑工业出版社出版徐建主编。