建筑短肢剪力墙结构的设计与计算
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短肢剪力墙结构设计摘要:短肢剪力墙结构在现代住宅建筑中应用越来越多,本文在工程实践基础上,分析这种结构型式的特点、适用范围、计算方法等,指出在结构设计中应注意的一些问题。
关键词:短肢剪力墙;结构设计近年来,随着人们对住宅,特别是小高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们的需求。
在这样的情况下,由于钢筋混凝土短肢剪力墙结构具有墙肢可灵活布置,房间内无露梁露柱的现象,给建筑较大的灵活空间,剪力墙数量较少,减轻了自重,减小了水平地震作用,降低了钢筋混凝土的用量等优点,因此得到了广泛运用。
1短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5~8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
这种结构型式的特点是:(1)结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;(2)墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置;(3)能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单;(4)连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽;(5)根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。
在进行以上分析后,按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计,相对于异形柱结构,短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟,但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面:(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯,楼梯间形成刚度较大的内筒,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防;(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,应加强其抗震构造措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率;(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下,显现整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力,由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂,因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量,加强小墙肢的延性抗震性能。
建筑结构中的短肢剪力墙设计摘要:随着社会经济的发展,我国的高层建筑越来越多,而大多数都用到短肢剪力墙的结构形式,主要是要考虑其综合因素,这样才能降低生产成本和施工周期,确保建筑物的质量得到可靠保证。
本文就高层建中常用到的建筑短肢剪力墙进行剖析,对其基本特点和使用原则进行探析,为短肢剪力墙在高层建筑中的实际应用提供一些可靠的支撑和有益的参考。
关键词:短肢剪力墙;高层建筑;结构设计;安全可靠;经济合理;抗侧刚度;整体稳定性引言近年来随着人们对住宅,特别是小高层及多层住宅平面布置与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。
于是经过不断的实践和改进,以剪力墙为基础,并吸取框架的优点,逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系,即所谓“短肢剪力墙”结构体系。
然而目前的短肢剪力墙普遍抗震性能薄弱,横向抗受压能力较小,容易发生墙体扭曲,造成高层建筑倒塌,所以,应该选择正确的分析软件,合理分析短肢剪力墙的结构与应用,设计适当的数目与布局,逐步改善抗震能力。
1短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构在高层住宅工程中一经使用,就受到了住户与房地开发商的青睐,其应用也逐渐得到普及。
《高规》规定,短肢剪力墙指截面厚度不大于300mm、各肢横截面的高度与厚度之比的最大值介于4~8之间的剪力墙,其变形特征和受力特征与框架—剪力墙结构类似,但与框架结构相比,短肢剪力墙结构的内力分配与刚度分配更为合理。
基于混凝土短肢剪力墙进行高层住宅工程的施工,相比传统的建筑施工结构,具有较多优点:(1)利用间隔墙的位置,结合住宅建筑平面,能够改变竖向结构特征,从而有效避免正常使用过程中的部件冲突问题。
(2)根据建筑施工的需要对墙体的数量、位置及其肢长进行灵活的调整,从而有效地计算出高层住宅的实际抗侧力,使得整个结构更加稳固。
(3)混凝土剪力墙的布置方式更加灵活自由,能够适应更多的建筑设计方案,更加符合现代人的审美观念,达到住户对其住宅的要求。
剪力墙墙肢长度计算公式剪力墙是建筑结构中常见的一种承重墙体,它能够承受水平方向上的剪力,从而保护建筑结构免受地震等外部力的影响。
在设计和施工剪力墙时,墙肢长度是一个非常重要的参数,它直接影响着墙体的承载能力和稳定性。
因此,合理计算剪力墙墙肢长度是非常关键的。
剪力墙墙肢长度的计算公式是一个基本的工程公式,它可以帮助工程师和设计师在设计和施工剪力墙时准确地确定墙肢长度,以保证墙体的稳定性和安全性。
在本文中,我们将介绍剪力墙墙肢长度的计算公式及其相关知识,帮助读者更好地理解和应用这一重要参数。
剪力墙墙肢长度的计算公式通常是根据结构的特点和设计要求来确定的。
一般来说,墙肢长度的计算公式包括以下几个方面的内容,墙体的受力情况、墙体的几何形状、墙体的材料特性等。
在实际工程中,工程师和设计师需要根据具体的情况来选择合适的计算公式,并进行相应的计算和分析。
在进行剪力墙墙肢长度的计算时,首先需要确定墙体的受力情况。
一般来说,剪力墙主要承受水平方向上的剪力,因此墙肢长度的计算公式通常是根据剪力的作用来确定的。
在计算剪力墙墙肢长度时,需要考虑墙体的整体受力情况,包括墙体上部和下部的受力情况,以及墙体与其他结构的连接情况等。
其次,墙体的几何形状也是确定墙肢长度的重要因素。
一般来说,墙体的几何形状会直接影响墙体的受力情况和承载能力,因此在计算墙肢长度时需要考虑墙体的几何形状,包括墙体的高度、厚度、截面形状等。
根据墙体的几何形状,可以选择合适的计算公式,并进行相应的计算和分析。
此外,墙体的材料特性也是影响墙肢长度的重要因素之一。
一般来说,墙体的材料特性包括墙体的材料强度、刚度、变形能力等。
在计算墙肢长度时,需要考虑墙体的材料特性,并根据墙体的材料特性选择合适的计算公式进行计算和分析。
在实际工程中,剪力墙墙肢长度的计算通常是一个比较复杂的工程问题,需要综合考虑墙体的受力情况、几何形状和材料特性等多个方面的因素。
因此,工程师和设计师需要具有一定的工程背景和经验,才能够准确地计算和确定墙肢长度。
短肢剪力墙、短肢剪力墙结构及其设计要点1、短肢剪力墙的定义高规7.1.8规定,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。
以下几种情况不属于短肢剪力墙: 1)厚度大于300mm的墙,各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4时,属于一般剪力墙。
2)若剪力墙中,即使有几肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8,但有一肢截面高度与厚度之比大于8,该截面与属于一般剪力墙。
3)高规7.1.8条文提到,对于采用刚度较大的连梁与墙肢形成的开洞剪力墙,不宜按单独墙肢判断其是否属于短肢剪力墙。
《北京细则》5.5.5条规定,当短肢剪力墙与较强的连梁(连梁净跨与连梁高度之比不大于2.5,且连梁高度至少大于400mm)相连,或与翼墙(翼墙长度应该不小于短肢墙厚度4倍)相连,可不作为短肢剪力墙。
2、短肢剪力墙较多的剪力墙结构具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指,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小于结构底部总地震倾覆力矩的30%的剪力墙结构。
如果不符合上述范围时,不属于“短肢剪力墙较多的剪力墙结构,这时仍可按一般剪力墙结构进行设计,但其短肢剪力墙仍应提高一级等级后满足本措施对短肢剪力墙轴压比的限值及其他构造措施。
(刘铮《建筑结构快速入门》P72) 但李国胜《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》P187提到,在剪力墙结构中,只有少量不符合墙肢截面高度与厚度之比大于8的墙肢,不属于短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构,这些少量小墙肢抗震等级不需提高一级。
2011版高规对02版规程进行了修改,不论是否短肢剪力墙较多,所有短肢剪力墙都要满足7.2.2条规定。
但短肢剪力墙的抗震等级不再提高(条文说明)。
同时说明一下,《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》对短肢剪力墙的抗震性能及其优缺点则有不同的看法,第3.2.4条则定量化界定“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总面积的50%以上。
短肢剪力墙技术在建筑结构设计中的运用摘要:近年来,随着我国建筑行业的不断发展,建筑质量与之前相比明显有所提高,在此过程当中,建筑安全性也不断的升级,为我国人民生活提供一定的安全保障。
在建筑物建筑结构设计过程当中需要使用短肢剪力墙技术对墙体进行建设,进而提高墙体的建设稳定性和安全性。
在技术操作和使用过程中,所消耗的成本也较低,有利于整个工程建设的全面开展。
本文主要通过对短肢剪力墙技术进行详细的分析,希望可以普及短肢剪力墙技术的适用范围,为我国建筑行业的发展提供一定的技术保障。
关键词:短肢剪力墙;建筑;结构设计;运用引言在传统的建筑行业墙体建设过程当中,基本上都会选择使用普通框架结构进行建设,但是安全性较低,无法满足人们生活需求。
同时由于建筑结构的影响,导致部分区域暴露在空气当中,影响墙体的使用寿命和美观性。
因此,普通的墙体建设结构已经不再符合时代发展的需求,那么短肢剪力墙技术的使用也是在传统墙体建筑设计结构之上完成的,综合传统简历墙建设结构优点,进行新型墙体结构设计。
目前短肢剪力墙的结构设计得到普遍的使用,为我国建筑行业的建设提供了坚实的基础。
1.短肢剪力墙结构的含义短肢剪力墙结构的基本概念是指在剪力墙结构当中存在比较多的短肢剪力墙情况,根据其工作的形式,可以将其分为以下几个特点:第一,短肢剪力墙结构在使用过程当中是通过梁连接建筑的各个墙面,它可以隐蔽在间隔墙中间,减少空间的消耗量。
第二,可以根据抗侧力适当的调整短肢剪力墙的规模和数量,在使用过程当中更加方便,避免造成过多的资源消耗。
在方案设计过程中也可以根据用户需求进行适当的调整,没有特别的数量或者设计要求。
第三,在中心剪力墙使用过程当中属于主要的抗侧力构建,因此建设高度和强度要足够高,能够支撑起整个墙体建筑结构的压力和载荷。
2短肢剪力墙的优点短肢剪力墙在使用过程当中的优点具体体现在以下几方面:第一,可以与建筑平面之间有效结合,将竖向构件布置在相应的墙体位置,不会对后期整个建筑墙体的结构和墙体的功能产生一定的影响。
短肢剪力墙结构设计摘要:随着社会的发展,越来越多的住宅小区出现,短肢剪力墙结构设计在现代住宅建筑应用中起到重要作用,本文在工程实践基础上,分析这种结构形式的特点、适用范围、计算方法等,指出结构设计中应注意的一些问题。
关键词:短肢剪力、结构计算近年来兴起的短肢剪力墙结构,它不仅具有可以使室内不出现柱楞,又可增加使用面积的特点,而且具有改善建筑功能并使室内布置灵活的特点,受到建筑师和开发商以及广大用户的欢迎,但由于短肢剪力墙结构抗震性能差,且地震区应用经验不多,为此新修订的《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)在明确高层建筑采用短肢剪力墙的前提下,对短肢剪力墙的适用范围做了限制,并提出了一系列加强措施1短肢剪力墙的设计和应用1.1短肢剪力墙的定义短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系,只不过采用较短的剪力墙墙肢而已,《高规》第7.1.2条8款的定义:短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙,通常采用“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”型、折线型、“一”字型。
对于T型、L型等双肢剪力墙只要有一个墙肢的长度与墙厚的比值大于8就不是短肢剪力墙,当一个剪力墙截面厚度不小于层高的1/15,同时又不小于300mm,高度与厚度之比大于4时仍属于一般剪力墙。
通常短肢剪力墙与简体(一般剪力墙)结构体系称之为“短肢剪力墙-简体”(或一般剪力墙结构体系)。
1.2短肢剪力墙布置原则短肢剪力墙应结合建筑平面利用窗间墙和开间墙来布置,基本上不与建筑使用功能发生矛盾,墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要和高规规定的一些计算参数能否满足而定。
还可以通过墙肢的长短变化来调整刚度中心的位置,能灵活布置,可选择的方案也较多,楼盖方案简单,连接各墙的梁,随墙肢位置而设计于间隔墙竖平面内,可隐蔽,不外漏,梁的截面可根据建筑立面的要求来布置,如根据建筑立面布置的梁不能满足一些参数的需要,还可通过调整梁的截面来调整参数的大小,直到满足为止。
建筑短肢剪力墙结构的设计与计算
现代住宅建筑要求大开间,平面及房间布置灵活、方便,室内不出现柱楞、不露梁等。
目前,现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款,因此,结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题,需要设计人员积累经验,利用正确的概念进行设计。
本文旨在对短肢剪力墙结构设计中的相关问题进行分析,供结构设计人员参考。
标签:异形柱短肢剪力墙结构设计
随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。
于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”型式。
一、短肢剪力墙结构与异形柱结构的简要介绍
1.短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
对短肢剪力墙结构的设计计算,因其是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。
2.异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。
它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
这种结构的特点是:
①由于截面的这种特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异;
②对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。
而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu为砼的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差;
③异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心砼处
于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;
④特别是异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。
由国内外大量的试验资料和理论分析,异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等,影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比(剪跨比),配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。
二、短肢剪力墙的优点
短肢剪力墙既保留了异形柱不凸出墙面的优点,又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点。
由于住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供应紧张,高层住宅的建造成为众多开发商的首选。
与普通的剪力墙相比,短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,造价更低,且结构自重更小。
这种结构体系通常都是利用中部的竖向交通区设置较多的剪力墙,组成一个较为完整的或基本完整的筒体。
也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的筒体。
这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现。
至于外围部分,可以根据建筑的要求而定。
因为住宅建筑对平面的划分要求比一般的商业建筑、办公建筑以及旅馆建筑要求更高,房间的顶板不宜有梁、墙角不宜有柱子突出,所以住宅建筑通常都在核心筒的外围布置混凝土剪力墙。
而且短肢剪力墙在建筑上起到对建筑平面的分隔作用,在结构上,既可以承受竖向荷载,又可以抵抗水平地震作用。
三、短肢剪力墙结构及其计算
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。
其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。
在进行异形柱结构设计时,除满足高规中对结构布置要求外,还应注意几个方面的问题:
1、异形框架的计算由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计规范计算,特别是在框——剪,框——筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。
此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。
而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。
在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。
2、轴压比控制对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。
在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比
大小的控制对柱的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。
四、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层,由于停车和商业用房需较大空间,就得通过转换层来实现。
在短肢剪力墙结构中,一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地,其于剪力墙框支。
框支剪力墙结构当转换层位置较高时,转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变,内力的传递仅转换层一层楼板的间接传力途径很难实现;转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服,转换层上部几层墙体易于破坏。
这种结构体系不利于抗震。
高烈度区(9度及9度以上)不应采用;8度区可以采用,但应限制转换层设置高度,可考虑不宜超过3层;7度区可适当放宽限制。
”因此,建议在6度抗震设防区,短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层,避免高位转换。
规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。
框支剪力墙结构当转换层位置较高时,如何定义框支柱,涉及到安全与经济的问题。
根据圣维南原理,局部处理的影响只限于局部范围,所以当转换层位置较高(如高位转换)时,除转换层附近楼层的内力较复杂外,下面的结构受到的影响很小,应与普通框架结构基本一样,不必按框支柱处理。
建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。
当有扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,底部外围的小墙肢,截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重,尤其“一”字形小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,使连梁受剪破坏的可能性增加。
因此,在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,更应加强概念设计和抗震构造措施。