基于抗震理念的建筑剪力墙结构中建筑剪力墙结构中
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剪力墙是建筑结构中常见的一种抗震构件,它的墙身表面包含着丰富的内容,这些内容对于剪力墙的设计、施工和使用都具有重要的意义。
下面将针对剪力墙墙身表中包含的内容进行详细的介绍。
1. 墙身结构:剪力墙的墙身结构是指由混凝土、钢筋等材料构成的墙体结构。
墙身结构的设计需要考虑到墙体的抗震性能、承载力、变形能力等因素,以保证在地震等外部荷载作用下能够发挥良好的作用。
2. 嵌筋方式:嵌筋是指将钢筋嵌入混凝土中,以增加混凝土构件的强度和韧性。
在剪力墙的墙身表中,嵌筋方式的设计需要考虑到墙体的受力特点和抗震要求,包括水平和垂直的钢筋布置方式、钢筋直径、间距等参数的设计。
3. 唐花纹和钢筋连接:在剪力墙墙身表中,还需要考虑到唐花纹和钢筋之间的连接方式。
唐花纹是指在混凝土中形成的条状花纹,它可以增加混凝土的粘结性和抗剪性能。
钢筋连接的质量直接影响到剪力墙的整体性能,因此在墙身表的设计中需要合理确定钢筋的连接方式和长度。
4. 抹面和防护层:剪力墙墙身表还包含了抹面和防护层的设计。
抹面是指对墙面进行涂料或石膏抹面的处理,以美化墙体表面并增加墙体的耐久性。
防护层是指在墙身表面覆盖一层特殊材料,用以增强墙体的防火、防腐、防水等性能。
5. 泄水和排气设施:为了保证剪力墙的墙身表具有良好的排水和通风性能,设计中还需要考虑泄水和排气设施的设置。
泄水设施包括排水孔、排水槽等,排气设施包括通风孔、排气管道等,它们的设计应该充分考虑到墙体的结构特点和使用环境。
6. 表面装饰:剪力墙的墙身表设计还需要考虑到表面装饰的要求。
根据建筑的设计风格和功能需求,可以采用涂料、装饰瓷砖、贴面板等材料进行装饰,以增加墙体的美观性和实用性。
剪力墙墙身表中包含的内容非常丰富,需要考虑到结构、材料、装饰等多个方面的要求。
设计者在进行剪力墙墙身表的设计时,应该充分考虑到墙体的抗震性能、美观性和耐久性等多重因素,以确保墙体能够在实际使用中发挥良好的作用。
7. 墙体连接件:剪力墙的墙身表还需要考虑墙体连接件的设计。
框架-剪力墙结构中剪力墙的设计框架剪力墙结构中剪力墙的设计在现代建筑结构设计中,框架剪力墙结构因其良好的抗震性能、较大的空间灵活性以及相对经济的成本,被广泛应用于各类高层建筑中。
剪力墙作为这种结构体系中的重要抗侧力构件,其设计的合理性直接影响着整个结构的安全性和经济性。
接下来,让我们深入探讨一下框架剪力墙结构中剪力墙的设计要点。
一、剪力墙的作用与工作原理剪力墙,顾名思义,是一种能够承受水平和竖向荷载的墙体结构。
在框架剪力墙结构中,剪力墙主要承担水平荷载,如风荷载和地震作用,将其传递到基础。
当水平荷载作用于结构时,剪力墙通过自身的抗弯、抗剪能力来抵抗水平力。
其工作原理类似于一个竖向放置的悬臂梁,墙肢的弯曲变形和剪切变形共同消耗了水平荷载产生的能量。
二、剪力墙的布置原则1、均匀对称原则剪力墙的布置应尽量均匀、对称,使结构在各个方向上的抗侧刚度相近,避免因刚度分布不均匀而导致结构在地震作用下发生扭转破坏。
2、周边布置原则在建筑物的周边布置剪力墙,可以有效地增加结构的抗扭刚度,减小结构的扭转效应。
3、纵横墙相连原则纵横墙相互连接,可以形成有效的抗侧力体系,增强结构的整体性和稳定性。
4、避免短肢剪力墙短肢剪力墙的抗震性能相对较差,应尽量减少其使用。
三、剪力墙的类型1、整体墙当剪力墙的洞口面积小于墙体面积的 15%,且洞口之间的净距及洞口至墙边的净距大于洞口长边尺寸时,可视为整体墙。
整体墙的受力性能较好,具有较大的抗侧刚度。
2、小开口整体墙洞口面积稍大,但仍能符合一定的条件时,可视为小开口整体墙。
其受力性能介于整体墙和联肢墙之间。
3、联肢墙当洞口面积较大,墙肢之间通过连梁连接时,形成联肢墙。
联肢墙的墙肢和连梁协同工作,共同抵抗水平荷载。
4、壁式框架当连梁的刚度较大,墙肢的线刚度与连梁的线刚度接近时,剪力墙的受力性能类似于框架,称为壁式框架。
四、剪力墙的尺寸设计1、墙厚剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体的受力情况确定。
14年北航高层建筑结构作业3高层建筑结构作业3单项选择题第1题剪力墙结构墙肢的断面处要尽可能形成以下形式,除了()。
A、T形B、L形C、I形D、矩形答案:D第2题一个建筑物中若有一层,其侧向刚度比相邻上一层刚度小(),就认为该建筑物侧向刚度不规则。
A、10%B、20%C、30%D、40%答案:C第3题建筑抗震设防有几个类别?()A、3B、4C、5D、6答案:B第4题剪力墙结构需要从上至下连续布置,以避免()。
A、强度不够B、刚度突变C、强度突变D、变形不足答案:B第5题在较低的建筑结构设计中,往往()控制着结构设计。
A、水平荷载B、竖向荷载C、风荷载D、自重答案:B第6题框架结构一般控制在()层。
A、5-10B、10-15C、15-20D、20-25答案:B第7题经抗震设计的框架结构在大震作用下,最先破坏的应该是()。
A、框架梁B、柱C、梁柱结点D、都有可能答案:A第8题以下各项中对结构安全影响最大的是()。
A、结构方案B、内力分析C、截面设计D、构造措施答案:A第9题剪力墙结构体系是利用建筑物()承受竖向与水平荷载。
A、梁B、板C、墙D、柱答案:C第10题剪力墙在抗震结构中也称()。
A、承重墙B、隔墙C、抗震墙D、减震墙答案:C多项选择题第11题反弯点法假定()。
A、对于上部各层柱,反弯点在柱底往上2/3处B、对于上部各层柱,反弯点在柱中点C、对于底层柱,反弯点在距固定端2/3处D、对于底层柱,反弯点在柱中点答案:B|C第12题哪些结构需考虑竖向地震作用?()A、8度时的高层建筑B、9度时的高层建筑C、8度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构D、9度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构答案:B|C|D第13题设计延性开洞剪力墙时,应处理好三个基本原则()。
A、预计的弹性区要弱,塑性区要强B、预计的弹性区要强,塑性区要弱C、墙肢要强,连梁要弱D、抗剪强度要强,抗弯强度要弱答案:B|C|D第14题地震影响系数的数值应根据()确定。
一判断题(错)1.6度设防不需要进行抗震设计。
(错)2.要进行抗震设计的结构都要进行截面抗震验算。
(对)3.高层框架中混凝土柱的截面尺寸变化时,轴线位置应尽可能保持不变。
(对)4..抗震设计要求框支剪力墙结构中,必须有剪力墙落地。
(错)5.抗震设计中只需要考虑有地震作用的组合,不考虑无地震作用的组合。
(错)6.剪力墙计算时,横墙独立抵抗其自身平面内水平荷载,不考虑纵墙的存在。
(错)7.墙肢长度很小的剪力墙称为短肢剪力墙。
(对)8.筒体结构的变形是弯曲型的。
(错)9.剪力墙结构的变形是剪切型的。
二选择题1.以下各项中对结构安全影响最大的是A。
A.结构方案;B.内力分析;C.截面设计;D.构造措施2.一幢普通的高层住宅建筑,其重要性等级最可能是C。
A甲类;B乙类;C丙类;D丁类.3.随着建筑物高度的增加,同样水平荷载之下,变化最大的是C。
A.轴力B.弯矩C.顶点侧移D.剪力4.在大震作用下,经抗震设计的框架结构最不应该破坏的应该是D。
A.梁端;B.柱端;C.梁的跨中;D.梁柱结点。
5.沿连梁全长箍筋间距不小于B。
A.80mm;B.100mm;C.150mm;D.200mm。
6.如果高层建筑的主楼和裙房相连,则裙房的抗震等级应B。
A.与主楼相同;B.不小于主楼C.大于主楼D.小于主楼一级。
7.一个双肢墙,如果墙肢刚度不变时,如果增加连梁刚度,则整体系数将A。
A.增加;B.减小C.不减D.不增。
8.满足剪压比要求可以避免墙肢截面产生C破坏。
A.剪拉破坏;B.剪压破坏;C.斜压破坏;D.斜拉破坏。
9.如果剪力墙墙肢厚度为160mm,则分布钢筋的直径不应大于CA.12mm;B.14mm;C.16mm;D.18mm1、经抗震设计的框架-剪力墙结构在大震作用下,最先破坏的应该是DA、框架梁;B、框架柱;C、剪力墙墙肢;D、剪力墙连梁。
2、以下结构体系中,对层间位移限值最小的一个是A。
A.框架;B.剪力墙;C.框架-剪力墙;D.筒体。
剪力墙的结构与构造1. 引言剪力墙是在建筑结构中常见的一种抗震结构体系,具有良好的抗震性能和刚性。
它由墙体和基础组成,通过抵抗水平荷载来提供结构稳定性。
本文将介绍剪力墙的结构和构造,以及其在建筑中的应用。
2. 剪力墙的构造形式剪力墙可以分为两种基本形式:垂直墙和水平墙。
2.1 垂直剪力墙垂直剪力墙通常位于建筑的纵向方向,用于抵抗地震引起的水平力。
它们通常由连续的墙体组成,墙体之间使用扩展接头或剪力墙座连接,以提供整体刚性。
垂直剪力墙可以进一步分为平面剪力墙和筋缝剪力墙两种类型。
2.1.1 平面剪力墙平面剪力墙是由连续的矩形墙体组成,墙体通常与建筑的外墙平行。
墙体的宽度通常在150mm至400mm之间,并根据设计要求进行调整。
为了确保墙体的刚性和连接性,墙体的两端通常采用加固措施,如加粗或加设钢筋。
2.1.2 筋缝剪力墙筋缝剪力墙是由连续的窄墙体和间隙组成,墙体通常与建筑的外墙垂直。
墙体之间的间隙称为筋缝,用于吸收地震引起的变形。
筋缝的宽度通常在20mm至50mm之间。
与平面剪力墙相比,筋缝剪力墙可以更好地吸收地震能量,提高建筑的抗震性能。
2.2 水平剪力墙水平剪力墙通常位于建筑的横向方向,用于抵抗风荷载和水平荷载。
水平剪力墙通常由连续的水平墙体或框架墙体组成,墙体之间使用剪力墙座连接。
水平剪力墙的构造形式根据具体的设计要求而有所不同,其主要特点是具有较高的刚性和稳定性。
3. 剪力墙的结构材料剪力墙的主要结构材料包括混凝土和钢筋。
混凝土用于构成墙体的主体部分,而钢筋则用于增加墙体的强度和连接性。
通常,剪力墙墙体的混凝土强度为C30至C50,而墙体中的钢筋则根据设计要求进行布置和加固。
4. 剪力墙的构造方法剪力墙的构造方法主要包括墙体的浇筑和连接。
4.1 墙体的浇筑墙体的浇筑通常分为多层次进行。
首先,在基础上进行墙体的第一层浇筑,墙体中通常安装螺纹钢筋用于连接基础和墙体。
然后,根据设计要求,每层墙体进行一定高度的浇筑。
剪力墙在各类建筑结构中的抗震性能验证剪力墙的作用和原理剪力墙是一种用于抵抗水平荷载和提高建筑抗震性能的结构体系。
它是由墙体和柱、梁等构件组合而成的一个整体,能够通过承担侧向荷载来减小建筑结构的变形和振动,提高结构的整体刚度和稳定性。
剪力墙的作用是通过承担横向荷载来分担结构的侧向切向力,减小结构的位移和变形,从而提高建筑的抗震性能。
具体而言,它可以通过剪切、压、拉等不同的荷载方式来抵抗地震引起的水平力,使结构在地震作用下保持较小的变形。
剪力墙的抗震性能验证方法剪力墙在各类建筑结构中的抗震性能可以通过多种方法进行验证和评估。
以下是常用的几种验证方法:1. 试验验证利用试验方法对剪力墙进行抗震性能验证是一种直观和可靠的方式。
试验可以在实验室环境下进行,也可以在现场进行。
通过加载不同的水平荷载,观察剪力墙的位移、变形和破坏情况,可以得到剪力墙在地震作用下的性能参数和抗震性能等级。
2. 数值模拟验证数值模拟是一种基于计算机模型的方法,通过建立剪力墙的数学模型,模拟地震作用下的响应,可以评估剪力墙的抗震性能。
常用的数值模拟方法包括有限元法、离散元法等。
通过调整材料参数、几何形状等参数,可以对不同条件下的剪力墙进行模拟分析,并评估其抗震性能。
3. 理论推导和分析通过理论推导和分析的方法,可以从力学原理出发,推导出剪力墙在地震作用下的力学特性和抗震性能。
例如,可以通过平衡方程、弹性力学理论等,分析剪力墙的受力情况、位移、变形等。
通过与设计规范、实测数据进行比对,可以验证剪力墙的抗震性能。
剪力墙在不同建筑结构中的抗震性能验证剪力墙在不同建筑结构中的抗震性能也是需要进行验证的。
不同类型的建筑结构,如钢结构、混凝土结构、砖混结构等,其剪力墙的抗震性能可能有所差异。
以下是针对不同建筑结构类型的剪力墙抗震性能验证的一些关键点:1. 钢结构中的剪力墙在钢结构中,剪力墙通常由钢板、支撑结构和剪力墙本身组成。
钢结构剪力墙的抗震性能可以通过试验和数值模拟进行验证。
建筑结构设计中剪力墙结构设计要点摘要:作为常见的建筑形式,剪力墙结构因自身良好的抗风性能和抗震性能在建筑工程当中得到了广泛的运用,为了充分发挥出剪力墙结构的优点,必须高度重视结构设计问题。
设计人员首先应该针对剪力墙结构进行充分分析,结合工程需求提出优化措施,考虑到影响剪力墙结构的要素众多,必须综合考量,结合工程实践完成设计方案调整,发挥剪力墙结构的应有之用,文章将以此作为切入点进行深入分析。
关键词:建筑结构设计;剪力墙结构设计;应用分析0引言通过与传统墙体结构的比较,剪力墙结构在承载能力和抗震性能方面表现优良,保证了结构的稳定性,同时也营造了更加安全的居住环境。
剪力墙结构设计包含的内容多样,设计过程中需要根据工程实践分析结构设计当中的常见问题,结合工程经验,通过优化设计保证剪力墙结构性能的发挥。
设计人员是影响建设效果的关键所在,为此设计之前就应该针对其应用流程进行全面掌握,同时明确重点难点问题,以优化措施发挥最大的潜力墙结构优势。
1. 剪力墙的使用原则1.1 剪力墙结构设计原则要保证建筑墙体的安全性,必须在剪力墙结构以及结构形式的基础之上进行分析,找出针对性的解决方案,刚接形式的结构设计能够满足楼面横截面积小的情况,具有减少墙肢平面外弯矩的效果,能够提高整体的承重能力。
横向和纵向结构分化设计当中,需要从整体角度进行考量。
剪力墙在高层建筑当中的作用尤为突出,作为一个竖向构件,在建筑中充当着抵抗策略的角色,同时也承受着竖向负重以及横切面的负重,如果采用剪力墙组成受力墙面结构,剪力墙墙体就能够承担所有负重,对整个建筑工程影响很大。
为了发挥出剪力墙设计的最优作用,首先应该合理认识剪力墙的作用,布置方式采用沿中心轴方向双向布置,如果建筑抗震要求高,可以采用双向剪力墙设计方法;墙体的形状同样也会对剪力墙的使用设计产生一定的影响。
在设计过程中应保持受力均匀,保持受力对称,保证剪力墙中心和墙的结构中心相近,使剪力墙的效果最大化。
剪力墙结构中的边缘构件在现代建筑结构中,剪力墙结构因其出色的抗震性能和承载能力而被广泛应用。
而在剪力墙结构中,边缘构件扮演着至关重要的角色。
它们就像是坚强的卫士,默默地守护着整个结构的稳定与安全。
那么,什么是剪力墙结构中的边缘构件呢?简单来说,边缘构件是位于剪力墙墙肢端部的加强区域。
这些区域经过特别的设计和配筋,以增强剪力墙的受力性能和抗震能力。
从结构力学的角度来看,剪力墙在承受水平荷载(如地震力、风力)时,墙肢端部会产生较大的应力集中。
如果没有边缘构件的加强,这些部位很容易发生破坏,从而影响整个剪力墙结构的稳定性。
边缘构件的存在,就如同在关键部位增加了一层坚固的铠甲,有效地分散了应力,提高了剪力墙的承载能力和延性。
边缘构件主要分为约束边缘构件和构造边缘构件两大类。
约束边缘构件通常设置在抗震等级较高或者对结构性能要求较高的部位。
它们的配筋量较大,箍筋配置较为密集,能够提供更强的约束作用,限制混凝土的变形,从而提高剪力墙的抗震性能。
构造边缘构件则相对较弱,一般设置在抗震要求较低的部位,但其仍然对剪力墙的端部起到一定的加强作用。
在实际工程中,边缘构件的尺寸和配筋是根据结构的抗震等级、墙肢的长度、轴压比等因素来确定的。
轴压比是一个关键的参数,它反映了剪力墙所承受的竖向荷载与混凝土抗压能力的比值。
当轴压比较大时,需要增加边缘构件的配筋,以保证剪力墙在受压时的稳定性。
边缘构件的配筋形式也有一定的讲究。
纵向钢筋主要承受拉力和压力,箍筋则起到约束混凝土和提高构件抗剪能力的作用。
箍筋的间距、直径和形式都需要经过精心设计,以满足结构的受力要求。
为了确保边缘构件的施工质量,施工过程中需要严格控制钢筋的绑扎、混凝土的浇筑等环节。
钢筋的位置和间距必须准确无误,混凝土的强度和密实度也要达到设计要求。
否则,边缘构件的加强作用就无法充分发挥,可能会给整个结构带来安全隐患。
在建筑设计中,合理地布置边缘构件对于优化结构性能、节省材料成本也具有重要意义。
剪力墙在建筑结构设计中的应用剪力墙是一种在建筑结构设计中常见的结构形式,它可以提供稳定的抗震性能和强度,同时还能节约材料和成本。
本文将介绍剪力墙的基本原理、设计要点和应用场景,帮助读者更好地了解剪力墙在建筑结构设计中的应用。
一、剪力墙的基本原理剪力墙是指由混凝土、砖石等材料制成的垂直于建筑结构平面的墙体,在建筑结构中起到紧张和抗剪作用的一种构件。
它的基本原理是利用墙体自身的刚度和强度来抵御水平荷载的作用,从而保护建筑物的安全。
在地震等水平荷载作用下,建筑结构会产生剪力、弯矩和轴力等受力状态。
其中,剪力是指垂直于建筑结构平面的受力,是建筑结构抗震性能的重要指标之一。
剪力墙可以通过其自身的稳定性,使建筑结构对水平荷载产生的剪力有很好的抵抗能力,从而提高建筑物的整体稳定性和抗震性能。
二、剪力墙的设计要点1. 剪力墙的位置在建筑设计中,剪力墙的位置和数量需要根据建筑结构的要求和受力情况进行合理的布置。
通常情况下,剪力墙应该分散放置,以保证整个建筑结构的稳定性。
同时,要尽可能减少剪力墙的面积和数量,以便节约建筑材料和成本。
2. 剪力墙的形状和尺寸剪力墙的形状和尺寸应该与建筑结构的要求和受力情况相匹配。
一般来说,剪力墙的宽度应该适当,过宽容易导致墙面开裂或者变形,同时也会增加墙体自身的重量。
墙的厚度对于抗剪力起决定性的作用,墙体厚度越大,抗挠刚度越大。
3. 剪力墙的抗力性能剪力墙的抗力性能需要考虑多方面的因素,主要包括墙体的强度、刚度、韧性和稳定性等。
在设计中,需要结合建筑结构的要求和实际情况进行综合考虑,以满足设计要求和建筑环境的要求。
三、剪力墙的应用场景剪力墙在建筑结构设计中的应用场景非常广泛,适用于各种建筑类型,如住宅、办公楼、商业综合体等。
以下是剪力墙常见的应用场景。
1. 中高层建筑中高层建筑的抗震性能要求比较高,因此剪力墙在这类建筑中的应用较为广泛。
剪力墙可以提供稳定的支撑和刚度,增强建筑结构的抗震能力。
基于抗震理念的建筑剪力墙结构中建筑剪力墙结构中
发表时间:2019-08-06T15:57:54.563Z 来源:《基层建设》2019年第11期作者:黄慧莉
[导读] 摘要:在高层结构设计过程中,设计人员往往是以满足结构安全性为目标,使得结构偏于保守,剪力墙数量设计得过多,没有充分发挥剪力墙的承载力,忽略建筑节能等经济性问题,造成一定的浪费。
广州市白云建筑设计院有限公司广东广州 510060
摘要:在高层结构设计过程中,设计人员往往是以满足结构安全性为目标,使得结构偏于保守,剪力墙数量设计得过多,没有充分发挥剪力墙的承载力,忽略建筑节能等经济性问题,造成一定的浪费。
基于此,笔者结合自身工作经验,通过工程实例,综合结构的安全指标和经济指标,探讨基于抗震理念下剪力墙结构合理布墙数量。
关键词:高层建筑;剪力墙;不同烈度;布墙率;
引言
进行剪力墙结构的设计,保证符合建筑功能使用的前提下,还要综合考虑建筑结构抗侧能力和经济性指标。
因此,对高层剪力墙结构中合理布墙率的研究具有重要的理论和实际指导意义。
下面笔者结合剪力墙结构实际工程,对结构进行优化,分析6 度设防下剪力墙结构优化的控制因素,综合考虑结构的建筑使用功能、结构的安全性以及经济性,探究此类户型的高层建筑在设防烈度不同环境下结构的合理布墙方式、最佳布墙率范围以及经济性角度的钢筋、混凝土用量等指标。
1工程概况
某一高层住宅建筑楼,结构体系为现浇钢筋混凝土剪力墙结构,地下共有三层,地上有二十四层,地上部分除机房层外层高均为2.9m,建筑物总高度为74m。
该工程所在地抗震设防烈度为6 度,设计基本地震加速度为0.05g,地面粗糙度为C 类,基本雪压
s=0.20kN/m2,基本风压w=0.60kN/m2,风载体型系数取1.4,风压高度变化系数、风振系数以及楼面活荷载标准值等均按《建筑结构荷载规》(GB50009-2012)的规定采用。
建筑物抗震设防类别为丙类,设计使用年限为50 年,建筑结构安全等级为二级,结构的重要性系数为1.0,设计地震分组为第三组,建筑场地类别为II 类。
2 6度设防下结构布墙率的分析
参照建筑平面布置图在满足建筑使用功能的基础上,对剪力墙进行布置。
通过多次建模与分析计算,对比计算结果,首先选出了一个既满足目标参数要求,同时也没有布置过量墙肢导致安全储备过大造成浪费的剪力墙布置方案,如图1,方案中剪力墙的布墙率为 5%。
图1:布墙率为 5%时标准层结构布置平面图
根据剪力墙优化布置的一些原则,在满足建筑使用功能的前提下,对上述方案中的剪力墙进行调整,增加或减小结构周边剪力墙墙肢长度或者翼缘长度,尽量不改变电梯四周剪力墙长度,得到其他不同的剪力墙布置方案,由于论文篇幅限制,此处从中共选取三种布置方案,调整方案如下:
(1)在原方案基础上,不改变楼梯、电梯周围剪力墙的长度,对强轴 X 轴上的剪力墙长度进行调整,减小 Q1、Q5、Q6、Q12、Q15、Q22 的墙肢长度,得到新的方案,此时剪力墙的布墙率为 4.87%;
(2)在原方案基础上,不改变强轴 X 轴方向剪力墙墙肢长度,调整弱轴 Y 轴方向的剪力墙墙肢长度,增加 Q5、Q6、Q11、Q12、Q13、Q16、Q23、Q24的长度,得到新的方案,此时剪力墙的布墙率为 5.18%;
(3)在上一个方案基础上,适当增大 X 轴方向 Q1、Q2、Q14、Q25 的长度,主要是增大弱轴 Y 轴方向 Q4、Q6、Q12、Q13、Q14、Q24 的长度,得到新的方案,布墙率为 5.33%。
四种布置方案按照布墙率的大小确定:布墙率 4.87%为方案一,布墙率 5%为方案二,布墙率 5.18%为方案三,布墙率 5.33%为方案四。
通过 SATWE 软件对四个方案进行内力计算,四种不同布墙率的方案计算结果见表 1。
表中符号如下:Tx、Ty、Tz分别为结构 X、
Y、Z 向的自振周期,Vx、Vy分别为结构 X、Y 向的最大楼层剪力,∆ ux/h、∆ uy/h分别为结构 X、Y 向的最大层间位移角,Dmax(x)、
Dmax(y)分别为结构的最大位移。
综上可以分析,通过内力分析后方案一不能够满足技术参数指标的要求,方案二的指标最接近规范的要求,方案四中的结构安全储备最大最安全。
因此,对于该工程布墙率应该控制在 4.9%以上,同时还要考虑工程的经济性确定布墙率的合理范围。
本文基于性能抗震理念,将位移控制与经济指标结合,探讨较为合理的布墙率范围。
方案的布墙率不同会影响各种构件的材料用量及所占比重,应用工程量计算软件 STAT-S 软件计算不同的布墙率对应的结构中梁、板、墙的钢筋用量和混凝土用量。
本文重点分析结构构件的工程量,不考虑施工中的其他因素造价影响。
得出方案一单位面积用钢量38.81 kg/m2、方案二单位面积用钢量38.94 kg/m2、方案三单位面积用钢量39.23 kg/m2、方案四单位面积用钢量39.36 kg/m2、同时由数据分析可知,由方案一到方案二,布墙率增加 2.67%,混凝土的总用量增加 0.52%,钢筋总用量增加 0.74%;由方案二到方案三,布墙率增加3.6%,混凝土的总用量增加 1.11%,钢筋总用量增加0.92%;由方案三到方案四,布墙率增加 2.9%,混凝土的总用量增加 1.33%,钢筋总用量增加 0.35%。
通过数据可以看出,混凝土与钢筋用量的增加率并不一致,钢筋用量的增加幅度要比混凝土的增加幅度小,且随着布墙率的增加,这种差异越明显。
分析其原因,随着布墙率的增大,墙肢数量增多,梁的长度相应减小,而且原来由梁承担的内力转移到了墙肢上,梁内所需布置的受力钢筋也相应减小,而对于墙体,由于数量增加,使得轴压比相应有所减小,墙体中的分布钢筋会减少,因此,钢筋的总用量增加幅度会减小。
由以上对结构的技术参数与经济成本的分析可知,在 6 度设防区的高层建筑,风荷载对其控制占主导,即结构的受力变形主要是由风荷载影响的。
在结构设计时考虑到结构安全性,要给结构留有一定的安全储备空间,同时也要进行经济性分析,综合考虑结构的成本造价及安全参数指标来确定结构布墙率的合理范围。
通过以上分析,本工程中的合理布墙率应该控制在 4.9%~5.2%之间。
因此,对于6度区由风荷载进行控制,基本风压 w=0.60k N/m2 的 24 层左右的高层建筑结构设计,经优化后工程的限额控制指标可将以下数据作为参考:布墙率范围 4.9%~5.2%,单位面积的混凝土用量控制在 0.31m3/m2~0.33m3/m2,单位面积的钢筋用量控制在 39 kg/m2左右为最佳。
3总结
本文通过工程实例,对高层建筑剪力墙结构中剪力墙合理数量在6度设防烈度下最优布墙率进行分析,为实际工程设计提供借鉴意义。
但是在剪力墙结构的合理布墙率时,只是针对一种常见户型布局的实例进行研究,得出的结论对该种布局方案的高层结构有参考意义。
还需进一步研究多种户型、不同层数的建筑结构的布墙率,以便为更广泛的实际工程设计参考提供选择。
参考文献:
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