浅谈高层建筑剪力墙结构的设计要点
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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。
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。
剪力墙结构设计要点分析一、剪力墙结构的基本概念1、剪力墙结构的基本概念利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构,称为剪力墙结构。
(1)剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
(2)剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。
在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
2、剪力墙结构的优缺点及适用范围(1)优点:整体性好,刚度大,在水平荷载作用下侧向变形小,承载力(强度)要求也容易满足,房间内无梁柱外露。
(2)缺点:剪力墙间距不能太大,平面布置不灵活,不能满足公共建筑的使用要求,结构自重往往也较大。
(3)适用范围:较小开间的住宅及旅馆建筑,高层建筑。
二、剪力墙结构设计应注意的问题1、结构体系的选择在设计钢筋混凝土多层及高层建筑结构时。
可供选择的结构体系有:框架结构;框架-剪力墙结构;剪力墙结构;框支剪力墙结构;筒体结构和巨型结构等。
目前,我国采用较多的是前5种。
设计中究竟采用哪种结构体系,要经过方案比较确定,这主要要看拟建筑物的高度、用途和施工条件和经济比较等。
如果拟建建筑物为宿舍,高度又比较高,那么自然要选择剪力墙结构。
因为居住建筑要有足够的隔墙。
如拟建建筑物为厂房或实验室,则最好采用框架结构,因为这类建筑要求开间大,多变,布置灵活,竖向构件越少越好。
2、剪力墙结构的布置(1)高度和高宽比的控制。
剪力墙结构大多应用于高层建筑结构中,而在高层建筑中,侧向位移的控制是结构设计的主要矛盾。
剪力墙结构在高层建筑结构设计中的应用分析随着城市化进程的加快和人口的不断增加,高层建筑的需求也越来越大。
在高层建筑的结构设计中,剪力墙结构被广泛应用,以确保建筑的稳定性和安全性。
本文将对剪力墙结构在高层建筑结构设计中的应用进行分析。
1. 剪力墙结构的作用和原理剪力墙是由一系列的墙体构成的结构系统,用来吸收建筑在水平方向上的作用力,从而提高建筑的稳定性和抗震性。
剪力墙结构的主要作用是承担建筑在水平方向上的荷载,并将这些力传递到地基上,以减小建筑物的变形和振动。
剪力墙通常设置在建筑的外围或内部,以形成一个整体的结构系统,能够有效地抵抗风荷载和地震力,保证建筑物的安全性和稳定性。
在高层建筑的结构设计中,剪力墙结构的设计原则有以下几点:(1)合理布局:剪力墙的布局应考虑建筑的功能需求和结构的整体性,保证在建筑内部能够充分利用空间,同时又能够满足结构的抗震性能。
(2)强度和刚度:剪力墙结构应具有足够的强度和刚度,以承担水平荷载的作用,防止建筑物的侧向位移和倾覆。
(3)与其他结构的协调:剪力墙结构应与其他结构系统(如框架结构、核心筒结构等)协调配合,确保整个建筑结构的完整性和稳定性。
剪力墙结构在高层建筑中得到了广泛的应用,其主要优点包括:(1)提高建筑的稳定性:剪力墙结构能够有效地提高建筑的稳定性,减少建筑的侧向位移和倾覆的可能性,保证居民的安全。
(2)增强抗震性能:剪力墙结构能够有效地吸收地震力,降低建筑受到地震影响时的变形和损坏,提高建筑的抗震性能。
(3)节约材料和成本:剪力墙结构能够减少建筑的侧向位移,降低对建筑外立面和墙体的需求,从而节约了材料和成本。
4. 剪力墙结构在设计中的应用案例剪力墙结构在高层建筑的设计中有许多成功的案例,例如中国国际贸易中心、上海环球金融中心、香港国际金融中心等。
这些建筑在设计中充分发挥了剪力墙结构的作用,确保了建筑的稳定性和安全性。
中国国际贸易中心采用了“扭转框架-剪力墙结构”,在结构设计中加入了剪力墙,大大提高了建筑的整体抗震性能。
高层住宅剪力墙结构设计控制及调整高层住宅设计中广泛采用剪力墙结构,本文给出了剪力墙结构的布置原则及设计时的注意事项;汇总了剪力墙结构计算的各个设计指标以及对应的调整方法。
随着社会进步,科技发展,人们对住宅的功能要求越来越丰富,建筑设计越来越符合功能和审美的要求;为实现建筑的要求,结构选型主要与其使用功能直接相关,同时拟建场地的地理位置,抗震烈度也是影响结构选型的重要因素。
为了进一步提高土地利用率,建设单位倡导建设高层住宅,以满足市场的需求及企业自身经济效益的要求;目前高层住宅成为人们的主要居住形式,高层住宅主要的结构形式多为剪力墙结构。
1剪力墙结构的特点剪力墙结构是由竖向剪力墙和水平楼面梁板组成的结构。
剪力墙既作为承受水平和竖向作用的构件,又有分隔房间的作用。
其布置原则除了应满足建筑使用要求,对结构受力是否合理至关重要,剪力墙布置是否合理进一步决定了该建筑的建设费用,所以更多的建设单位在前期建筑方案及与相应的结构选型上尽量优化,而达到节省造价的目的。
2建模时的注意事项(1)剪力墙:目前结构常用计算软件:中国建筑科学研究院开发的软件PKPM,北京盈建科软件XXXX有限公司编制的软件YJK,均可进行剪力墙结构的计算。
(2)剪力墙平面布置原则:依据建筑平面图:①外墙可布置为剪力墙,增加建筑平面的抗扭刚度。
②内墙布置时,平面均匀对称布置,竖向连续,避免楼层错洞保证剪力墙边缘构件上下连续贯通,同时避免墙肢开洞过大形成抗震性能较差的短肢墙(短肢剪力墙指截面厚度不大于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)。
③剪力墙的截面厚度及构造配筋应当依据实际工程剪力墙部位及抗震等级,参见《高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)》7.2.1,10.4.6,《建筑抗震设计规范(GB52022-0510)》(以下简称抗规)6.4.1,6.4.3条。
④内墙长度除应满足建筑条件,还要考虑墙下桩最小桩间距的要求,例如:常规设计时,桩直径700mm,桩间距不小于3倍桩径,加上0.5倍的桩径,建议上部剪力墙的长度为2500mm,上部如有结构洞口,宜尽量使洞口避开桩位。
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。
高层建筑结构的剪力墙要点高层建筑结构中主要受力的构件包括框架梁、柱、楼板和剪力墙。
其中作为垂直构件的混凝土剪力墙是其提供结构刚度的第一构件,它在高层建筑当中承受结构的绝大部分横向荷载和垂直荷载。
而当高层建筑的受力结构主体全部由剪力墙构件来构成时,就形成了通常所说的剪力墙结构。
在剪力墙结构中单肢的剪力墙承担了所有的横向荷载和垂直荷载。
混凝土剪力墙结构是一种较为优良的结构体系,属于刚性结构,其刚度和强度都比较高并且具备一定的展延性,传力也均匀直接,有不错的抗倒塌能力和较高的整体性。
高层建筑混凝土剪力墙的结构设计应从下述几个方面来考虑。
1 合理的结构布置所有民用建筑的结构布置都应尽可能遵循简洁、规则的原则,保证结构的质心与刚心相一致,而对于剪力墙结构来说,剪力墙的方案布置、墙肢的长短等均应合理。
因为底部框架——剪力墙结构中的剪力墙属于低矮墙,且其抗剪刚度相对较大,所以如果平面形式复杂、布置的墙肢较长,就很容易出现受力过于集中、局部刚度过大的现象,甚至往往出现只布置极少的剪力墙就能满足上下层的抗侧刚度比限值的情况。
所以在剪力墙布置方案上必须要坚持对称、均匀、周边、分散的原则,且墙片不宜过长,墙片平面形式也不宜采用增强抗侧刚度的“T”、“L”等平面形式,而应尽可能采用“一”字平面形式。
同时还应控制好剪力墙的最大间距,以满足规范的要求。
纵向剪力墙还应在外纵轴布置好开窗洞的剪力墙,这样就能大大增强其横向抗倾覆的能力,以避免边柱产生过大的拉力和压力。
2 建筑高度和层数要求根据资料和研究证明,随着楼层数的增加,剪力墙结构的震害将会加剧,所以规范对于结构形式为剪力墙结构的建筑物的高度和层数有着严格的限值要求。
其中的建筑高度指的是从室外地面至檐口或者屋面板板面的高度,对于半地下室结构则从室内地面算起,而对于全地下室或者嵌固条件较好的半地下室则仍然应从其室外地面算起。
对于那些带阁楼的坡屋顶则应算至山墙的半高处。
3 抗震要求根据历史上地震的记录及其分析研究,之所以底层框架——剪力墙结构会产生严重的破坏,究其原因就在于其上部刚度和底层刚度之比太过于悬殊。
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。
高层建筑剪力墙结构设计需关注的要点随着社会进步,剪力墙结构作为高层住宅常用的一种结构形式,广泛应用于目前高层住宅建筑。
本文从剪力墙的基本概念及特点出发,对高层建筑剪力墙结构中的设计要点做出了分析总结,并简要阐述了优化设计的要点。
标签:高层建筑;剪力墙;结构设计一、前言合理的建筑结构有助于提高建筑质量,为社会带来经济效益。
在设计过程中设计施工人员应该按照设计规则进行设计。
对于剪力墙结构来说,准确掌握剪力墙设计的重点、要点才能最大限度的发挥作用,保证房屋质量。
二、剪力墙基本概述剪力墙结构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,這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。
剪力墙截面特点是墙肢长度远大于厚度,自身平面内具有很大的刚度和承载力,平面外刚度和承载力都相对较小。
墙肢属于偏心受压或偏心受拉构件。
同时在剪力墙结构中,墙是一个平面构件.它除了承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作,其受水平力作用时似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。
在地震作用或风载下剪力墙除须满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求。
现浇钢筋混凝土剪力墙结构,除了承受楼板传来的竖向荷载外,还承受风荷载和水平地震作用。
剪力墙结构的抗侧刚度大,在水平力作用下的侧移较小,承载力较大,且整体性能较好。
通过合理设计,能够加强剪力墙的抗震性能,并增加剪力墙的延性。
由于剪力墙承载能力大,侧向变形小,其具有一定的延性,在地震中均表现出不俗的抗震性能。
但是剪力墙的间距一般较小,平面布置尚不够灵活,建筑空间也受到了一定的限制。
对于商住一体的高层建筑,商用部分可采用框支梁、框支柱来进行转换,扩大商用的建筑空间。
三、高层建筑结构设计的特点1.水平荷载:剪力墙结构的设计主要是针具水平荷载而进行的,水平荷载成为了决定性的因素。
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。
剪力墙的结构设计浅析在现代建筑结构设计中,剪力墙作为一种重要的抗侧力构件,发挥着至关重要的作用。
它不仅能够提供足够的侧向刚度,保证建筑物在水平荷载作用下的稳定性,还能有效地控制结构的变形,提高建筑物的抗震性能。
接下来,让我们深入探讨一下剪力墙的结构设计。
一、剪力墙的定义与作用剪力墙,又称抗风墙或抗震墙,是一种用于抵抗水平荷载(如风荷载和地震作用)的钢筋混凝土墙体。
其主要作用是将水平荷载传递到基础,从而保证整个结构的稳定性。
与传统的框架结构相比,剪力墙结构具有更高的侧向刚度和承载能力,能够更好地适应高层建筑对结构性能的要求。
在地震多发地区,剪力墙的存在可以有效地吸收地震能量,减少结构的破坏程度,保障人们的生命财产安全。
二、剪力墙的类型1、整体墙当剪力墙无洞口或洞口面积小于墙体面积的15%时,可视为整体墙。
整体墙的受力性能类似于悬臂梁,其水平位移较小,内力分布较为均匀。
2、小开口整体墙洞口面积稍大,但仍小于墙体面积的 15%,且洞口之间的距离及洞口至墙边的距离较大时,称为小开口整体墙。
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,超过墙体面积的 15%,且洞口之间的连梁对墙肢有约束作用时,形成联肢墙。
联肢墙的墙肢通过连梁相互连接,共同抵抗水平荷载。
4、壁式框架当连梁的刚度较大,与墙肢的刚度接近时,剪力墙的受力性能接近于框架,称为壁式框架。
三、剪力墙结构设计的要点1、合理布置剪力墙在设计过程中,应根据建筑物的平面形状、高度、使用功能以及抗震要求等因素,合理布置剪力墙。
剪力墙应均匀分布在建筑物的周边和内部,以保证结构的刚度中心与质量中心尽量重合,减少扭转效应。
同时,应避免剪力墙的集中布置或局部缺失,以免导致结构刚度的突变。
2、控制剪力墙的数量和长度剪力墙的数量和长度直接影响着结构的侧向刚度和经济性。
过多的剪力墙会增加结构的自重和造价,过少则无法满足侧向刚度的要求。
一般来说,应通过结构计算和分析,确定合适的剪力墙数量和长度,使结构在满足侧向刚度的前提下,达到经济合理的目标。
高层民用建筑剪力墙结构设计特点及其优化策略随着城市化进程的加快和人口的不断增长,高层民用建筑的建设已经成为了城市发展的重要组成部分。
而在高层建筑的结构设计中,剪力墙结构因其较好的抗震性能和结构稳定性而备受青睐。
本文将从剪力墙结构的设计特点以及优化策略两个方面进行探讨,以期为高层民用建筑的结构设计提供一些参考和指导。
一、剪力墙结构的设计特点1. 抗震性能好剪力墙结构的一个显著特点就是其较好的抗震性能。
剪力墙结构可以有效地抵抗地震引起的水平荷载,从而保障建筑在地震发生时的整体稳定性。
这是因为在地震发生时,建筑结构会受到水平方向的作用力,而剪力墙结构的设置可以在一定程度上减小结构的位移,从而减轻地震对结构的影响,提高建筑的抗震性能。
2. 结构稳定性高剪力墙结构还具有较高的结构稳定性。
在高层建筑中,结构的稳定性是非常重要的,剪力墙结构通过在建筑不同部位设置剪力墙,可以有效地提高建筑的整体结构稳定性,减小结构的变形和振动,保障建筑在使用过程中的安全性和稳定性。
3. 建筑空间利用率高剪力墙结构的设计可以有效地提高建筑的空间利用率。
在建筑结构设计中,通常会考虑到建筑的空间利用率,尤其是在高层建筑中。
而剪力墙结构可以通过在建筑的外围或内部设置剪力墙来实现结构的稳定,而不需要增加大量的柱子或梁,从而提高了建筑的空间利用率。
4. 施工便利剪力墙结构的施工也相对便利。
剪力墙结构相对于其他结构形式来说,其施工过程更加简单,施工难度也较低,从而可以有效地节约施工时间和成本,提高施工效率。
二、剪力墙结构的优化策略1. 合理确定剪力墙布置位置在设计剪力墙结构时,需要合理确定剪力墙的布置位置。
通常剪力墙应该布置在建筑结构的承重墙或外围墙等位置,以确保结构的整体稳定性。
还需要考虑剪力墙的数量和间距,以及结构的布置方式,从而在保证结构稳定性的前提下提高建筑的空间利用率。
2. 采用新型材料和技术在剪力墙结构的设计中,可以考虑采用一些新型材料和技术来进一步优化结构设计。
浅谈高层建筑剪力墙结构的设计要点
发表时间:2016-09-23T14:55:12.623Z 来源:《低碳地产》2016年第6期作者:林志辉
[导读] 为了追求经济性与合理性的完美结合,房地产商越来越青睐于高层建筑。
广东中山建筑设计院股份有限公司 528400
【摘要】剪力墙结构是高层建筑的主要结构形式,由于其结构具有侧向刚度大,水平荷载作用下侧移小的特点,因此被广泛的应用于高层建筑。
本文主要针对剪力墙结构的受力特点,结合个人的实际工程经验,浅谈自己的一些设计心得。
【关键词】高层建筑;剪力墙;结构设计
前言:
为了追求经济性与合理性的完美结合,房地产商越来越青睐于高层建筑。
而剪力墙结构侧向刚度大,且结构布置较为灵活,能够很好地实现建筑户型复杂、建筑功能多样化的综合型发展。
但是高层建筑结构日益复杂,在设计过程需要考虑的问题也越来越多,因此为了规范高层建筑的设计,国家制定了一系列关于高层建筑的设计规范,设计从业人员应该遵守国家或地区的规范要求,不能随意跨越规范的界限。
一、高层建筑的结构受力特点
高层建筑主要受到水平和垂直两个方向作用力。
随着建筑物高度不断在增加,受到水平荷载而产生的变形、侧移成指数增长,结构所需的抗侧移刚度也会越来越大。
剪力墙结构在水平荷载作用下产生的侧移小,轴向变形和结构延性好。
根据高层建筑的结构受力特点,剪力墙结构抗侧移能力得到充分的发挥。
二、剪力墙结构的设计要点
剪力墙、梁和楼板是剪力墙结构的主要受力构件。
剪力墙最主要的作用是为结构提供抗侧力刚度,它主要承担建筑结构中的竖向荷载和大部分的和水平荷载。
《高规》中定义两端与剪力墙在平面内相连的梁为连梁,在设计过程中,连梁的刚度一般会乘以0.6~08的折减系数。
连梁作为剪力墙结构的一道防御系统,在抵抗地震力和风荷载中起到非常重要的作用。
结构楼板则主要考虑不同的跨度采用不同的板厚,一般板厚为跨度的1/30~1/35。
但实际工程中,建筑入户大堂及电梯厅处由于考虑设备管线较多,一般板厚取120mm~150mm。
高层建筑的楼板主要考虑其抗裂性能,确保楼板的最小配筋率满足规范的要求,在建筑角部及转角窗位置做适当的加强,露台天面等位置要合理地加大板厚,并且拉通面筋以满足其温度应力的要求。
剪力墙结构体系是一种刚性结构体系,其位移曲线呈现弯曲型,因此具有良好的强度和刚度,同时具有良好的延展性,在传力的过程中能均匀受力,具有较好的整体性和抵抗倒塌的能力。
以下根据我个人的工程经验,谈谈剪力墙结构中关于剪力墙设计的几个设计要点:
(1)剪力墙的布置原则
剪力墙结构平面布置宜简单、规则,应该沿主轴方向或其他方向,采用双向布置,两个方向的侧向刚度不宜相差过大。
剪力墙布置应该自下到上连续布置,尽量避免刚度突变。
但是现实工程实例中,经常出现梁托剪力墙转换、厚板转换的情况,主要是因为剪力墙不适用于大空间的公共建筑,结构建筑平面布置不灵活,为了实现建筑的使用功能,不得不出现剪力墙局部转换甚至全部转换的情况。
在高层建筑结构设计中,应该尽量避免使用短肢剪力墙,因为其配筋及轴压比均有较高的要求,从经济性和安全性的角度也应该减小使用。
剪力墙不宜过长,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8m。
当剪力墙长度大于8m时,建议采用剪力墙开洞的方式减小其刚度,避免某片剪力墙承受过大的荷载,尽量做到剪力墙受力均匀、变形协调。
剪力墙的总体平面布置主要是以均匀和对称为主要原则,保证结构的刚度中心和质量中心尽量重合,以此降低结构的扭矩。
通过增大剪力墙的可利用空间、设计适宜的剪力墙间距等方式使剪力墙的结构具有合适的侧向刚度,这样更能体现出剪力墙的抗侧力刚度强、承载力大优势。
(2)确定剪力墙厚度
剪力墙结构中的墙肢厚度主要是由墙肢的轴压比、计算配筋等因素决定的。
底部加强部位的剪力墙厚度宜适当加大,减小墙肢的轴压比,增大墙肢的延性。
在设计过程中,应尽量避免采用“一字型”剪力墙,要多采用“L型”、“T型”剪力墙。
当不得不采用“一字型”剪力墙时,要注意与剪力墙平面外搭接的梁应双向搭接,以增强其稳定性。
剪力墙的厚度除了要考虑轴压比,还应该考虑剪力墙的稳定性。
由于剪力墙承受较大的作用力,所以必须保证其稳定性能够满足设计要求。
根据剪力墙稳定性的验算公式,在受力变化不大的前提下,加大剪力墙的截面能够起到非常好的作用。
同时,与剪力墙平面外搭接的梁,在配筋的时候,要注意其钢筋的锚固长度,应尽量采用细小的钢筋,保证墙肢有足够的厚度以满足钢筋的锚固。
在实际工程中,为了不影响建筑的使用空间,大部分住宅都使用200mm厚的剪力墙,在底部加强部分使用250mm或者更厚的截面,但其截面厚度的大小关键还是取决于墙肢的轴压比以及稳定性的要求。
(3)剪力墙中大墙肢处理
剪力墙在剪力墙结构中容易受到剪切破坏,在剪切力作用下,剪力墙的形状由细高状逐渐变成弯曲状,因此增强剪力墙结构的延性是最有效防止剪力墙被剪力破坏的方法。
在实际工程中,若墙体长度较长,可选择开洞方式将长墙分割为小的、均匀的独立墙段,保证每墙段的高宽比大于2。
理论上,长度大于8m的剪力墙被称为大墙肢。
在剪力墙结构中,大墙肢是楼层剪力的主要承受者。
大墙肢在超强度的地震或强烈震动时集中承受过大的荷载,是非常容易受到破坏的。
为了防止大墙肢受到破坏,对超过8m的大墙肢可以采用下列处理办法来解决:
①开施工洞:在施工的过程中在墙上留洞,完工时将墙洞填充起来,这样可以把大墙肢分为小墙肢。
②开计算洞:在设计过程中,通过连梁开洞的方法将大墙肢分成几个合理长度的墙肢,这种方式可以适当地减少大墙肢的刚度,但这种情况经常会出现连梁承受过大的剪力而超筋的情况。
(4)剪力墙连梁超筋处理
在剪力墙结构中的连梁非常容易发生剪切变形,对剪力墙连梁配筋不满足设计要求的情况可做以下处理:①使连梁截面适当高度减小,尽量减小连梁的受力。
②适当调整抗震设计中剪力墙连梁弯矩、剪力。
③对竖向荷载不受连梁破坏影响的情况,在大震作用下,保证该连梁不参与支撑,以独立墙肢的标准对其进行第二次多遇地震作用结构内力分析,墙肢按内力较大的配筋计算。
(5)剪力墙的轴压比及配筋要求
轴压比是剪力墙的一个非常重要的指标。
实验证明,较小轴压比的剪力墙具有更好的延性。
所以,在剪力墙结构设计中,一定要控制剪力墙的轴压比,使其满足规范的要求。
在轴压比较小的情况下,底部加强部位的剪力墙可不设约束边缘构件,能够更好的控制结构的含钢量。
而剪力墙的配筋要注意分清约束边缘构件与构造边缘构件,要根据不同形式的剪力墙配置不同形式的边缘构件,并且要主要满足规范中对于边缘构件的最小配筋要求。
“剪力墙的竖向和水平分布钢筋的配筋率,一、二、三级时均不应小于0.25%,四级和非抗震设计时均不应小于0.20%。
”在实际工程中,为了更好地优化结构的含钢量,部分工程会采用“a、b层”的方法配置墙身水平筋,但计入约束边缘构件的水平分布筋的体积配箍率不应大于总体积配箍率的30%。
同时,应该注意约束边缘构件的箍筋间距要和墙身水平钢筋的箍筋间距一致。
三、结束语
本文主要阐述了自己对高层建筑剪力墙结构在设计过程中的一些认识和体会。
作为结构设计的从业人员,必须以新规范编制原理为设计基础,把实际需求和工程的实际情况相结合,通过不断的学习来提高自己的设计水平,以足够的责任心去完成所有的工程。
限于本人水平,本文所述如有错误,望请更正。
参考文献:
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