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文檔簡介
1、<p><b> 一.英文原文</b></p><p> A NEW STAGGERED SHEAR WALL STRUCTURE FOR HIGH-RISE BUILDING</p><p><b> ABSTRACT</b></p><p> Shear wall structure has been
2、 widely used in tall buildings. However, there are still two obvious disadvantages in this structure: first of all, space between two shear wall could not too big and the plane layout is not flexible, so that serviceabil
3、ity requirements are dissatisfied for public buildings; secondly, the bigger dead weight will lead to the increase of constructional materials and seismic force which cause desigh difficulty of super-structures and found
4、ations. In this paper, a new ty</p><p> REINFORCEMENT CONCRETE STAGGERED SHEAR WALL STRUCTURAL SYSTEM IN TALL BUILDINGS</p><p> Structure Style and Features of New Type Shear Wall Structural S
5、ystem:In this new-type shear wall structural system,every shear wall is at staggered location on adjacent floor, as well as adjacent shear walls are staggered with each other.One end of floor slab is supported on top edg
6、e of one shear wall; the other end of floor slab is supported on bottom edge of adjacent shear wall. The edge column and beam are set beside every shear wall. The embedded column and connected beam are set on every f<
7、/p><p> Working Mechanism of New Type Shear Wall Structure </p><p> Under the vertical load, this structure effect is the same as ordinary frame-shear wall structure, that is, the shear wall and
8、column act together to resist the vertical load. Because the stiffness of every span shear wall is large and the deformation is small, the bending deformation and moment of columns are very small. Under lateral load, the
9、 structure deformation is uniform, thereby it can improve the whole stiffness effectively and the higher capability resisting lateral load is obtained.Th</p><p> Due to the above main reasons, this structur
10、e is considered to have particular advantages compared with traditional shear wall structure in improving structural lateral stiffness. It can provide larger using space, and reduce the material, earthquake action as wel
11、l as dead weight.Also, it can provide larger lateral stiffness, which will benefit the structural lateral capability. In author’s paper and in this paper the example calculating results indicates that lateral stiffness o
12、f this structure</p><p> Aseismic analysis and construction measures in a building example</p><p> In order to study dynamic characteristics and aseismic performances in this structural system
13、, the staggered shear wall will be used as all cross walls in the large bay shear wall structure without internal longitudinal walls.</p><p> Example. Thereis a nine-storey reinforcement concrete building,
14、which is large bay shear wall struvture, shown in figure3. here,walls columns, beams, and slabs are all cast-in-situ. The thickness t=240mm is used for shear walls from 1 to 3 stories, while thickness t=200mm is used for
15、 shear walls from 4 to 9 stories. Given the section of columns of width b=500mm and depth h=600mm . Given the section of beams of width b=300mm and depth h=700mm . The modulus of elasticity is assumed to be E=2.1*10E<
16、/p><p> Table1PeriodT(s) top-storey displancement△(cm) bottom seismic shearV(KN)</p><p> Table 2 Every-story displancement △(cm)</p><p> From the abve calculated results , it can b
17、e observed, firstly , that the building bay increased from 7.2m(scheme 2,3) to 7.2*2=14.4m (scheme 1 ) .Therefore, the useable floor area is increased greatly while dead weight is decreased 2093kN, and concrete of shear
18、walls is saved (40% compared with scheme 2 or about 25% compared with scheme 3). Because the structural stiffness based on the arrangement method of shear walls is uniform, the whole lateral stiffness is increased a lot
19、than that of sche</p><p> In general, the slabs are cast-in-situ. The concrete used for slabs normally should have grade strength of no less than C20 .The thickness of slabs should not less than 180mm , esp
20、ecially in bottom stories in which the distribution bars are two-way reinforcement ф8 @200. It is emphasized that the shear constructions should be strengthened at the joints-shear walls and slabs . In order to ensure sh
21、ear strength between walls and slabs ,the wall bars should extend into the above and below spans for</p><p> Conclusions</p><p> From the above analysis and research, the following conclusions
22、 can be drawn : (1) Compare with traditional shear wall structures , the staggered shear wall structure has many advantages, such as providing bigger space and lateral stiffness ,reducing dead weight and seismic force ,
23、and saving constructional materials . therefore, this structural system has good economic benefits .</p><p> (2) the structural stiffness and deformation is uniform, thereby it can improve the whole stiffne
24、ss effectively and enable it to appear wholly bending state, which are beneficial to increase the capacity of resistance to horizontal force and ductility.</p><p> (3) This structure can reduce the bottom s
25、hear seismic coefficient of shear wall structures, thereby it can solve many problems in ordinary shear wall structures , such as bigger space and lateral stiffness , and higher seismic force which will lead to bigger bo
26、ttom shear seismic coefficient . It also can be a efficient method adjusting structural stiffness and dead weigh in design .</p><p> (4)This structure can be used in longitudinal wall of big-space shear wal
27、l structure without inner longitudinal wall, cross shear wall and longitudinal frame structure, and fishy bone big space shear wall structure , because it can provide bigger space and reduce superstructure dead weigh and
28、 seismic action without reducing stiffness, which benefit resistance either ground floor frame-supported shear wall or whole structure. </p><p> (5) This structure can be used in non-seismic regions and has
29、 good effect because it can provide bigger lateral stiffness than ordinary shear wall structures, which have the same amount of shear walls. So it is beneficial to resist wind loads. Where specific aseismic design and co
30、nstruction measure are taken, it can be used in intensity 7 or 8 seismic zones.</p><p> (6) Alternate-floor shear wall structure has been used overseas in practical engineering and has good effect. However,
31、 it can only be used in the single-span structures. The staggered shear wall structure presented in this paper can be used in the multi-span structures, which has better behaviors of stiffness uniformity along the height
32、 and deformation than the former.</p><p> This new type structural system of tall buildings needs further research, especially need to be checked by model experiments and engineering practices. </p>
33、<p> 新型高層建筑物結(jié)構(gòu)交錯排列剪力墻結(jié)構(gòu)</p><p><b> 引言</b></p><p> 剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑用途廣泛。然而,在這個結(jié)構(gòu)中仍然有二個明顯的缺點: 首先,二個剪力墻之間的空間不可能太大,并且平面布局不靈活,因此不滿足公共建筑的操作性能要求; 第二,更大的自重將導(dǎo)致建設(shè)材料和地震力的增大從而造成結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)計困難。在本文,為
34、了克服普通剪力墻的缺點介紹一個新型高層建筑結(jié)構(gòu)交錯排列的剪力墻結(jié)構(gòu),不僅為建筑設(shè)計提供大空間,而且對水平作用力的抵抗有更輕自重和抵抗力。</p><p> 交錯排列剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在高層建筑中的具體優(yōu)點</p><p> 新型剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)樣式和特點 :在這個新型剪力墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng),每個剪力墻的交錯排列地點設(shè)在毗鄰地板上,并且毗鄰剪力墻相互交錯排列. 一剪力墻上緣支撐地面板的一個末端; 毗鄰
35、剪力墻下緣支撐地面板的另一個末端。在每個剪力墻旁邊設(shè)置邊柱和梁。在每個地面板上設(shè)置嵌入柱和連系梁。這個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的好處是它的空間用途大和板的間距小。剪力墻可以交錯排列或不符合使用要求,見圖1。 結(jié)果,間隔寬度從L被增加到2L或3L。. . 另外,交錯排列的剪力墻自重小于普通剪力墻,因此減少物質(zhì)費用。 結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明新型剪力墻與普通剪力墻相比,在兩者有同樣側(cè)向剛度時,墻壁數(shù)減退25%和自重減少20%。不僅克服了普通剪力墻的二個主要明顯的缺
36、點,并且有效地擴大剪力墻結(jié)構(gòu)用途空間。 除了建筑便利以外,交錯排列的剪力墻還有其他好處。雖然每個剪力墻的剛度變形沿垂直的方向,當(dāng)毗鄰剪力墻在交錯排列地點受力時,整體結(jié)構(gòu)的總剛度變形沿垂直的方向。整體結(jié)構(gòu)變形基本上彎曲形式。以上分析表明,交錯排列的剪力墻和普通剪力墻相比有更強的整體剛度、較少的上面層位移(減少大約58%)和較少的相對樓層位移。在同一水平力之下,交錯排列剪力墻結(jié)構(gòu)能有效地減少梁</p><p> 新
37、型剪力墻結(jié)構(gòu)工作方法</p><p> 在垂直力作用下,這個結(jié)構(gòu)作用和普通框架結(jié)構(gòu)一樣,剪力墻和柱一起抵抗垂直力。由于每個剪力墻的剛度大,并且變形小,柱的彎曲的變形和彎曲時間是非常小的。 在側(cè)向力作用下,結(jié)構(gòu)變形是一致的,從而它可能有效地改進(jìn)整體剛度,并且能更好的抵抗側(cè)向力。主要原因是剪力墻的特殊布置方法,可以解釋如下: 首先,側(cè)向剪切力傳遞方法是與傳統(tǒng)剪力墻不同。 側(cè)向剪切力通過墻壁下緣從剪力墻上緣轉(zhuǎn)移到下層
38、樓板,然后通過下面樓板到下面樓層毗鄰剪力墻。 最后,側(cè)向剪切力轉(zhuǎn)移到基層剪力墻和基礎(chǔ)。由此可知,側(cè)向剪切力傳遞方法是特別的,每個樓板通過樓板和上層樓板傳遞側(cè)向剪切力。但在傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)中 ,每個樓板只傳遞自身的側(cè)向剪力。橫向剪切力通過剪力墻直接傳遞給基礎(chǔ)。 這個結(jié)構(gòu)充分利用板的大剛度來傳遞并且抵抗橫向剪力。雖然剪力墻底部排列不規(guī)則,但在整體結(jié)構(gòu)中,樓板有更大的剛度,它傳遞和抵抗從上到下的側(cè)向剪力,從地板中間漸近或從邊緣到中間的側(cè)向剪力。
39、它相當(dāng)于空間整體結(jié)構(gòu)有了大側(cè)向剛度,它通過樓板連接被樓層和跨度隔開的所有剪力墻。在作者的文章中證明了在側(cè)向力作用下整體結(jié)構(gòu)將發(fā)生整體彎曲變形,而每個樓層剪力墻將發(fā)生彎曲,不會發(fā)生局部彎曲</p><p> 第二,在交錯排列的剪力墻每個部分(如圖2所示),剪力墻沿對角線adcb, cfed, ehgf, gjih排列成四個X形(如圖2所示)。由于形成X對角線,剪力墻有大剛度和強度, X對角線具有教大的剛度。 另外
40、,邊柱和梁形成了具有教大側(cè)向剛度的支撐--`框架”。 因此,很大地增強結(jié)構(gòu)整體剛度。由于上述主要原因,這個結(jié)構(gòu)與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相比,在增強結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度方面有特殊的意義。它可以擴大使用空間,并且減少材料,在地震作用時減輕自重。并且,它可能提供更大的側(cè)向剛度,有益于增強結(jié)構(gòu)側(cè)向能力。在作者的想法和本文例子的計算的結(jié)果表明這個結(jié)構(gòu)通過連接兩個剪力墻產(chǎn)生的側(cè)向剛度幾乎和整體剪力墻結(jié)構(gòu)相同(比后者輕)。</p><p>
41、 在大廈這個例子中的抗震分析和建筑措施</p><p> 為了學(xué)習(xí)這個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的力學(xué)性能和抗震能力,交錯排列的剪力墻在結(jié)構(gòu)不使用內(nèi)縱墻的情況下將被用于大跨度結(jié)構(gòu)的橫墻。</p><p> 例子。 有一個九層的混凝土建筑,是跨度剪力墻結(jié)構(gòu),如上圖3所示。 這里,墻、柱、梁和樓板全部采用現(xiàn)澆。從1到3層使用厚度t=240mm的剪力墻,從4到9層使用厚度t=200mm剪力墻。 假如柱的寬度b
42、=500mm,高度h=600mm。 假如梁的寬度b=300mm,高度h=700mm。 假設(shè)彈性模量E=2.110E7 kN/㎡和G=1.05×10E7 kN/㎡。如上圖3 (a) 所示(方案Ⅰ),8度震區(qū), 2類地面附近,外縱墻被澆注框架中,并且橫墻是交錯排列的剪力墻。在分析反應(yīng)光譜方法分析墻板元素的基礎(chǔ)上,使用計算機程序FWD計算抗震的分析。為了比較,在上圖3 (a)和(b)同時給出了其它的抗震的分析,分別顯示橫墻使用的整體
43、墻(方案2)和聯(lián)肢墻(方案3)。 </p><p> 相關(guān)結(jié)果在表1和表2中列出,地震作用力和位移全部從SRSS結(jié)果中采取。</p><p> 表一 周期T(s),頂點位移△(cm),底部剪力V(KN)</p><p> 表二 各層位移</p><p> 由上面的結(jié)果可知,這個結(jié)構(gòu)還得經(jīng)受檢驗,首先,大廈跨度從7.2m (方
44、案2,3)增加到7.2×2=14.4m (方案1)。在自重減少10890kN的同時增加房屋的使用面積,而且荷載減少了2093kN,并且保護(hù)了剪力墻的混凝土 (40%和方案2比較或大約25%和方案3比較)。由于這樣布置的剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度是一樣的,和方案3和方案2相比整體側(cè)向剛度增加很多,然而,自重的減少導(dǎo)致了地震力地減少,使底部剪力系數(shù)a從0.092 (計劃2) 降低到0.071,因此它有可能解決普通剪力墻結(jié)構(gòu)的頂點位移變化小的
45、問題 (計劃1比計劃2僅增加0.11 cm),例如更大的底部剪力系數(shù)。</p><p> 和聯(lián)肢墻相比(計劃3),這個結(jié)構(gòu)的上層側(cè)向剛度位移明顯增加了0.89cm,大約是聯(lián)肢墻的45%( =1.94cm)。然而,混凝土用量和自重比連接墻減少了25%。這個結(jié)果表示,當(dāng)堅固的剪力墻有小裂縫時,會具有大剛度、大自重和地震力,此新型結(jié)構(gòu)可以調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度和減少自重或地震力,美中不足的是在設(shè)計時限制了部分剪力墻和梁。. 在
46、這個結(jié)構(gòu)中,因為剪力墻在每個樓層是間斷的,所以側(cè)向剪切應(yīng)力是不可能直接地通過板傳遞到底部。 由于有較大剪切力傳遞到底部板,因此,一層板應(yīng)該具有更大的強度和剛度來傳遞剪切力.</p><p> 一般來說,采用現(xiàn)澆板。板的混凝土強度不得低于比C20。板的厚度不應(yīng)該少于180mm,特別是底層應(yīng)鋪設(shè)ф8 @200的雙向鋼筋。在剪力墻和板的連接處應(yīng)加大強度。為了保證墻和板之間的抗剪強度,根據(jù)與計算長度有關(guān)的規(guī)范,斜桿應(yīng)具
47、有一定的錨固長度。而且,在剪力墻上下連接處應(yīng)力十分復(fù)雜以至于剪力墻很容易出現(xiàn)斜裂縫從而造成剪切破壞。所以除了暗柱和連梁以外,在剪力墻的連接處應(yīng)設(shè)置斜桿來保證連接處的強度和剛度。. 在墻上下相交處必須使用內(nèi)圓角措施。其它抗震的措施的使用應(yīng)與剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震規(guī)范相一致。</p><p><b> 總述:</b></p><p> 從上述分析和研究,得到以下結(jié)論:<
48、;/p><p> 1) 和傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)相比,交錯排列剪力墻結(jié)構(gòu)有許多好處,例如提供更大的空間和側(cè)向剛度,減少自重和地震力和保護(hù)建筑材料。 因此,這個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)有教好經(jīng)濟效益。</p><p> 2) 結(jié)構(gòu)剛度和變形是一致的,從而它可以有效地改進(jìn)整體剛度,使結(jié)構(gòu)出現(xiàn)完全彎曲狀態(tài),增加對水平作用的抵抗力和延展性。</p><p> 3) 這個結(jié)構(gòu)可以減少剪力墻結(jié)構(gòu)的底
49、部剪力系數(shù),從而可以解決許多問題,例如大空間和側(cè)向剛度以及可以增大底部剪力系數(shù)的地震力。 在設(shè)計時是一個調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度的高效率的方法。</p><p> 4) 在沒有內(nèi)縱墻、十字型剪力墻和縱向框架結(jié)構(gòu)以及不牢固的大空間剪力墻結(jié)構(gòu)時,這個結(jié)構(gòu)可以用于大空間剪力墻結(jié)構(gòu)的縱墻,因為它可以提供更大的空間和減少結(jié)構(gòu)自重和地震力,無需減少剛度,有益于任何框架的剪力墻或整體結(jié)構(gòu)。 </p><p>
50、5) 這個結(jié)構(gòu)可以用于非地震地區(qū)并且有教大的作用,因為它在有相同數(shù)量剪力墻的情況下,和普通的剪力墻結(jié)構(gòu)相比,可以提供更大的側(cè)向剛度。 這樣,對抵抗風(fēng)荷載有教大的作用 。在采用抗震設(shè)計和建筑措施的情況下,可以用于7或8級震區(qū)</p><p> 6) 交錯剪力墻結(jié)構(gòu)在外國工程中被應(yīng)用并有很好的作用。 但是,它只用于單間距結(jié)構(gòu)。在本文提出了交錯排列剪力墻結(jié)構(gòu)可以用于多間距結(jié)構(gòu),和前者相比剛度能更好的沿垂直方向發(fā)生變形
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