關于剪力墻和框架剪力墻結構設計中的若干問題探討

1、<p>　　關于剪力墻和框架剪力墻結構設計中的若干問題探討</p><p>　　摘要:伴隨著高層建筑越來越多，剪力墻和剪力墻結構設計中，應該重視影響結構經濟技術的因素。同時應加強結構概念設計，做好結構的布置、加強結構的分析，尋求合理的結構方案，推廣使用冷軋扭鋼筋在樓面板的設計中，盡量避免使用復雜結構。應綜合考慮經濟效益和社會效益。 </p><p>　　關鍵字：剪力墻；框架剪力墻

2、 ； 結構；設計 </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　伴隨著我國國民經濟的持續(xù)快速增長，全國各地的高層建筑相繼出現。由于框架剪力墻結構體系建筑平面具有布置靈活，并且能夠規(guī)劃出較大的空間。同時也符合抗震設計的延性好、超靜定以及多道防線的要求，可

3、以達到結構具有強度、穩(wěn)定以及剛度等方面的性能。所以在高層結構設計中對框架剪力墻結構的應用出現的次數越來越頻繁。但是在實際的設計中依然存在很多問題需要解決。 </p><p>　　與多層建筑相比,高層建筑的受力特點: 其一是柱子、墻體的軸向變形及截面剪切變形對結構內力的影響;其二是風力或地震的水平荷載作用所產生的內力和位移變形常為結構設計的控制因素。 </p><p>　　2剪力墻的數量確定

4、 </p><p>　　在框架剪力墻的結構中，結構的抗側剛度主要由剪力墻的抗側剛度決定。層間位移和結構的頂點位移隨剪力墻的抗側剛度的增大而減小，成反比例關系。所以，為了滿足變形的限制要求，往往就需要較大的抗側剛度,此時需要的就是足夠多的剪力墻數與剪力墻截面大小的平衡。但是,在特殊條件下譬如在地震荷載作用下,側向位移與剪力墻側向剛度并不成反比關系。他的原因就是剪力墻抗側剛度的增大會減小結構的自振周期,使得地震作用加

5、大。綜上所述我們可以得出結論即過多的確定剪力墻的數量是不經濟的。 </p><p>　　在結構設計的初步階段，通常就會面臨著怎樣經濟、合理的確定剪力墻的數量，讓他可以滿足位移同時減少大量重復工作的問題，當然了也要盡可能滿足建筑的使用功能。 </p><p>　　3框架剪力墻結構的非線性反應的分析 </p><p>　　鋼筋混凝土的框架剪力墻結構，在相當劇烈強烈地震作

6、用下能有效地通過反復的非彈性變形耗散地震能量,并且是一種較好的抗震結構體系。但是，就目前而言的抗震設計規(guī)范尚有它自己的不足之處,很多按規(guī)范設計的鋼筋混凝土框架剪力墻結構房屋,仍然遭到了不同程度的甚至是達到失效的嚴重非結構或結構破壞。所以，鋼筋混凝土框架剪力墻結構的非線性分析受到了應有的重視,國內外學者也為此做出了大量的相關研究。 </p><p>　　由于非線性動力性能相當的復雜是在鋼筋混凝土構件的動力荷載作用下

7、的,使得傳統(tǒng)的平面非線性分析無法反映空間結構各構件的協(xié)同作用。曾經美日兩國合作研究,通過一個足尺7層鋼筋混凝土框架剪力墻結構的偽動力試驗同振動臺模型試驗,揭示了這種結構在非彈性范圍的反應,就是以墻的轉動和墻體周圍框架約束墻轉動的三維機制為主。同時考慮框架剪力墻結構的這種空間效應,當前許多研究者從簡單實用同時又具有合理精度的角度出發(fā),提出了擬三維分析模型和完全的三維分析模型。高層鋼筋混凝土框架剪力墻三維非線性地震反應分析的計算工作量非常的

8、大,目前的分析模型如要用于實際有一定的困難。于此同時三維非線性反應分析變軸力和中柱的雙軸彎曲影響問題是非常復雜的,目前雖然已經提出了若干模型,但依然有待發(fā)展和驗證。目前最為理想的多豎線單元墻模型，用基于自平衡力的結構非線性動力反應分析方法來進行框架剪力墻的擬三維非線性地震反應分析。 </p><p>　　3、當前剪力墻和框架剪力墻結構設計中出現的問題 </p><p>　　因剪力墻和框架剪

9、力墻的結構體系具有整體性良好，剛度大以及側向變形小、抗震性能好、抗風等的特性。這樣可以更加容易滿足高層結構中國家規(guī)范限定值的要求。所以一般的高層中使用這種結構體系的較為廣泛。所以正因為這樣，設計施工中也易讓人們對這種結構體系的一些問題缺乏足夠的重視。同時為了趕進度，沒有充足的時間琢磨抗震規(guī)范中采用的三個設計標準以及二階段抗震設計方法、規(guī)范的條文規(guī)定, 這就容易忽視結構設計方案的經濟性,甚至錯誤地覺得這種結構體系可任意改動, 同時不易出現

10、抗震和安全問題等等。所以，設計前期方案階段結構人員沒有主動的與建筑人員配合，使得建筑人員隨意的進行墻體的布置；后期則就是隨意改動墻柱的位置，更甚者在電算后依然在不斷改動，一些境外的承包商更是敢于搬墻抽柱，拆墻打洞，不顧安全和經濟。 </p><p>　　4當前條件下問題的解決措施 </p><p>　　4.1重視影響經濟技術指標的因素 </p><p>　　作為企業(yè)

11、經濟效益使其追逐的首要目標，安全又省錢是其企業(yè)對結構設計水平考核的重要目標，同時也是結構設計人員的追求。但是，當前在剪力墻與框架剪力墻結構設計中, 材料耗量的差別則相差較大, 而且這種結構體系在高層建筑中要占到80%以上, 同時在高層住宅中要則占到90%左右。為降低結構造價和材料耗量的意義很重要，所以可以從以下幾個方面加以重視。 </p><p>　　4.2做好結構概念的設計，并加強結構的布置 </p>

12、;<p>　　概念設計應貫穿設計的全過程，尤其是在抗震設計中。要使鋼筋混凝土結構絕對不出現裂縫是很難做到的, 而且要求做到也不一定是合理的。而高層設計中關鍵是避免在地震中結構的局部開裂或破壞而導致整個結構體系破壞,因此要求結構中要形成多道抗震防線，同時引導預定部位在地震時出現塑性鉸的作用，用來提高結構的能耗能力，從而可以改善構件的延性。同時結構布置時應注意到可以削弱地震的反應，平面剛性力求對稱，豎向力求等強，可以合理確定他

13、的抗側剛度的中心位置，這樣水平合力點通過或靠近中心，就避免產生扭轉影響。 </p><p>　　4.3加強結構分析，尋求最合理的結構方案 </p><p>　　前期方案設計的質量如何將對結構設計的材料耗能影響最大，據資料顯示前期設計工作將會影響到投資的25%-80%之間。一般情況而言，剪力墻結構中無論大開間或者是小開間方案, 都能滿足規(guī)范中規(guī)定的要求, 其墻體配筋一般只是構造要求, 即使框

14、剪結構中剪力墻的配筋率往往也不高。在以往的情況中，往往是一種方案一次電算定案，從而使得位移值不合理、結構自重較大，地震自振周期較短、剛度過大、地震自振周期較短等情況。而今后也應該注意到，剪力墻的增多或者截面尺寸的加大都可以提高結構側向剛度以及增大地震荷載加大地震力的二重性的目的，剪力墻的布置不當、增大都會使結構受力不利?？梢钥闯鰪膶で蠛侠淼慕Y構方案可以有很大的經濟技術的意義。比如：將傳統(tǒng)的剪力墻用于25 層以下的住宅中時, 往往會因墻量

15、過多、墻肢長, 墻體的承載能力得不到充分利用, 而且材料耗量大還增大了結構自重, 使得結構剛度過大, 地震自振周期短, 加大了地震的反應，但是如若將傳統(tǒng)的小開間剪力墻的方案改成大開間同時并適當合理的采用一些短肢墻或者異形柱，同時合理減少墻體的用量，經過計算分析調整結構布置, 不僅僅能使結構取得較好的經濟效果同時還可獲得良好的建</p><p>　　4.4結構方案應該考慮到綜合效益問題 </p>&l

16、t;p>　　通常的情況下，人們一般認為純鋼結構是鋼筋砼結構造價的2倍以上，混凝土與鋼混合結構則是鋼筋砼結構造價約在1. 5倍左右浮動。因此會誤認為不管是什么情況鋼筋砼都是較為經濟實惠的，但是從哲學的觀點來講,這是用一點論來看問題，是具有片面性的。在具體的工程中，當地基較差、動遷費用較高、建設裝修以及設備標準較高、低價較高等情況出現根據材料其工程造價約占工程總投資的50%以內，而一般的辦公樓、住宅、賓館中結構造價僅僅只占工程造價的3

17、0%以內。 </p><p><b>　　5結語 </b></p><p>　　合理做好框架剪力墻結構的設計，將會直接影響到技術經濟指標的高低以及建筑物的安全使用。在結構設計的初步階段，合理確定剪力墻的數目不但可以減少大量的重復工作的問題，同時還可以達到經濟目標。但也必須看到在目前階段，我國在剪力墻和框架剪力墻的設計中還存在很多的問題，如我們通常所說“千里之堤毀于蟻穴