關(guān)于高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的論述

1、<p>　　關(guān)于高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的論述</p><p>　　摘要:本文從框架、剪力墻的受力特點現(xiàn)狀進(jìn)行分析，得出設(shè)計計算中的幾個問題，高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的技術(shù)要點。最后進(jìn)行高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的總結(jié)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:高層建筑框架；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： &l

2、t;/p><p>　　一、框架、剪力墻的受力特點 </p><p>　　1 框架結(jié)構(gòu)的受力特點 </p><p>　　框架結(jié)構(gòu)的受力也很有特點，所有的墻體都不能承重，墻體都是在用梁和柱子搭好框架之后加上去的。柱子才是承重的關(guān)鍵，柱子上方架著橫梁，橫梁上面鋪設(shè)樓板?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的建筑物往往有粗大的柱子，這樣才能夠能夠保證柱子有足夠的強(qiáng)度支撐建筑物的重量?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的這一受力特點

3、導(dǎo)致采用框架結(jié)構(gòu)的建筑物對橫向受力的抵抗力不足，尤其是如果遇到地震，樓層間甚至可能出現(xiàn)移動。 </p><p>　　2 剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點 </p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)是利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的墻體作為主要承重結(jié)構(gòu)，比如建筑外墻，這些墻體有著抗震，抗側(cè)剛度大，結(jié)構(gòu)的整體性好的特點。尤其是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土，負(fù)載高，水平荷載大，抵抗水平力的作用明顯。 </p><p>

4、;　　3 框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點 </p><p>　　框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是由梁柱搭建框架，再在部分框架間布置剪力墻，框架間填充加氣混凝土輕型墻體，讓剪力墻和框架一起承重，增加建筑物的承重能力。利用框架結(jié)構(gòu)的靈活多變的特點劃分建筑空間，利用水平荷載能力強(qiáng)的剪力墻抵抗水平方向的受力?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)把框架和剪力墻的優(yōu)點結(jié)合在一起，相互彌補(bǔ)了對方的弱點。 </p><p>　　二、設(shè)計計算中

5、的幾個問題 </p><p><b>　　1 剪力墻的布置 </b></p><p>　　原則上，布置剪力墻應(yīng)該盡量保證對稱、均勻、分散。剪力墻應(yīng)該沿著房屋的方向，縱橫布置，以外墻、電梯、樓梯、拐角劑周邊等處為宜。在分布上盡量滿足對稱原則，這樣的分布可以盡量使建筑物的剛度中心和質(zhì)量中心接近。增加抵抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂，最大化的加強(qiáng)建筑物的整體強(qiáng)度，提高抗扭轉(zhuǎn)能力。在縱向方向

6、布置的剪力墻應(yīng)該從地基一直到房頂，保證墻體剛度。每片剪力墻的尺寸不要太長，最好不超過8m，盡量分散成多片，增加一片剪力墻就等于增加了一個抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。尤其是具有一定轉(zhuǎn)折的剪力墻擁有更加優(yōu)秀的抗側(cè)力效果，比如L形、十字、圓形等形狀。 </p><p><b>　　2 剪力墻的厚度 </b></p><p>　　框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，對于帶有邊框的剪力墻厚度有一定的規(guī)范

7、。如果該建筑處于震區(qū)，或者要考慮到抗震設(shè)計，那么剪力墻的高度大于等于建筑物層高的1/16，底部的剪力墻加強(qiáng)部位厚度應(yīng)該大于等于200mm，無論是第一級還是第二級剪力墻都應(yīng)該滿足這個規(guī)范。如果不考慮抗震設(shè)計，那么剪力墻的高度應(yīng)該大于等于建筑物層高的1/20，且厚度大于等于160mm。而邊框的梁最合適的寬度就等于剪力墻的厚度，邊框梁的高以剪力墻的2倍為宜。 </p><p>　　3 重視屋面小塔樓的不利影響 <

8、/p><p>　　現(xiàn)在的高層建筑物，在屋頂處常會設(shè)計小塔樓、電梯間、等突出屋頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)。由于塔樓結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和剛度比建筑物主體小很多，一旦發(fā)生地震，在鞭梢效應(yīng)的影響下，小塔樓會產(chǎn)生水平位移。就算建筑物主體并未受到損壞，塔樓也可能會因為鞭梢效應(yīng)的作用遭到破會。目前，大部分高層建筑物在設(shè)計的時候都將塔樓和建筑物主體分離設(shè)計，在抗震設(shè)計的時候也是分別進(jìn)行計算。計算高層建筑物頂部小塔樓的地震作用非常重要，現(xiàn)在主流的計算方法是

9、底部剪力法，計算頂部塔樓受到的地震作用需要考慮增大系數(shù)。由于底部剪力法計算比較復(fù)雜，為了簡化計算方法，我們可以將小塔樓看做一個單獨的結(jié)構(gòu)，在地面計算小塔樓受到的地震作用，將得到的結(jié)果乘以增大系數(shù)就可以得到小塔樓在屋頂受到的地震作用了。由于設(shè)計建筑主體的時候一般都忽略塔樓對建筑主體的地震作用，僅僅計算和塔樓連接的部位。這樣的算法還是存在缺陷，如果遇上強(qiáng)震，塔樓在鞭梢效應(yīng)的影響下，必定會對建筑物主體產(chǎn)生不良作用。 </p>&

10、lt;p>　　4 框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計 </p><p>　　在設(shè)計框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能時，必須符合相關(guān)規(guī)程。在水平力作用下，框架剪力墻結(jié)構(gòu)底層的框架部分所承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩有一個比值(以下簡稱力矩比值)，根據(jù)這個比值的不同，要采取不同的設(shè)計：當(dāng)力矩比值小于lO％時，按剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，其中的框架部分應(yīng)按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進(jìn)行設(shè)計。當(dāng)力矩比值大于10％時，按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)

11、設(shè)計，力矩比值在5O％至80％之間的，可以適當(dāng)?shù)脑黾涌蚣芗袅Φ淖畲蟾叨??？蚣芎图袅Φ牟糠謶?yīng)該按照各自的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計抗震等級及軸壓比。當(dāng)力矩比值大于80％時，框架剪力墻的最大高度必須按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，在抗震等級及軸壓比的設(shè)計上也和前一種情況有所不同，框架部分按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，剪力墻按照框架剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 </p><p>　　三、高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的技術(shù)要點 </p><p>　　1

12、 提高剪力墻的抗震能力 </p><p>　　(1)提高剪力墻的抗震能力需要加強(qiáng)對傾斜方向裂縫的控制，我們可以利用邊框剪力墻來實現(xiàn)這一目的。將梁柱設(shè)計在剪力墻的邊上，增加擁有傾斜方向承載力的邊框結(jié)構(gòu)，這些邊框能夠阻攔傾斜的裂縫。如果剪力墻產(chǎn)生裂縫，邊框結(jié)構(gòu)可以減低附加剪應(yīng)力，阻止裂縫衍伸到其他部位。 </p><p>　　(2)合理的肢墻面積。 </p><p>　

13、　如果剪力墻縱向設(shè)計有洞口，那么這片剪力墻就變成了聯(lián)肢墻，聯(lián)肢墻的中間受到橫梁的約束。聯(lián)肢墻有雙肢墻和多肢墻兩種情況，雙肢墻上只有一列洞口，多肢墻上有多列洞口。 </p><p>　　這樣的設(shè)計降低了剪力墻的剛度，增強(qiáng)抗震能力。即使出現(xiàn)裂縫也往往是在洞口或橫梁部位，降低了對墻體的傷害。 </p><p>　　2 改善框架的抗震能力 </p><p>　　(1)強(qiáng)化角

14、柱。要增強(qiáng)抗震能力就應(yīng)該強(qiáng)化框架的角柱，提高抗剪應(yīng)能力。作為框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，角柱起到連接梁和柱子的作用只有強(qiáng)化了角柱才能從整體加強(qiáng)框架結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　(2)增強(qiáng)框架的抗震能力需要提高整體框架對推力的抗性，降低橫向的位移，尤其要注意減少樓層之間的移動?？梢栽诳蚣軆?nèi)分散布置用鋼筋混凝土澆筑的剪力墻。由于這樣的設(shè)計沒有良好的延展性，我們可以設(shè)計一些有延展性的墻體，降低剛度。比如在剪力墻的墻體上合理的增

15、加開口，形成耗能結(jié)構(gòu)，有效的將震能釋放。 </p><p>　　(3)在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，設(shè)計贅余構(gòu)件可以有效的抵消地震部分的能量。設(shè)計贅余構(gòu)件時可以使用鋼筋做骨架的混凝土作為支撐構(gòu)件，發(fā)生地震時，震能會首先影響這些構(gòu)件，當(dāng)這些構(gòu)件被破壞之后，建筑物的整體結(jié)構(gòu)也會發(fā)生一定的改變，同時改變了自振頻率，避免和形成共振。 </p><p>　　3 改善整體抗震能力 </p><

16、;p>　　( 1)如果在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的梁端和柱端安裝“塑性鉸”，可以在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中形成耗能結(jié)構(gòu)。由于塑性鉸能夠承受、傳遞一定的彎矩，地震發(fā)生時，即使縱向鋼筋發(fā)生屈服也不會瞬間破壞結(jié)構(gòu)，而是在塑性鉸的作用下承載。水平的構(gòu)件會先于縱向構(gòu)件發(fā)生屈服， </p><p>　　避免建筑物發(fā)生垮塌。 </p><p>　　( 2)依照建筑物的實際情況，在框架剪力墻整體結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力

17、之間尋求平衡。由于地震發(fā)生時，建筑物會的自振周期容易和地震產(chǎn)生共振，如果使用了過多的剪力墻就會減小自振周期，增加建筑物的剛度。那么，加大自振周期就可以有效減少地震作用。在設(shè)計的時候布置數(shù)量合理的剪力墻，適當(dāng)?shù)氖褂枚讨珘頊p少剪力墻的面積，既可以減輕建筑物的整體重量，有能夠有效的防御地震的影響。 </p><p>　　( 3)由于框架和剪力墻的材料，制造工藝不相同，兩者的結(jié)構(gòu)也不一樣，他們存在著剛度、彈性和延展性等

18、多種差異。有可能導(dǎo)致框架剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)件之前無法有效的合作，構(gòu)件之前缺乏協(xié)調(diào)，降低了建筑物的抗震能力。只有在考慮協(xié)調(diào)性的基礎(chǔ)上，經(jīng)過嚴(yán)密的計算和設(shè)計，在結(jié)構(gòu)的剛度、彈性和延展性之間做好平衡才能夠最大程度抵抗地震力。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　框架剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的運用到高層建筑物中，高層建筑物的防震設(shè)計非常重要，所以，需要