建筑工程中框架剪力墻的設(shè)計要求和要點分析

1、<p>　　建筑工程中框架剪力墻的設(shè)計要求和要點分析</p><p>　　摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)作為建筑工程重要的結(jié)構(gòu)體系，近年來以其諸多的優(yōu)點在城市高層建筑中得到廣泛的應(yīng)用?？墒窃瓉砥胀蚣芙Y(jié)構(gòu)的露梁露柱、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑空間的嚴(yán)格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，逐步發(fā)展形成了能適應(yīng)人們新的住宅觀念的高層住宅結(jié)構(gòu)型式。本文就對框架—剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、中涉及到的幾個問題進(jìn)行簡要的分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計；框架剪力墻；措施 </p><p>　　中圖分類號： TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　前言 </b></p><p>　　剪力墻是近年來發(fā)展速度較快的一種結(jié)構(gòu)體系，具有施工方面、工藝技術(shù)簡單、整體性好、用鋼量少和結(jié)構(gòu)剛度

3、大等優(yōu)點，能夠較好控制結(jié)構(gòu)的水平力，承擔(dān)各種荷載引起的內(nèi)力，目前在城市高層建筑行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用及推廣。但剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，如果建設(shè)單位沒有做好框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計工作，就容易出現(xiàn)一些突發(fā)狀況，特別是薄弱層剛度弱及承載力水平突變等情況，這不僅會影響到建筑工程抗震性能的發(fā)揮，而且也會給建筑的質(zhì)量安全帶來一定的安全隱患。因此，建設(shè)單位必須加強剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計工作的研究力度，采取必要的控制措施，并在確保安全的基礎(chǔ)上對剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從

4、而確保建筑的質(zhì)量安全。 </p><p>　　1.在框架剪力墻設(shè)計中應(yīng)該嚴(yán)格遵守抗震規(guī)范 </p><p>　　底層框架剪力墻房屋的震害隨著樓層數(shù)的增加而加劇。因此底層框架——剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足高度和層數(shù)的限值.所謂房屋總高度是指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度。 </p><p>　　對不同設(shè)防烈度的第二層與第一層側(cè)移剛度比的限值規(guī)定在歷次地震中，底層框架房屋結(jié)

5、構(gòu)之所以發(fā)生嚴(yán)重破壞，其原因就在于底層層間剛度與上部層間剛度比過于懸殊。當(dāng)?shù)卣鹱饔眉性诘讓訒r，由于底層較上部結(jié)構(gòu)小得多的側(cè)移剛度，造成非常突出的底層彈塑性變形集中現(xiàn)象。因此，控制底層與上部側(cè)移剛度比是很必要的。 </p><p>　　2.對于剪力墻合理數(shù)量的確定 </p><p>　　剪力墻的合理數(shù)量按許可位移決定，按高層建筑規(guī)范中一般裝修材料，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)頂點位移與高之比 U/H

6、不宜大于 1/700，裝修要求較高時 U/H 不宜超過 1/850， 在滿足這個要求的前提下，增減剪力墻的數(shù)量。用結(jié)構(gòu)自振周期校核剪力墻布置數(shù)量是否合理，因為從地震作用本身來分析，剪力墻結(jié)構(gòu)剛度小，地震作用小，位移限制能寬松的滿足， 但這種結(jié)構(gòu)在工程上有可能不很合理 ， 結(jié)構(gòu)的自振周期有可能不在合理范圍內(nèi)， 結(jié)構(gòu)自振周期的合理范圍大致在： </p><p>　　T1=（0.09- 0.12）NS </p&g

7、t;<p>　　式中： NS——樓層數(shù) </p><p>　　剪力墻數(shù)量多導(dǎo)致框架—剪力墻結(jié)構(gòu)剛度就大一些 ， 地震時周期短地震力也加大一些 ， 材料耗量增大。日本震害調(diào)查表明當(dāng)每m2 樓面平均剪力墻長度少50mm長時， 震害嚴(yán)重；在 50-150mm 之間時，震害中等；長150mm 以上，震害輕微，目前我國尚無這方面的成熟經(jīng)驗，設(shè)計中可根據(jù)工程具體情況，建筑物高度、地區(qū)設(shè)防烈度及參考上面方法取值。

8、 </p><p>　　3.框架剪力墻的布置 </p><p>　　剪力墻的平面布置一般原則是均勻、分散、對稱、周邊。分散原則是要求剪力墻片數(shù)不要太少，而且每片剪力墻剛度不要太大，連續(xù)尺寸不要太長， 使抗側(cè)力構(gòu)件數(shù)量多一些， 分散一些， 每片剪力墻的彎曲剛度適中，在使用中不會因為個別墻的局部破壞而影響整體的抗側(cè)力性能，也不會使個別墻的受力太集中， 負(fù)擔(dān)過重 而引起過早地被破壞，剛度過大的墻

9、承擔(dān)的內(nèi)力也大，相應(yīng)的基礎(chǔ)處理難度增加，同時也考慮到剪力墻相距太遠(yuǎn)，樓面剛度要求大， 很難滿足要求，周邊的原則是考慮建筑物抵抗扭轉(zhuǎn)能力，便于保證剛度中心與平面中心相吻合；剪力墻布置在周 邊對稱位置，增加抵抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂，在不增加剪力墻面積的情況下， 提高抗扭轉(zhuǎn)能力。剪力墻布置的位置應(yīng)設(shè)在平面形狀變化處， 平面形狀變化處；角隅、端角、凹角部位往往是應(yīng)力集中處，設(shè)置剪力墻給予加強是很有必要的，在高層建筑的 樓梯間，電梯間，管道井處，樓面開洞

10、嚴(yán)重地削弱樓板剛度， 對保證框架與剪力墻協(xié)同工作極為不利。因此，在工程設(shè)計中用鋼筋混凝土剪力墻來加強這些薄弱端部，如樓梯間，電梯井道處，豎向管道井等是十分有效的。 </p><p>　　4.底層框架柱網(wǎng)的設(shè)置 </p><p>　　底層應(yīng)為全框架，至少應(yīng)是框架形式，即在內(nèi)柱縱、橫軸線的內(nèi)、外墻中均設(shè)柱或構(gòu)造柱，且縱橫兩向均應(yīng)形成框架形式。底部框架結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)不宜過大，一般控制在7.5ｍ左右，

11、并且框架梁上懸墻數(shù)目不應(yīng)超過一道。首先從使用功能上，底框結(jié)構(gòu)大多為商住樓，該跨度對應(yīng)上部可分割為兩開間(4.2ｍ+3.3ｍ或4.5ｍ+3.3ｍ)，(大于4.2ｍ，已為大開間，其面積比受到規(guī)范限制)，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，上述跨度對應(yīng)的上部開間尺寸足以滿足砌體結(jié)構(gòu)所能實現(xiàn)的功能。而且可以控制框架梁上僅有一道懸墻。同時考慮底部框架梁橫斷面高度取值應(yīng)控制在1／5～1／8梁跨，如果柱網(wǎng)過大，會使梁斷面及配筋出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，而上部懸墻數(shù)目增

12、多，更會加重這種現(xiàn)象?？刂浦W(wǎng)尺寸，給出規(guī)定限值，限制框架梁上的懸墻數(shù)目，對底層框架——剪力墻結(jié)構(gòu)來說非常重要。 </p><p>　　5.框架-剪力墻中的連梁設(shè)計 </p><p>　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)中框架與剪力墻、剪力墻與剪力墻的連接方式有鉸結(jié)與剛結(jié)兩種。鉸結(jié)為通過樓板連接來保證剪力墻與框架協(xié)同工作，剛結(jié)為通過連梁連接來保證剪力墻與框架協(xié)同工作。在鉸結(jié)體系中，由于沒有考慮連梁的約束作

13、用，使得樓板作用顯著，要保證剪力墻與框架協(xié)同變形和工作，樓板必須絕對剛性。在剛結(jié)體系中，連梁對墻和柱都會產(chǎn)生約束，連梁將承擔(dān)著較大的剪力和彎矩，約束作用明顯，并可以與樓板一同作為連接構(gòu)件，傳遞彎矩、剪力、軸力。當(dāng)結(jié)構(gòu)遭受小于其設(shè)防烈度的多遇地震時，整個結(jié)構(gòu)處于彈性工作階段。當(dāng)遭受高于其設(shè)防烈度的罕遇地震時，連梁形成塑性鉸消耗地震能量，結(jié)構(gòu)剛度降低，自振周期加大，地震力降低，減輕結(jié)構(gòu)破壞。但由于連梁跨高比小，兩端連接的墻或柱剛度差異較大，

14、連梁變形產(chǎn)生較大的內(nèi)力而破壞。連梁破壞有脆性的剪切破壞和延性的彎曲破壞，設(shè)計時應(yīng)盡量避免連梁發(fā)生剪切破壞，讓連梁先屈服，形成塑性鉸。連梁設(shè)計時可以考慮以下措施： </p><p>　　5.1對連梁的剛度進(jìn)行折減，既保證了塑性鉸出現(xiàn)在連梁上，又減少其內(nèi)力，滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程 5. 21 規(guī)定，在內(nèi)力與位移計算中，抗震設(shè)計的框架 - 剪力墻或剪力墻結(jié)構(gòu)中的連梁可予以折減，折減系數(shù)不宜小于 0

15、. 5。結(jié)構(gòu)設(shè)計中，連梁折減系數(shù)一般取 0. 7。 </p><p>　　5.2 若連梁剛度折減后內(nèi)力還是過大，截面設(shè)計困難，可在連梁截面高度的中間開設(shè)水平通縫。 </p><p>　　5.3 為保證連梁的延性，設(shè)計時應(yīng)做到“強墻（ 柱） 弱梁”，“強剪弱彎”，截面尺寸應(yīng)符合規(guī)范設(shè)計要求。 </p><p>　　5.4 不宜將樓面主梁支承在連梁上。 </p&g

16、t;<p>　　5.5在連梁超筋的解決方法。 </p><p>　　5.5.1減小連梁截面高度； </p><p>　　5.5.2對連梁彎矩、剪力進(jìn)行調(diào)整、調(diào)幅，塑性調(diào)幅設(shè)計； </p><p>　　5.5.3當(dāng)連梁破壞對豎向承載力無明顯影響時，可考慮大震時連梁不參與工作，但連梁本身設(shè)計應(yīng)滿足非抗震設(shè)計的承載能力和正常使用要求； </p>

17、<p>　　5.5.4連梁剛度折減。折減系數(shù)不應(yīng)小于0.5； </p><p>　　5.5.5連梁鉸接處理； </p><p>　　5.5.6連梁中部設(shè)水平縫。 </p><p><b>　　6.結(jié)語 </b></p><p>　　框架-剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項系統(tǒng)性的工作，也是影響建筑工程抗震性能及質(zhì)量安全的重

18、要影響。因此，建設(shè)單位首先要確定好剪力墻數(shù)量，分析剪力墻結(jié)構(gòu)中可能出現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)，制定出一系列合理有效的控制措施，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時做好合理的處理，盡可能避免安全隱患的出現(xiàn)，從而確保剪力墻結(jié)構(gòu)能夠滿足工程的需要。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 陳肇明.淺談框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究，2012年第19期