高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用探討

1、<p>　　高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用探討</p><p>　　【摘要】隨著我國(guó)高層建筑建設(shè)水平的提高，框架剪力墻結(jié)構(gòu)成為了一個(gè)施工設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問題。本文將從以下幾個(gè)方面來分析高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各要素，同時(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)例進(jìn)行分析。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】高層建筑；框架剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用 </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU

2、97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　一、前言 </b></p><p>　　目前，我國(guó)高層建筑框架剪力墻機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，還存在很多不合理的要素，因此，研究高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用問題很有必要，也很有現(xiàn)實(shí)意義。 </p><p>　　二、高層建筑剪力墻分類 </p><p>　　剪力墻根據(jù)是不是開洞

3、以及開洞的大小可以分為以下幾個(gè)類型。 </p><p><b>　　1、實(shí)體墻 </b></p><p>　　所謂實(shí)體墻就是指沒有開洞或者開洞的面積小于整個(gè)墻體面積的15%。其受力的特點(diǎn)是就像一個(gè)懸臂墻。它的彎矩圖既沒有突變,也沒有反彎點(diǎn),整個(gè)墻體的變形是以彎曲型為主。 </p><p>　　2、整體的小開口剪力墻 </p>&l

4、t;p>　　這主要是指開孔的面積雖然大于整個(gè)墻體面積的15%,但是仍然屬于小面積開孔的墻體, 其受力的特點(diǎn)就是彎矩圖在連接梁的地方發(fā)生突變,在高度上沒有反彎點(diǎn),或者是僅僅在個(gè)別的樓層才有反彎點(diǎn)。 </p><p>　　3、雙脂肢或者多肢剪力墻 </p><p>　　所謂的雙肢或者多肢剪力墻主要是說開洞比較大的或者洞口成列布置的墻體。它的受力特點(diǎn)是和整體的小開口的剪力墻相類似的。 &l

5、t;/p><p><b>　　4、壁式框架 </b></p><p>　　壁式框架是指洞口的尺寸相對(duì)比較大, 而連接梁線的剛度和墻肢線的剛度比較接近的墻體。其受力特點(diǎn)是彎矩圖在樓層的地方放生突變,而且在大多數(shù)的樓層中都會(huì)出現(xiàn)反彎點(diǎn)。 </p><p>　　三、高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受力特點(diǎn) </p><p>　　由梁柱線

6、性桿件組成的框架其受力特點(diǎn)如豎向懸臂剪切梁,剪力墻是豎向懸竹彎曲結(jié)構(gòu)，框架和剪力墻二者通過樓扳連接在一起,在下部樓層,因?yàn)榧袅ξ灰菩?。它拉著框架變?使剪力墻承擔(dān)了大部分剪力;上部樓層則相反，剪力墻的位移越來越大,而框架的變形反而小?？蚣艹袚?dān)水平力作用下的那部分剪力外,還要負(fù)擔(dān)拉回剪力墻的附加剪力，框架與剪力墻相互作用.共同工作。 </p><p>　　從受力特點(diǎn)看,由于框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻側(cè)向剛度比框架的側(cè)向

7、剛度大得多,使框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下所分配的樓層剪力.剪力墻分配到的剪力遠(yuǎn)大于框架，這使得各層梁柱的彎矩比較接近,按框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算內(nèi)力,有利于減小梁柱規(guī)格.便于施工抗震設(shè)計(jì)時(shí),兩種結(jié)構(gòu)形式可以組成抗震的兩道防線。 </p><p>　　四、高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制要點(diǎn) </p><p><b>　　1．合理配置 </b></p><p

8、>　　剪力墻的平面布置一般原則是均勻、分散、對(duì)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(zhǎng)，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(huì)因?yàn)閭€(gè)別墻的局部破壞而影響整體的抗側(cè)力性能，也不會(huì)使個(gè)別墻的受力太集中，負(fù)擔(dān)過重而引起過早地被破壞，剛度過大的墻承擔(dān)的內(nèi)力也大，相應(yīng)的基礎(chǔ)處理難度增加，同時(shí)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

9、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(duì)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。 </p><p>　　剪力墻的間距，對(duì)現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓蓋L/B=2―4為宜，對(duì)裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋L/B=1―2.5為宜，,原則是建筑物愈高，抗震設(shè)防烈度愈高，取值愈小。 </p><p><b>　　2．提高軸壓比 </b

10、></p><p>　　軸壓比主要為控制結(jié)構(gòu)的延性，隨著軸壓比的增大，結(jié)構(gòu)的延性越來越差，對(duì)高層建筑抗震十分不利，我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范均有相應(yīng)要求。工程在進(jìn)行初步設(shè)計(jì)時(shí)，業(yè)主提出當(dāng)?shù)鼗炷翑嚢枵緹o法保證C40以上混凝土施工質(zhì)量，混凝土最高強(qiáng)度等級(jí)為C40。根據(jù)規(guī)范，一級(jí)框架剪力墻結(jié)構(gòu)框架柱軸壓比為0.75，框架柱采取規(guī)范提出的構(gòu)造措施提高柱軸壓比限值至0.90設(shè)計(jì)。底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻厚度為350mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為

11、C40，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。 </p><p><b>　　3．剪力墻的設(shè)計(jì) </b></p><p>　?。ㄒ唬┘袅Φ牟贾?</p><p>　　剪力墻的平面布置一般原則是均勻、分散、對(duì)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(zhǎng)，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

12、不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別墻的局部破壞而影響整體的抗側(cè)力性能，也不會(huì)使個(gè)別墻的受力太集中。負(fù)擔(dān)過重而引起過早地被破壞，剛度過大的墻承擔(dān)的內(nèi)力也大。相應(yīng)的基礎(chǔ)處理難度增加，同時(shí)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(duì)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。 </p><p>　?。ǘ┘袅Φ暮?/p>

13、度 </p><p>　　在框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻宜有邊緣約束構(gòu)件即：邊框柱和邊框梁，在規(guī)范中有規(guī)定：帶邊框剪力墻的截面厚度為：(1)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，一、二級(jí)剪力墻的底部加強(qiáng)部位的厚度均不應(yīng)小于200mm，且不宜小于層高的1／16；(2)其他情況不應(yīng)小于160mm，且不應(yīng)小于層高的1／2O。邊框梁的寬度宜與墻同厚，高度可取墻厚的2倍。所以一個(gè)合理的剪力墻厚度具有結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)。鑒于此，剪力墻的厚度在滿足層高的1／

14、16或者1／2O的前提下，取200mm為宜。 </p><p>　　五、高層建筑框架剪力墻設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 </p><p><b>　　1、工程概述 </b></p><p>　　某高層公寓,地上31層,地下2層,建筑物高度98.3m。從使用功能上,地下2層為停車庫,面積較大;地上兩層裙房作為商場(chǎng);裙房以上為公寓。主體部分尺寸為:62.6m

15、15;18.2m。該工程抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.1g,建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類,結(jié)構(gòu)形式為框架――剪力墻結(jié)構(gòu),框架及剪力墻的抗震等級(jí)均為二級(jí)。采用的結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件為PKPM系列SATWE軟件計(jì)算。 </p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)布置 </b></p><p>　?。ㄒ唬┙Y(jié)構(gòu)平面布置 </p><p>　　結(jié)構(gòu)平面布置及柱網(wǎng)

16、的布置要按照建筑要求。剪力墻的布置在設(shè)計(jì)中經(jīng)過多次調(diào)整,一方面由于建筑使用功能的要求:地下室為地下車庫;地上1至2層為商場(chǎng);上部為公寓。在有些情況下,結(jié)構(gòu)按正常情況下布置的剪力墻影響使用功能;另一方面剪力墻的布置要合理且滿足使用和計(jì)算要求?？蚣塄D―剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系,抗震設(shè)計(jì)時(shí),結(jié)構(gòu)兩主軸方向均應(yīng)布置剪力墻。由于水平荷載特別是地震作用的多方向性,故結(jié)構(gòu)應(yīng)在多個(gè)方向布置抗側(cè)力構(gòu)件,才能抵抗水平荷載,保證結(jié)構(gòu)在各個(gè)方向具有足夠

17、的剛度和承載力。 </p><p>　　當(dāng)平面為正交時(shí),則應(yīng)在平面兩個(gè)主軸方向布置抗側(cè)力構(gòu)件,形成雙向抗側(cè)力體系。這個(gè)問題在框架――剪力墻結(jié)構(gòu)中尤為重要。因?yàn)樵诳蚣塄D―剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件,如僅在一個(gè)方向布置剪力墻,則會(huì)造成無剪力墻的方向抗側(cè)力剛度不足,使該方向帶有純框架的性質(zhì),沒有多道防線,在地震作用下,可能會(huì)使結(jié)構(gòu)在此方向首先破壞,而且會(huì)使兩個(gè)主軸方向的剛度差異過大,產(chǎn)生很大的結(jié)構(gòu)整體扭轉(zhuǎn)。

18、</p><p>　　框架――剪力墻結(jié)構(gòu)中,由于剪力墻的剛度較大,其數(shù)量的多少和平面位置對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度和剛心位置影響很大。因此在剪力墻布置時(shí),應(yīng)按“均勻、分散、對(duì)稱、周邊”的原則。根據(jù)建筑主體結(jié)構(gòu)平面特點(diǎn): </p><p>　?。?）剪力墻均勻布置在建筑物的周邊附近,使它充分發(fā)揮抗扭作用,在樓電梯間及恒載較大的部位設(shè)置剪力墻,以保證樓蓋與剪力墻的剪力傳遞。 </p><

19、;p>　?。?）縱橫向剪力墻盡量連接在一起,或設(shè)計(jì)成帶邊框的剪力墻(該工程按此要求)以增大剪力墻的剛度和抗扭轉(zhuǎn)能力。 </p><p>　?。?）剪力墻的布置宜分布均勻,單片墻的剛度宜接近,墻肢較長(zhǎng)時(shí)宜開洞(如電梯間處剪力墻)。 </p><p>　?。?）該工程縱向較長(zhǎng),縱向剪力墻按縱向分布設(shè)置,避免集中設(shè)置在房屋的端開間。 </p><p>　?。?）剪力

20、墻的數(shù)量應(yīng)適量,過多會(huì)使結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度過大,加大地震作用,增大地震效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,控制在基本振型地震作用下,剪力墻所承受的地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的比例一般在60%~80%之間較理想。 </p><p>　?。ǘ┙Y(jié)構(gòu)豎向布置 </p><p>　　該工程下部?jī)蓪訛槿狗?形成大底盤單塔結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)符合簡(jiǎn)單、規(guī)則、減少偏心的要求。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小,逐漸均勻變化,不應(yīng)

21、采用豎向布置嚴(yán)重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　3、剪力墻連梁的設(shè)計(jì) </p><p>　　高層建筑在水平力作用下, 連梁的內(nèi)力往往很大, 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取降低連梁內(nèi)力的各種措施。如:加大剪力墻的洞口高度; 在連梁中部設(shè)水平縫; 對(duì)連梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整; 對(duì)連梁剛度進(jìn)行折減等。該工程采用調(diào)整洞口尺寸及對(duì)連梁內(nèi)力進(jìn)行調(diào)整。設(shè)計(jì)中如采取加大剪力墻洞口尺寸, 從而減少連梁內(nèi)力的方法在解決連梁的問題

22、上非常有效。在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中, 一端與框架柱相連, 一端與剪力墻相連的框架梁或連梁( 該工程多處出現(xiàn)) , 超筋較多。類似這種情況, 可以采取如下做法: </p><p>　?。ㄒ唬┱{(diào)整連梁截面尺寸。 </p><p>　?。ǘ┡c連梁相連的剪力墻開設(shè)結(jié)構(gòu)洞。 </p><p>　?。ㄈ┮部蓪⑦B梁與剪力墻相連的一端設(shè)計(jì)成梁、墻鉸接, 只傳遞集中力不傳遞彎矩, 這

23、樣一般可滿足梁柱端及梁跨中的抗彎承載力要求。當(dāng)梁的跨度較大時(shí), 應(yīng)驗(yàn)算梁的撓度和裂縫寬度。 </p><p><b>　　六、結(jié)束語 </b></p><p>　　總而言之，在高層建筑框架剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須要注重每一個(gè)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，從高層建筑工程的實(shí)際情況出發(fā)，采取更加有效的設(shè)計(jì)方案，提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。 </p><p><b>