钢筋混凝土剪力墙结构设计与案例分析
6页1、钢筋混凝土剪力墙结构设计与案例分析【摘要】剪力墙是现代高层建筑中一项重要建筑内容,框架剪力墙的尺寸大小必须符合建 筑规定.原则是尺寸较大但厚度必须较小,几何特征应该呈板状,受力接近于柱 形。在剪力墙结构中墙是平面构件.其承受力沿着平面作用的水平剪力和弯矩外, 还必须考虑到竖向压力。在弯矩和轴力及剪力的共同作用下进行作业,其受力水 平作用下可以看成了底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在实际工程中剪力墙分为整 体墙和联肢墙,整体墙就比方如一般房屋建筑的山墙或者鱼骨式结构片墙和小开 洞墙。当剪力墙开洞过大时便形成宽梁、宽柱所组成的短墙肢,构件形成的两端 带有刚域的变截面杆件在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,因此,计算和构造 应该按照近似框架结构来考虑。关键词【关键词】:剪力墙;抗震力;抗侧力;构筑设计;墙体;一、建筑框架剪力墙数量设计框架剪力墙结构,通过在建筑物框架结构中布置一定数量的剪力墙,从而构成 具有灵活自由度的使用空间,简称框剪结构。这种结构不仅能满足不同建筑的功 能要求,而且由于其布置了足够数量的剪力墙,所以在保证建筑物整体的刚度上 相当可靠。在如今的工程实践中,对于框架剪力墙结构剪力墙
2、数量的确定往往是 整个建筑工程中的一个十分重要的重点,因为在这个层面上出现差错很可能就会 导致重大工程事故的发生。如今的工程实践中对于框架剪力墙设计数量上的确定 主要从以下几点来考虑:规范要求;抗震因素;几何构造因素等。1. 规范要求。在独立结构单元内,剪力墙要求能充分发挥框剪结构的特性,剪 力墙在结构底部需要对地震倾覆力矩值有一定程度的承担能力。在框架抗震墙结 构,任意一层框架部分的地震墙,其侧向刚度延竖向分布时必须做到基本均匀, 其地震剪力不应小于某个数值。根据抗震规范,剪力墙的布置不宜过分集中, 每个剪力墙承受的水平力需要有一定的限定,而在其结构单元两个主轴方向上, 通过地震力计算出的结构弹性阶段层间位移角,应不大于1 / 800。2. 抗震因素。剪力墙的设计目的是为抗震准备的,因此,在实际工程操作中, 必须将抗震因素考虑进来。现今工程中一般会考虑到的抗震因素有:抗震设防烈 度;震中距;场地类别等。在抗震墙的设计布置中,需要对设防烈度有一个综合 考虑,一般是烈度增高一度,抗震墙就要增加一倍多的数量。震中距的考虑是个 比较难确定的问题,往往只能根据经验公式来确定。一般是近地震,水平
3、作用小, 抗震墙数量就少;远地震,水平作用大,抗震墙数量就多。建筑物的抗震程度大 小还可场地类别有紧密的关系。在框剪结构的设计中,需要根据场地的具体特性 做综合的考虑,硬质场地,地震反应较弱,抗震墙数量少;软质场地,地震反应 强,抗震墙数量多。3. 几何构造因素。在框剪结构的设计布置中,剪力墙的布置往往要受到实际几 何构造因素的限制。具体而言,剪力墙的布置要受到:剪截面要求;框架梁柱节 点剪承载力要求;柱轴压比限制要求;框架梁所能承受的最大弯矩;刚重比要求; 剪重比以及结构自振周期要求;框架楼层剪力要求等。二、剪力墙位置的布置剪力墙的布置问题是工程实践中的重要问题。布置的好坏直接影响到整幢建筑 物的刚度,因此在框剪结构布置时,一般都是按照“均匀、对称、分散、周边” 的原则进行剪力墙的布置。剪力墙应对称地布置在建筑物的周边形状变化及恒载 较大的部位,单片墙的刚度宜接近,纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内, 宜在造成楼层连续开洞,如楼梯间、竖井等洞边设置剪力墙,剪力墙间距不宜过 大。框剪结构中,在进行剪力墙的布置设计时,宜设计成周边有粱柱或暗梁柱的 形式。剪力墙应在满足建筑使用要求的前
4、提下,沿建筑物的结构主要轴线,尽可能地 规则地进行对称布置,减少偏心,减弱扭转效应。同时在布置时还应尽量避免出 现独立小墙肢,谨慎采用短肢剪力墙结构,且单片剪力墙的刚度不能过大,而框 剪结构的整体刚度则不宜过大。在工程实际设计中,对墙肢轴压比等都有十分严 格的限制,独立小墙不允许出现,若万一出现,则必须通过合并洞口等方法进行 消除。在实际工程设计中,短肢剪力墙的应用虽有利于建筑的灵活布置、可减轻 结构自重,但是其抗震性较差,不适宜地震区采用,因此对于这种结构布置需要 进行谨慎的考虑和验证才可采用。而对于剪力墙的构造设计,其中单片剪力墙的 刚度必须保持在一定的程度上,不能过大。因为剪力墙要求具有足够的延展性, 可避免脆性的剪切破坏。单片剪力墙若是刚度过大,一旦破坏就会出现严重后果, 因此在进行单片剪力墙的设计布置时,需对其的刚度进行适当限制。在框剪结构 中,一般而言,若剪力墙刚度很大,其对材料的消耗将增多,造成成本升高,且 在地震力过大时,会导致部分墙肢等结构上的问题,从而造成截面设计困难。一 般在剪力墙刚度的控制中,使其刚度能满足位移限值的要求即可。这样不仅在结 构设计上能更加合理,而
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