高层建筑框架剪力墙结构设计应用探讨

2019-09-20 版权声明 举报文章

高层建筑框架剪力墙结构设计应用探讨

【摘要】随着建筑多层次化,功能综合化,复杂化的发展,建筑结构设计中也会注重建筑结构的抗震性能,通过科学合理的设计,剪力墙会具有良好的抗震延性,无论是在城市还是乡村,这种建筑结构都可以广泛采用,可以大力保障建筑结构的稳定性和抗震性能。随着我国经济飞速发展和人们生活水平的提高,加强剪力墙结构在建筑设计中的应用,比较大力促进我国建筑行业的发展,促进我国建筑抗震性能的提高。

【关键词】剪力墙结构,高层建筑框架结构,设计,应用

中图分类号: TU398+.2 文献标识码: A 文章编号:

一 前言

由于科学技术的进步和人们生产生活方式的改变,人们对建筑结构设计的要求也越来越高,随着建筑结构设计理论的逐渐完善,剪力墙结构凭借着刚度大,可以有效的减少侧移,建筑结构抗震性能很好,可以保证建筑的安稳和稳定性,因此,在建筑结构设计中被广泛的推广运用,为我国的经济发展和人们生活质量的改善提供了强大的动力。因此,加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究,有着十分重大的意义。笔者将从结合多年的施工经验,对高层建筑框架剪力墙结构设计的基本原则,墙肢分类,设置,边缘构件的布置,和连梁的设计等多方面做出分析,并提出剪力墙结构设计的优化措施。

二 墙肢的分类和结构布置

2.1墙肢的分类

在剪力墙的分类中,最重要的分类依据是墙肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墙和一般剪力墙两种,同时,也可以根据墙面的开洞大小分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架等几种类型。

2.2厚度选择

剪力墙的墙肢厚度关系到剪力墙出平面的的稳定性和刚度。因此,在选择时候,一定要遵守相关的技术规程。在住宅建筑的设计中,填充墙的厚度和剪力墙的厚度相同,多会选取两百毫米左右。如果高层建筑没有地下室,在进行剪力墙的设计时候,可以在综合考虑到建筑结构平面的基础上,减少一字型的剪力墙结构设计,多采用十字形等形状。这样既可以使得翼缘长度大于其厚度,让建筑结构抗震性能更好的发挥,同时也可以满足建筑设计的美观性和实用性。

2.3剪力墙的结构布置

随着建筑越来越高,建筑的综合性能也日渐提升,因此,建筑设计中,应该使得建筑具有很好的空间工作性能。因此,在进行剪力墙结构设计时候,应该采用双向布置,科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时,由于对建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墙设计时候,严禁在需要抗震设防区域使用单向剪力墙设计。在进行剪力墙设计时,要保证平面均匀分布,刚度中心要和建筑的整体质心相重合或者是尽量靠近,如此可以很大程度上减小扭转效应。

如果刚度中心和质心相距很远,可以改变墙肢长度和连梁的高度调整刚心位置。在进行建筑结构设计中,剪力墙由于抗侧刚度很大,整体结构的自振周期很短,使得整体建筑受到的水平地震作用很大,不利于建筑结构的稳定,因此,可以综合考虑到剪力墙的抗侧刚度和承载力,减小墙体的纵横厚度,加大墙体之间的距离,或者是合理减少墙体的总体数量,如此,可以达到降低墙体自身重量的目的。同时,可以降低墙体的整体水平地震的剪力和弯矩程度。

三 连梁的设计布置

连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制,因此,在剪力墙的连梁设计中,会因为设计的不合理,容易出现连梁承载力或者是连梁的界面难以达到相关规定的标准,从而既会影响到工程的施工,又会影响到工程的质量。因此,要综合多种情况,进行设计和处理。

3.1提高混凝土等级

为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定标准,可以合理的提高剪力墙的混凝土的等级,当混凝土的等级得到提升,混凝土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例,从而,可以达到控制目标。

3.2增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度

在进行连梁的设计中,为了达到降低连梁刚度,减少地震影响效果的目的,可以选择扩大剪力墙所开洞口的宽度,也就是增加连梁的总体跨度,从而使的连梁的高度降低。使得连梁的承载力保证在一定的标准范围内。

3.3对连梁的刚度进行折减

连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减小,内力重分布。因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。因此,可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。

3.4增加剪力墙的厚度

在进行连梁设计时,可以增加剪力墙的厚度,使得连梁的截面宽度变大,不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大,也使得地震产生的内力作用变得更大,由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加,也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。

四 剪力墙结构计算和设计的优化的措施

4.1剪力墙结构计算方面的优化

4.1.1楼层最小剪力系数的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下,尽可能减少剪力墙的布置,以大开间剪力墙布置方案为目标,使结构具有适宜的侧向刚度使楼层最小剪力系数接近规范限值,这样能够减轻结构自重,有效减小地震作用的输入同时降低工程造价。

4.1.2楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则。规范规定在计算多地震作用的楼层最大层间位移时,以楼间弯曲变形为主,计入扭转变形,可不扣除结构整体弯曲变形,因此,对于高层建筑应尽可能扭转变形最小,但又不能仅根据这些层间位移不够,不加分析地增加竖向构件的刚度。在实际工程设计中,有些设计人员一看到某一方向层间位移不能满足规范要求,就不断地增加该项的侧向刚度,此举虽然可以解决问题,但应该注意此时结构的剪重比,若与规范限制接近则可行,若剪重比已经较大,则不应一味地增加也要学会减小对应一侧的结构刚度,使其剪重比减小,地震作用减小,同样可以达到较好的效果。

4.2剪力墙结构设计方面的优化

4.2.1剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的竖向刚度应均匀,剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。应力分布比较规则,又与当前普遍应用的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置,当剪力墙的洞口布置出现错洞,叠合错洞时,墙内配筋应构成框架形式。

4.2.1剪力墙的特点是平面内刚度及承重力大,而平面外刚度及承载力都相对很小,应控制剪力墙平面外的弯矩,保证剪力墙平面外的稳定性。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取足够的措施减少梁端部弯矩对墙的不利影响。

五 结束语

总之,剪力墙结构在我国建筑行业的广泛运用,既可以大力推进我国建筑质量的提高,又可为我国的社会主义和谐社会奠定强大的基础,在进行剪力墙结构设计时候,必须综合考虑多方面因素,严格遵守设计规程,进而保证设计的科学合理。

参考文献;

[1] 李成华 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2009年35期

[2] 王福贵 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2008年1期

[3] 周光中 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2011年3期

[4] 柯洪方 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2010年19期

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