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剪力墻結構范文1
一、鋼框架-混凝土剪力墻體系
(一)組成及分類
鋼框架-混凝土剪力墻體系是以鋼框架為主體,并配置一定數量的鋼筋混凝土或型鋼混凝土剪力墻。由于剪力墻可以根據需要布置在任何位置上,布置靈活。另外剪力墻可以分開布置,兩片以上剪力墻并聯體較寬,從而可減少抗側力體系的等效高寬比值,提高結構的抗推剛度和抗傾覆能力。鋼筋混凝土剪力墻又現澆和預制兩種。
(二)變形
1、鋼框架-預制鋼筋混凝土墻的變形
鋼框架-預制鋼筋混凝土墻體系是以鋼框架為主體,建筑的豎向荷載全部由鋼框架來承擔,水平荷載引起的剪力主要由鋼筋混凝土墻板來承擔,水平荷載引起的傾覆力矩主要由鋼框架和鋼筋混凝土墻板所形成的聯合體來承擔。由于框架間設置了混凝土墻板,結構的抗推剛度和受剪承載力都得到顯著提高,地震作用的層間位移也就顯著減小。這種結構體系可以用于地震區較多層數的樓房。
2、鋼框架-現澆鋼筋混凝土墻的變形
“鋼框架-現澆混凝土墻”體系是由現澆鋼筋混凝土墻和鋼框架所組成,一般應沿房屋的縱向和橫向,均應布置鋼筋混凝土墻體??v、橫墻的數量應根據設防烈度和樓房層數多少由計算確定,縱墻和橫墻可分開布置,也可連成一體,現澆鋼筋混凝土墻體水平截面的形狀可以是一字型、L型、工資型。
二、剪力墻結構設計注意事項
1、對剪力墻結構,《建筑抗震設計規范》、《混凝土結構設計規范》、《高層建筑混凝土結構技術規程》都有一些規定,高規的內容要多一些,且有關于短肢剪力墻的規定(7.1.2條共8款)。一般剪力墻為hw(墻肢截面高度,個人認為此應稱為“墻肢長度”,與高規表7.2.16注1及抗震設計規范6.4.9條與表6.4.7注4、混凝土結構設計規范表11.7.15注4統一)/bw(墻肢截面厚度)>8,墻肢截面高度不宜大于8m,較長的剪力墻宜開設洞口(即所謂結構洞)(高規7.1.5條)。短肢剪力墻hw/bw=5(認為按老習慣取4較合理)~8,抗震等級應提高一級。hw/bw<5(認為按老習慣取4較合理),即為異形柱。L形、十字形剪力墻等,只要其中的一肢達到一般剪力墻的要求,則不應認為是短肢剪力墻。
2、高規7.1.1條規定“剪力墻結構的側向剛度不宜過大”,如果采用全剪力墻結構,即除門窗洞外均為剪力墻,無一片后砌的填充墻,第一周期只有1.02秒,側向剛度過大,使地震作用過大,不經濟,不合理。
3、關于底層剪力墻的厚度:高規7.1.2條規定“高層建筑結構不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結構”,當短肢剪力墻較多時,其第2款規定“抗震設計時,筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于總底部地震傾覆力矩的50%”。SATWE程序在計算時,是將各個墻肢的高厚比進行單獨計算,凡hw/bw=5~8,即歸入短肢剪力墻,這樣算得的短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩就可能容易大于50%。而TAT程序在計算時,是將L形等剪力墻等只要其中的一肢達到一般剪力墻的要求,則不歸入短肢剪力墻,在相同的結構中,這樣算得的短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩就有可能不大于50%,建議宜按TAT計算該項指標。
4、在短肢剪力墻較多的剪力墻結構中,多數設計人員將較短的墻段都畫為約束邊緣構件或構造邊緣構件,將計算需要的縱向鋼筋均勻配置在整個墻段內,這是不妥的,因為配置在墻肢中和軸附近的鋼筋并不能發揮作用,因此縱向鋼筋應向墻肢端部集中,宜打印剪力墻邊緣構件配筋計算結果復核??拐鹪O計規范6.4.9條規定:“抗震墻的墻肢長度不大于墻厚的3倍時,應按柱的要求進行設計,箍筋應沿全高加密”,SATWE等程序在計算時也是照此條規定辦理。如墻厚為200mm,墻肢長度600~800mm,雖然墻肢長度達到墻厚的3~4倍,認為仍宜按柱配筋。
三、框架―剪力墻結構設計注意事項
1、剪力墻應有邊框:邊框梁(或暗梁)、邊框柱(抗震設計規范6.5.1條,混凝土結構設計規范11.7.17條,高規8.2.2條)。不能只設幾段剪力墻,就成框架―剪力墻結構體系了。
2、剪力墻承擔的地震傾覆彎矩應≥50%,否則應按框架結構查抗震等級,其最大適用高度只可比框架結構適當增加(抗震設計規范6.1.3條1款)。
3、框架―剪力墻結構中不應采用短肢剪力墻。
參考文獻:
[1]鋼筋混凝土高層建筑結構設計與施工規范(JGJ3-91).
剪力墻結構范文2
關鍵詞:建筑工程;剪力墻設計;內力計算
Abstract: the shear wall structure internal force calculation and design, the design of building is an indispensable part of the design must be in accordance with the relevant units to principle and architectural form needs, complete the design and calculation of scientific and effective.
Keywords: building engineering; Shear wall design; Internal force calculation
中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
剪力墻是建筑結構中的重要組成部分,對建筑的穩定性和實用性有著重要的影響。事實上,在建筑工程建筑中,關于剪力墻的設計的方案是多樣的,設計人員需要根據所在地區的情況,根據具體項目的要求來選擇剪力墻的設計方案和施工方案。但無論是選擇何種方案,都要根據建筑的特點,來完成內力計算。
一、豎向荷載作用下剪力墻結構的內力計算
豎向荷載作用下一般取平面計算簡圖進行內力分析,不考慮結構單元內各片剪力墻之間的協同工作。每片剪力墻承受的豎向荷載為該片墻受荷范圍內的永久荷載和可變荷載。當為裝配式樓蓋時,各層樓面傳給剪力墻的為均布荷載;當為現澆樓蓋時,各層樓面傳給剪力墻的可能為三角形或梯形分布荷載以及集中荷載,剪力墻自重按均布荷載計算。
豎向荷載作用豎向荷載作用下剪力墻內力的計算不考慮結構的連續性,可近似地認為各片剪力墻只承受軸向力,其墻體平面外的彎矩和剪力等于零。各片剪力墻承受的軸力由墻體自重和樓板傳來的荷載兩部分組成,其中樓板傳來的荷載可近似地按其受荷面積進行分配。各墻肢承受的軸力以洞口中線作為荷載分界線,計算墻自重重力荷載時應扣除門洞部分。
(1)整截面墻計算截面的軸力為該截面以上全部豎向荷載之和。(2)無偏心荷載時,聯肢墻內力計算方法與整體小開口墻相同,但應計算豎向荷載在連梁中產生的彎矩和剪力,可近似按兩端固定梁計算連梁的彎矩和剪力;在偏心豎向荷載作用下,雙肢墻內力計算可查相關計算表格;多肢墻在偏心豎向荷載作用下,端部墻肢可與鄰近墻肢按雙肢墻計算,中部墻肢可分別與相鄰左右墻肢按雙肢墻計算,近似取兩次結果的平均值。(3)壁式框架在豎向荷載作用下,壁梁、壁柱的內力計算與框架在豎向荷載作用下的相似,可采用分層法或力矩分配法。
二、框架一剪力墻(簡體)結構協同工作計算
當高層建筑層數較多而且高度較高時,如果仍采用框架結構,則框架在水平力作用下,截面內力增加很快,梁柱截面增加很大,并且還產生很大的水平側移。為解決上述矛盾,通常的做法是在框架體系中增設一些剛度較大的鋼筋混凝土剪力墻,使之代替框架承擔水平荷載,于是就形成了框架一剪力墻結構體系。
(1)框架一剪力墻結構的分析計算方法分類
框架一剪力墻結構的分析計算方法大致可分為下列三類:
1)空間三維分析方法把剪力墻視為薄壁桿件、帶剛域的桿件或平板條元,按結構體系空間變形的三維協調條件進行分析。該方法可以考慮桿件的彎曲、剪切和軸向變形,包括樓板變形的影響,也可以采用剛性樓板的假設以便簡化。水平荷載的偏心作用所產生的建筑物扭轉效應已自動包含在計算結果中,無需另行計算。該方法計算工作量大,需用容量相當大的電子計算機進行。
2)平面結構空間協同工作分析方法該方法假定整個結構體系由各向的平面結構組成,然后按結構體系水平變形的二維協調條件進行分析。顯然,在兩榀平面結構相交處,豎向變形是不協調的,計算結果的精度稍遜于空間三維分析方法。該方法的其他性能則與空間三維分析方法基本相同。同樣,由于計算工作量大,需用電子計算機進行。
3)結構體系沿主軸方向平移的分析法(側移法)該方法將整個結構體系在各主軸方向進行平面結構分析,水平荷載的偏心作用所產生的建筑物扭轉效應則用近似的分層分析考慮其附加效應。該方法計算工作量最小,利用現成公式或圖表曲線手算即可解決問題。對于比較規則的結構體系,應用該方法可獲得滿意結果。
(二)框架一剪力墻(簡體)結構的計算假定與計算簡圖
1.框架一剪力墻(筒體)結構的計算假定
框架一剪力墻結構體系作為平面結構來計算,在結構分析中一般采用如下假設:
(1)樓板在自身平面內的剛度為無限大。這保證了樓板將整個結構單元內的所有框架和剪力墻連為整體,不產生相對變形?,F澆樓板和裝配整體式樓板均可采用剛性樓板的假定。采用這一假設,當結構體系沿主軸方向產生平移變形時,同一層樓面上各點的水平位移相同。
(2)房屋的剛度中心與作用在結構上的水平荷載(風荷載或水平地震作用)的合力作用點重合,在水平荷載作用下房屋不產生繞豎軸的扭轉。當結構體型規整、剪力墻布置對稱均勻時,結構在水平荷載作用下可不計扭轉的影響。
(3)不考慮剪力墻和框架柱的軸向變形及基礎轉動的影響。
(4)假定所有結構參數沿建筑物高度不變。如有不大的改變,則參數可取沿高復的加權平均值,仍近似地按參數沿高度不變來計算。
2.框架一剪力墻(筒體)結構的分類與計算簡圖
在以上基本假定下,計算區段內結構在水平荷載作用時,處于同一樓面標高處各片剪力墻和框架的水平位移相同。此時,可將結構單元內所有剪力墻綜合在一起,形成一榀假想的總剪力墻,總剪力墻的彎曲剛度等于各榀剪力墻彎曲剛度之和;把結構單元內所有框架綜合起來,形成一榀假想的總框架,總框架的剪切剛度等于各榀框架剪切剛度之和。按照剪力墻之間和剪力墻與框架之間有無連梁,或者是否考慮這些連梁對剪力墻轉動的約束作用,框架一剪力墻結構可分為下列兩類:
1)框架一剪力墻鉸接體系
對于下圖(a)所示結構單元平面,框架和剪力墻是通過樓板的作用連接在一起的。因樓板在平面外的轉動約束作用很小而予以忽略,可以把樓板簡化為鉸接連桿。于是總框架與總剪力墻之間可按鉸接考慮,其橫向計算簡圖如圖(b)所示。在總框架與總剪力墻之間的每個樓層標高處,有一根兩端鉸接的連桿。這一列鉸接連桿代表各層樓板,把各榀框架和剪力墻連成整體,共同抵抗水平荷載的作用。
圖中總剪力墻包含2片剪力墻,總框架包含了5榀框架,連桿代表剛性樓蓋的作用。它將剪力墻與框架連在一起,同一樓層標高處有相同的水平位移。這種連接方式或計算簡圖稱為框架一剪力墻鉸接體系。
2)框架一剪力墻剛接體系如下圖(a)所示,當墻肢之間有連梁或墻肢與框架柱之間有連系梁相連時,連系梁對剪力墻有明顯的約束作用,可視為剛接,框架與總連桿間用鉸接,表示樓蓋連桿的作用。連系梁對柱也有約束作用,但此約束作用已反映在柱的抗側剛度D中,于是應采用圖(b)所示的計算簡圖。這種連接方式或計算簡圖稱為框架一剪力墻剛接體系。該體系包含總剪力墻、總框架和總剛性連桿。此連桿連接剪力墻和框架,圖中的總連系梁剛度為所有連梁和連系梁剛度之和。在圖(b)中,被連接的總剪力墻包含4片墻,總框架包含5榀框架;總連桿中包含2根連梁,每根連梁有兩端與墻相連,即2根連梁的4個剛接端對墻肢有約束彎矩的作用。
計算地震作用對結構的影響時,縱、橫兩個方向均需考慮。計算橫向地震作用時,考慮沿橫向布置的剪力墻和橫向框架;計算縱向地震作用時,考慮沿縱向布置的剪力墻和縱向框架。取墻截面時,另一方向的墻可作為翼緣,取一部分有效寬度。
三、錯列剪力墻結構內力計算
錯列剪力墻結構內力簡化計算方法可采用桿件有限元模型.高精度有限元方法。
(1)桿件有限元模型類似于框架-剪力墻結構內力和位移的計算機分析方法。采用圖a(墻板單元)所示的一種墻板單元的計算模型來模擬錯列剪力墻結構中的墻板。這種計算模式將墻板置換成桿系構件。將墻板和框架的力學性能分開??煞奖愕貙Π鍐卧M合到框架中去。分析模型的基本假定:1)受力前后墻板保持平面。2)剛域端部與框架梁柱鉸接。.這樣處理表面上不考慮墻在節點處的轉動約束。實際上由于墻柱剛域使框架梁的剛度提高。也就間接考慮了轉動的約束作用。3)墻板單元四個角節點的變形與框架對應節點的變形相協調。
將圖a中的墻板轉化為圖b(墻板單元計算)的計算模型。墻板的上部節點為1.2。下部節點為3.4。假定上.下部節點之間分別由剛性桿連接。兩剛性桿中點i、j為完全剛節點。
四、結語
總之,在剪力墻設計及內力計算中,設計單位需要根據相關的設計原理,根據工程的實際需要,在具體的設計方案中,選擇科學合理的設計圖紙,并在內力計算中,找到準確的數據,保證剪力墻結構的安全穩定。
參考文獻:
[1] 李汝庚.對稱雙肢剪力墻的簡捷算法[J].力學與實踐,1998(02)
[2] 張朝燕,王志軍.空間剪力墻結構的數學計算方法[J].長春師范學院學報,2004(07)
[3] 趙守勇.剪力墻結構設計分析[J].煤炭技術,2011(09)
剪力墻結構范文3
關鍵詞:框架剪力墻結構布置
1.框架剪力墻結構及其優點
框架剪力墻結構是框架結構和剪力墻結構兩種體系的結合,吸取了各自的長處。眾所周知,框架結構的變形是剪切型,上部層間相對變形小,下部層間相對變形大。剪力墻結構的變形為彎曲型,上部層間相對變形大,下部層間相對變形小。對于框架剪力墻結構,由于兩種結構協同工作變形協調,形成了彎剪變形,從而減小了結構的層間相對位移比和頂點位移比,使結構的側向剛度得到了提高。從受力特點看,由于框架剪力墻結構中的剪力墻側向剛度比框架的側向剛度大得多,在水平荷載作用下,一般情況下,受力80%以上用剪力墻來承擔。因此,使框架結構在水平荷載作用下所分配的樓層剪力,沿高度分布比樣均勻,各層梁柱的彎矩比較接近,有利于減小梁柱規格,便于施工。
2. 框架和剪力墻的布置應滿足下列要求:
1) 框架剪力墻結構應設計成雙向抗側力體系,主體結構構件之間不宜采用鉸接??拐鹪O計時,兩主軸方向均應布置剪力墻。梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合,框架的梁與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。
2)框架剪力墻結構中剪力墻的布置一般按照“均勻、對稱、分散、周邊”的原則布置:
① 剪力墻宜均勻對稱地布置在建筑物的周邊附近、樓電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位;在伸縮縫、沉降縫、防震縫兩側不宜同時設置剪力墻。
② 平面形狀凹凸較大時,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。
③ 剪力墻布置時,如因建筑使用需要,縱向或橫向一個方向無法設置剪力墻時,該方向可采用壁式框架或支撐等抗側力構件,但是,兩方向在水平力作用下的位移值應接近。壁式框架的抗震等級應按剪力墻的抗震等級考慮。
④ 剪力墻的布置宜分布均勻,單片墻的剛度宜接近,長度較長的剪力墻宜設置洞口和連梁形成雙肢墻或多肢墻,單肢墻或多肢墻的墻肢長度不宜大于8 m。每段剪力墻底部承擔水平力產生的剪力不宜超過結構底部總剪力的40%。
⑤ 縱向剪力墻宜布置在結構單元的中間區段內。房屋縱向長度較長時,不宜集中在兩端布置縱向剪力墻,否則在平面中適當部位應設置施工后澆帶以減少混凝土硬化過程中的收縮應力影響,同時應加強屋面保溫以減少溫度變化產生的影響。
⑥ 樓梯間、豎井等造成連續樓層開洞時,宜在洞邊設置剪力墻,且盡量與靠近的抗側力結構結合,不宜孤立地布置在單片抗側力結構或柱網以外的中間部分。
⑦ 剪力墻間距不宜過大,應滿足樓蓋平面剛度的要求,否則應考慮樓蓋平面變形的影響。
3)框架剪力墻結構中的剪力墻,宜設計成周邊有梁柱(或暗梁柱)的帶邊框剪力墻??v橫向相鄰剪力墻宜連接在一起形成L形、T形及口形等,以增大剪力墻的剛度和抗扭能力。
4) 剪力墻宜貫通建筑物全高,沿高度墻的厚度宜逐漸減薄,避免剛度突變。當剪力墻不能全部貫通時,相鄰樓層剛度的減弱不宜大于30%,在剛度突變的樓層板應按轉換層樓板的要求加強構造措施。
3. 剪力墻的布置要點
1)剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向或多向布置,不同方向的剪力墻宜分別聯結在一起,應盡量拉通、對直,以具有較好的空間工作性能;抗震設計時,應避免僅單向有墻的結構布置形式,宜使兩個方向側向剛度接近,兩個方向的自振周期宜相近。剪力墻平面布置應盡可能做到規則,避免過大的扭轉效應。
2)剪力墻的側向剛度及承載力均較大,為充分利用剪力墻的能力,減輕結構自重,增大結構的可利用空間,剪力墻不宜布置得太密,使結構具有適宜的側向剛度;若側向剛度過大,不僅加大自重,還會使地震力增大,對結構受力不利。
3)剪力墻宜自下到上連續布置,避免剛度突變;允許沿高度改變墻厚和混凝土強度等級,或減少部分墻肢,使側向剛度沿高度逐漸減小。剪力墻沿高度不連續,將造成結構沿高度剛度突變,對結構抗震不利。
4)細高的剪力墻(高寬比大于2)容易設計成彎曲破壞的延性剪力墻,從而可避免發生脆性的剪切破壞。因此,當剪力墻的長度很長時,為了滿足每個墻段高寬比大于2的要求,可通過開設洞口將長墻分成長度較小、較均勻的若干獨立墻段,每個獨立墻段可以是整截面墻,也可以是聯肢墻,墻段之間宜采用弱連梁連接(如樓板或跨高比大于6的連梁),因弱連梁對墻肢內力的影響可以忽略,則可近似認為分成了若干獨立墻段。此外,當墻段長度較小時,受彎產生的裂縫寬度較小,而且墻體的配筋又能充分地發揮作用,因此墻段的長度不宜大于8m。
5)剪力墻洞口的布置,會極大地影響剪力墻的力學性能。為此規定剪力墻的門窗洞口宜上下對齊,成列布置,能形成明確的墻肢和連梁,應力分布比較規則,又與當前普遍應用的計算簡圖較為符合,設計結果安全可靠。
4.設計框架剪力墻結構房屋應注意的三個問題
1)框架-剪力墻結構中柱、墻總的剛度比大小決定了對框架受力的考慮。當框架結構中僅在樓電梯間或其他部位布置少量鋼筋混凝土剪力墻時,結構分析應考慮該剪力墻與框架的協同工作,此時應采取措施減小此種剪力墻的作用,增加與剪力墻相連柱的配筋,這些措施包括將此種剪力墻減薄、開豎縫、開結構洞、配置少量單排鋼筋等。此時結構形式按框架結構確定,按框架結構體系的要求進行結構設計。
2)當剪力墻布置較少剛度偏小時,在基本振型地震作用下,其框架部分承受的地震傾覆力矩大于結構總地震傾覆力矩的50%,框架是主要的抗側力構件,必須保證其各方面的承載能力。規范規程要求其框架部分的抗震等級按框架結構確定;柱軸壓比限值宜按框架結構的規定采用;最大適用高度和高寬比限值可比框架結構適當放松,放松的幅度可視剪力墻的數量及剪力墻承受的地震傾覆力矩來確定。當框架剪力墻結構布置足夠的剪力墻時,即在基本振型地震作用下,框架承受的地震傾覆力矩小于結構總地震傾覆力矩的50%時,其框架部分則屬于“次要抗側力構件”,框架部分的抗震等級按框架剪力墻結構的規定來劃分。
3)當剪力墻布置較多剛度過大而使框架受力過小時,需把框架部分予以加強?!陡邔咏ㄖ炷两Y構技術規程》JGJ3-2002規定“任一層框架部分的地震剪力不應小于結構底部總地震剪力的20%和結構整體分析中框架部分各樓層地震力最大值的1.5倍二者較小值”。此時框架是第二道抗震防線,為了不使框架部分過早出現塑性鉸,必須給予它一定的抗震能力。
框架剪力墻結構與框架結構相比,由于抗側能力大大提高,剛度增加,地震力作用下側移小,是抗震性能較好的結構體系。雖然地震力主要由剪力墻承擔,但設計要求框架承擔一定比例的地震力,是抗震的第二道防線??傊摲N結構具有使用靈活、剛度大、抗震性能好的特點,因此得到了廣泛的應用。
5. 如何解決與剪力墻相連的框架梁超筋現象
應首先分析產生本問題的原因,去掉地震力計算,如不再出現這個問題,那就是地震力產生的,可以保證正常使用狀態下的梁配筋,按不計算地震力計算結果配筋,然后計算地震力時點鉸,將地震力效應轉移;如不計算地震力時結果仍然超筋,那就不是地震效應,而是程序計算產生的問題;這個恐怕是PKPM程序的弊病,而產生這個結果的原因就是框架柱豎向剛度小,豎向變形大,而剪力墻豎向剛度大,豎向變形小,梁配筋就是剪力墻端負筋超大,框架柱端正筋較大;解決這個問題只有加大梁截面,滿足計算結果;或者是增加柱截面減小柱豎向變形。
6. 結論
剪力墻結構范文4
【關鍵詞】高層建筑框支剪力墻 結構 設計
Abstract: high-rise residential structure design have identified a good plane and the vertical layout, to set the component size by the ICC, to adjust the individual overrun components, Computer to form the final result. As for the whole program is whether it is good the scantlings assumption is reasonable, and very often create unnecessary waste. In this paper, with examples, discuss the design of high-rise building frame shear wall structure supported.
Key words: high-rise building frame - shear wall structural design
中圖分類號: TU97 文獻標識碼:A 文章編號:
一、工程概況
本高層商住樓,由商業裙樓及1 幢高層塔樓組成,該工程地下2層,地上31層,其中地下室―1層層高6.0m,布置設備用房及公共機動車泊位,地下室―2層層高3.9m戰時為六級人防。地上1~3 層為商業用房,層高分別為5.1m、4.8m、3.7m,按建筑要求第4 層為轉換層,層高3.3m,4 層以上為剪墻結構住宅。住宅層高均為3.0m層高,30層以上為機房,室外地坪以上主體高度為98.2m,建筑總高度(至機房頂)為106.6m。
二、結構布置
該工程重點解決兩個方面的問題。第一,為保證結構沿豎向剛度均勻變化,應設法爭取盡可能多的上下貫通構件。結合電梯井道、消防樓梯間及電梯廳,布置了一個中央核心筒,并根據塔樓周邊剪力墻分布情況,除在底部裙樓對應部位設置了落地貫通加厚剪力墻外,另在底部增設部分僅伸至轉換層的剪力墻以加大底側向剛度。第二,合理布置裙樓柱網,使不落地剪力墻直接通過轉換層托梁。
1、結構豎向布置
高層建筑的側向剛度宜下大上小,且應避免剛度突變。然而帶轉換層的結構顯然有悖于此,對該工程而言,屬于高位轉換,轉換層上下等效側向剛度比宜接近于1,不應大于1.3。在設計過程中,應把握的原則歸納起來就是要強化下部,弱化上部,盡量避免出現薄弱層。可采用的方法有以下幾種。
(1)使盡可能多的剪力墻落地,必要時甚至可以在底部增設部分剪力墻(不伸上去)。這是增大底部剛度最有效的方法。除核心筒部分剪力墻在底部必須設置外,讓兩側各有一片剪力墻落地,并且北部還有一大片L型剪力墻也落至基礎。這些都大大增強了底部剛度。
(2)加大底部剪力墻厚度,減小上部剪力墻厚度,轉換層以下剪力墻厚度區為400mm厚,上部厚度取為200mm。
(3)底部剪力墻盡量不開洞或開小洞,以免剛度削弱太多。
(4)提高底部柱、墻混凝土強度等級,采用C55混凝土。
2、結構平面布局
工程底部為框架-剪力墻結構,體形復雜,不規則;轉換層上部為純剪力墻結構,由于建筑布置的不對稱,剪力墻的布置須經多次試算,最后結果是質量中心與剛度中心偏差不超過1m,結構偏心率較小。除核心筒外,其余剪力墻布置分散、均勻;且盡量沿周邊布置,以增強抗扭效果,查閱計算結果,扭轉為主的第一自振周期與平動為主的第一自振周期之比為0.77,各層最大水平位移與層間位移比值不大于1.4,均滿足平面布置及控制扭轉的要求??梢姽こ唐矫娌季忠巹t合理,抗扭效果良好。
三、結構設計與計算
結構整體分析計算主要采用了SATWE,并采用了力學模型與之不同的軟件TBSA6.0進行校核。該建筑物平面外形為長方形,有兩個上下貫通的電梯間形成主要落地的剪力墻。因建筑功能需要,首層為大空間,層高6m,二層~四層為商業群樓,故將轉換層設置在二層,表1為SATWE計算的各層的側向剛度。
從結果看出地下負一層與首層的抗側移剛度比為2.38,大于2倍,這與《高規》中“當地下室頂板作為上部結構嵌固部位時,地下室結構樓層側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍”相符合,故首層滿足作為上部結構嵌固層的要求,構造上考慮首層覆土建造園景,首層樓板厚取250mm,配筋取12@100,底面雙向直通。二層的墻量比較多,而且落地的剪力墻相對較少,這就很容易造成轉換層上下側向剛度相差較大,造成豎向不規則為了避免轉換層上、下的側向剛度比相差較大,故一方面把轉換層以下的落地剪力墻做厚,另一方面在控制墻柱軸壓比和結構位移的前提下盡量把轉換層以上的框支剪力墻減薄,轉換層上下側向剛度比控制在規范要求的范圍內。另外,為提高結構的整體性,增加了轉換層及相鄰樓層的樓板厚度,從而更有效地傳遞和分配水平作用。轉換層樓板厚度為180rm,配筋10@100雙層雙向直通。
為了較好地控制轉換層上下剛度比,盡量減少轉換層剛度突變結構抗震帶來的不利影響,利用商業群樓中的三個落地的電梯間,將梯間的外筒剪力墻厚度加厚到500mm,轉換層以上兩層加強部分的電梯間外筒剪力墻厚度為350mm。同時為提高整體結構的抗扭能力,對周邊的剪力墻布置作了加強。這樣一方面改善了轉換層上下層剛度比,通過加強轉換層以上的抗側力構件,有效地補償了抗剪面積的削弱;另一方面,將剛心與質心的距離盡量減少,以盡量減少扭轉的不利影響。經多次對結構布置和構件尺寸的調整,將各樓層的彈性層間位移角控制在1/l000以內,結構薄弱層層間彈塑性位移角限值也控制在1/120以內。全樓各樓層的抗側移剛度比均大于上層抗側移剛度的70%,或其上相鄰三層抗側移剛度平均值的80%,避免了由抗側移剛度突變而造成豎向不規則。從而避免了薄弱部位的形成。薄弱部位由于變形大,造成構件在地震作用時過早發生屈服減少延性和耗能能力。在結構設計中應盡量避免出現薄弱層。
四、門洞設置原則
框支剪力墻轉換梁上一層墻體內盡量不設門洞,且不在中柱上方設門洞。
框支剪力墻轉換梁上一層墻體內的門洞及中柱上方的門洞使框支梁的剪力大幅增加,很容易破壞。根據結構單元中間的框支剪力墻承受垂直荷載較大的特點,把該片剪力墻沿橫向整個連起來,中間不開洞,同時為了節約工程造價,在滿足軸壓比的情況下,盡量減短沿縱向翼墻的寬度。結構單元兩端的框支剪力墻承受垂直荷載較小,若把它做成一片整墻,對框支梁的受力有利,但會增加工程造價。于是采取了把框支梁上一層沿橫向連起來做成~片整墻,以上層還是沿橫向分開,做成三片剪力墻,每片墻形心盡量與對應的框支柱形心重合,減框支柱的偏心彎矩。
五、轉換構件
框支梁截面尺寸一般由剪壓比控制,寬度不小于其墻上厚度的2倍,且不小于400mm;高度不小于計算跨度的1/6。工程框支梁寬度為600~800mm??蛑Я菏芰薮笄沂芰η闆r復雜,它不但是上下層荷載的傳輸樞紐,也是保證框支剪力墻抗震性能的關鍵部位,是一個復雜而重要的受力構件,因而在設計時應留有較多的安全儲,一級抗震等級的框支梁縱筋配筋率不得小于0.5%??蛑Я阂话銥槠氖芾瓨嫾?,梁中有軸力存在,因此應配置足夠數量的腰筋,腰筋采用Φ16,沿梁高間距不大于200mm,并且應可靠錨入支座內,支座上部縱筋至少應有50%沿梁全長貫通??蛑Я菏芗艉艽?,而且對于這樣的抗震重要部位,更應強調“強剪弱彎”原則,在箍筋在滿足計算要求的情況下,箍筋應適當加強。
框支柱截面尺寸主要由軸壓比控制并滿足剪壓比要求。為保證框支柱具有足夠延性,對其軸壓比應嚴格控制。該工程框支柱抗震等級為一級,軸壓比不得大于0.6。一級框支柱在滿足計算要求下,柱全部縱向鋼筋配筋率不得小于1.1%。柱截面延性還與配箍率有密切關系,因而框支柱的配箍率也比一般框架柱大得多。箍筋不得小于Φ10@100,全長加密,且配箍率不得小于1.5%。在工程中,部分框支柱還兼作剪力墻端柱,所以還應滿足約束邊緣構件配箍特征值不小于0.2的要求??蛑е鶠榉浅V匾臉嫾瑸樵龃蟀踩?,對柱端剪力及柱端彎矩均要乘以相應的增大系數,每層框支柱承受剪力之和應取基底剪力的30%。
結語
總之,高層建筑結構設計中應重視結構的選型和結構的規則性。而框支剪力墻結構是抗震不利的結構體系。設計時不僅要求整體結構的平面布置合理、豎向布置合理還應該重點考慮轉換層布置。當轉換層位置較高時應加強底部框支層的側向剛度,防止底部位移突變形成薄弱層。
參考文獻
[1]徐培福.復雜高層建筑結構設計【M】.北京:中國建筑工業出版
2005.
[2]GB50009-2001,建筑結構荷載規范【S】.
[3]GB50010-2002,混凝土結構設計規范【S】.
剪力墻結構范文5
【關鍵詞】剪力墻;連梁;細節處理
The particular treatment in the design of coupling beams in shearwall structure
Li Changfu,Zhang Hong
(Design and research institute of Northeastern University, Shenyang 110004,China)
【Abstract】The coupling beams system is the first line of defence for seismic fortification in shearwall structure,for the design is a more important ring in the whole process. At present,the structural caculation and analysis is worked out by special software. Compared the result with the manual, it shows that some internal force is not accord with the reality. So I make a summar of experances during designing the high-rise buildings with shearwall structure,even many measures learned from masters of structural design field.Many treatment methods for common problems in the design of coupling beams in shearwall structure are being introduced below.
【Keywords】Shearwall; Coupling beams; Particular treatment
1.概述
鋼筋混凝土剪力墻結構中的剪力墻應設計成延性彎曲型構件,滿足水平地震作用和風荷載作用下,必需的強度、剛度、周期反復循環荷載作用下的延性、能量耗散等要求。在正常使用荷載和風荷載作用下,結構應處于彈性工作階段,只有在不小于當地抗震設防烈度的地震作用下,才允許連梁在梁端形成并發展塑性鉸,耗散地震能量;塑性鉸能繼續傳遞剪力和彎距,存在對墻肢的約束,保持剪力墻的強度和剛度。連梁對剪力墻抗震性能影響較大,設計中把握好概念設計原則的同時,應做好細節處理,實現連梁的強剪弱彎、推遲剪切破壞、提高連梁的延性[1]。
2.常遇問題處理
2.1 連梁的布置
由于建筑平面標準層布置的變化,同一平面位置上門窗洞口,在上下層布置不對齊或者不連續。電算易造成連梁內力計算結果奇異,影響程序整體分析的精度。
筆者建模時,歸并各層門窗洞口,沿豎向布置成各層連續、上下對齊的洞口。使連梁跨度相同,截面尺寸相當。底部盡可能避免布置不規則洞口和錯洞墻。錯洞墻無法避免時,連梁縱筋應錨入暗柱內,形成暗框架,適當加強暗柱配筋??拐鸬燃壿^高時,底層洞口錯開處,可設置通長暗梁,作為洞口連梁。連梁按其上5倍墻體垂直作用力計算連梁配筋。
較長的剪力墻宜開設洞口,將墻體分成長度較均勻的若干墻段,洞口連梁的跨高比宜大于6,各墻段的高寬比不應小于2[4]。墻肢截面高度不宜大于8m。提高剪力墻的延性,減小墻肢彎剪裂縫。
因結構需要所開洞口和洞口擴大部分用非承重砌塊填充,填充墻自重換算為墻間荷載布置到相應位置的連梁上,進行結構的內力分析。填充墻和剪力墻的變形模量不同,在墻體連接處易出現裂縫。洞口兩側邊緣構件內宜預留墻體拉接筋,與填充墻拉接。局部大洞口處可用焊接鋼筋網片連接。墻體開洞較多時,應注意結構整體剛度和自振周期的變化,并考慮結構周期折減系數的取值。
2.2 連梁的截面高度控制
構造要求框剪結構中連梁高度應≥400mm,筆者認為同樣適合一般剪力墻結構。剪力墻開洞時,常因樓板板面標高不同,需調整開洞高度:
① 地下室回填一定厚度覆土時,建筑門窗洞口和設備專業預留洞的高度均以覆土頂面為參照。結構開設洞口時應從結構面算起并計入覆土和建筑面層的厚度。洞頂標高同建筑或設備。
② 衛生間、廚房、水房等有樓板降標高要求的房間及樓梯間入口處留設洞口時,洞口高度從低標高結構樓面算起,并計入洞口兩側的結構樓板高差。洞頂標高同建筑或設備。
③ 居室內外地面裝修不同,如室內有地熱層,而室外沒有,墻體內外建筑地面有高差,結構開設門洞口高度應從較低的地面算起,滿足建筑尺寸并計入地面高差,洞頂標高同建筑。窗洞口高度從較高的地面算起,洞頂、洞底標高同建筑。
④ 樓梯間窗洞口實際為跨層洞口,建模時無法按實際輸入(2008版PKPM采用廣義樓層概念建??蓪崿F)。底層和頂層的樓梯間洞口連梁的截面高度不符實際,建議校核連梁的內力和配筋。一般程序給出的連梁配筋是滿足的。
開設洞口時,必須保證洞口連梁的高度≥400mm。為便于繪圖和施工,可將等厚度墻上等跨度的連梁歸并,形成等截面連梁,內力計算完成后,根據配筋結果歸并連梁。
2.3 連梁計算模型的調整
剪力墻開洞形成的連梁或者框剪結構中一端與柱連接一端與墻連接的連梁,當跨高比不小于5時,宜按框架梁進行設計[1]。連梁跨高比小于5但兩端支承在短肢剪力墻上時,由于墻肢剛度很小,連接各墻肢的連梁受力與普通框架梁類似,可按框架梁計算。連梁剛度可不折減。計算中應控制截面受壓區高度,梁端負彎矩可調幅70~80%,同時增大跨中彎矩。梁端短肢剪力墻應提高配箍率,提高抗剪強度。梁端鋼筋應在墻內可靠錨固,若不能滿足要求,連梁可按半剛接或鉸接計算。
相鄰連梁間墻肢不滿足最小截面要求時,可將兩連梁合并進行計算,連梁間墻肢按構造柱設計,配筋從嚴。
剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁,兩端能與墻體可靠連接時,一般視作剛接。連梁主要承受水平荷載作用下的彎矩和剪力,易出現剪切裂縫。在不影響連梁承受豎向荷載能力的前提下,連梁的剛度可折減,折減系數不宜小于0.5。通常,設防烈度低時,可少折減(6、7度時可取0.7),設防烈度高時可多折減(8、9度時可取0.5)[1]。
2.4連梁截面抗剪強度不滿足時的處理
剪力墻連梁在水平荷載作用下,承受較大剪應力,配筋計算時易超筋。工程中在剪力墻厚或混凝土強度等級變化處,連梁所在層以下墻體未開洞處,轉換梁或托墻梁上層墻體開洞處,上下洞口不對齊處,墻體轉角或靠近縱橫墻連接處的連梁和跨高比很小的連梁出現超筋幾率較大且多是抗剪強度不滿足。常用處理方法:
① 減小連梁截面高度,增大洞口寬度。減小連梁的相對剛度,降低連梁分擔的水平力。但連梁截面高度應滿足最小截面要求,且應滿足連梁的抗彎承載能力、裂縫控制、撓度和強剪弱彎要求。
② 進行內力調幅。內力計算前連梁剛度折減,或內力計算后連梁彎矩和剪力組合值乘以折減系數。連梁調幅后的彎矩、剪力設計值不應低于使用狀況下的值,也不宜低于比設防烈度低一度的地震作用組合彎矩設計值。防止連梁在正常使用狀態或小震作用下出現裂縫[1]。《高規》建議,掌握調幅后彎矩值不小于調幅前的0.8(6~7度)和0.5(8~9度)。多數認為,抗震計算中,考慮剛度折減的連梁,內力計算時不應再考慮梁端彎矩的調幅[2]。
③ 連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮該梁在大震作用下不參與工作,按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下的內力分析,墻肢按兩次計算所得較大內力進行配筋。
④ 提高混凝土強度等級或增加墻厚。墻肢的剛度和抗剪強度增加,能分擔更多剪力和彎矩。連梁的抗剪強度也有提高。
⑤ 同一墻體相鄰連梁個別超筋時,可調整相鄰連梁的截面高度和跨度,通過轉移、協調連梁間和梁墻間內力,滿足連梁抗剪要求。
⑥ 高度很大的連梁,可在連梁中部設水平縫,降低連梁承受的剪應力?;蛟跐M足建筑和設備尺寸要求的條件下,做加腋連梁,提高梁端抗剪承載力。
⑦ 抗震等級一、二級且跨高比≤2的剪力墻連梁,宜設斜向交叉構造鋼筋,鋼筋直徑≥14mm,與連梁箍筋綁扎固定。可提高連梁的延性,減緩非彈性變形階段的剛度退化[2]。
2.5特殊連梁的處理
高層剪力墻結構中在外墻轉角處設置轉角窗或轉角陽臺,形成梁邊挑板的連梁。工程觀摩中曾發現個別高層剪力墻住宅的轉角窗處樓板出現以墻角為中心的發散裂縫,窗下墻體出現斜裂縫。設計中,在水平地震作用和風荷載作用下,尤其考慮±5%偏心時,該處層間位移角偏大,墻肢承受的剪力、扭矩偏大。建筑物外墻轉角處是結構抗震不利位置,建議復雜高層剪力墻結構和抗震等級較高的剪力墻結構開設轉角洞口時,洞口端部宜設約束邊緣構件或加強型約束邊緣構件。增大約束邊緣構件的截面尺寸,提高混凝土強度等級,提高其配箍率、配筋率,必要時可做型鋼混凝土或鋼管混凝土的約束邊緣構件,抵抗水平地震作用下的剪扭作用,控制轉角位移。
由于程序建模的局限和此處連梁受力復雜,連梁計算內力并不真實,如連梁懸挑板產生的扭矩就未計入,在繪制施工圖時,應驗算校核連梁配筋,根據需要加配抗剪扭鋼筋。轉角連梁按懸挑梁輸入,挑出端相交,兩方向梁鋼筋可貫通設置。除加強邊緣構件外,與連梁相連的樓板宜加厚,雙層雙向配筋,樓板內設斜向鋼筋、斜向連梁或暗梁拉接轉角窗兩邊墻肢。
3.結語
鋼筋混凝土結構中,連梁設計是結構設計中的重要環節。連梁的設計受很多因素影響,建筑平面布置,結構整體剛度,結構振型,剪力墻的厚度和數量,單片剪力墻的剛度及分擔的彎矩、剪力,程序建模和計算時計算參數和計算方法的選取,都影響著連梁分析的精度。設計中應宏觀上協調各種因素的制約,精益求精,以取得理想的效果。結構設計人員,特別是經驗不足者應嚴格執行現行國家規范標準,準確把握結構設計的原則。
參考文獻
[1] 中華人民共和國行業標準.高層建筑混凝土結構技術規程.JGJ 3-2002北京:中國建筑工業出版社,2002
[2] 王文棟等.混凝土結構構造手冊.北京:中國建筑工業出版社,2003
[3] 中華人民共和國國家標準.混凝土結構設計規范.GB50010-2002北京:中國建筑工業出版社 2002.
[4] 中華人民共和國國家標準.建筑抗震設計規范 GB50011-2001北京:中國建筑工業出版社,2001
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剪力墻結構范文6
關鍵字:結構設計,剪力墻,剪力墻構件,剪力墻設計
中圖分類號:TU8文獻標識碼: A
一、剪力墻設計中的基本概念
1.1 墻體作為承受豎向荷載及水平荷載的結構,稱為剪力墻結構。特點是整體性好,側向剛度大,水平力作用下側移變形小。缺點是平面布置不靈活,較難滿足公共建筑使用要求,結構的自重較大,結構延性較差。
1.2 剪力墻結構中,墻是一平面構件,它承受沿其平面作用的水平剪力和彎矩外,還承擔豎向壓力或拉力,在軸力,彎矩,剪力的復合狀態下工作。其受水平力作用下似一底部嵌固于基礎上的懸臂深梁,剪力墻結構在水平力作用下側向變形是彎曲型。
1.3 剪力墻布置要求:
a、剪力墻結構應雙向均勻布置,建筑物周邊宜布置剪力墻,在抗震結構中,應避免單向布置剪力墻。剪力墻的抗側剛度及承載力均較大,在滿足側向剛度的及結構受力的條件下,墻不宜布置太密。
b、剪力墻沿結構高度宜連續布置,墻厚度宜自下到上逐漸減薄,使結構抗側剛度沿高度逐漸減小,避免結構沿高度剛度突變。
c、較長的剪力墻宜開設洞口,將其分成長度較為均勻的若干墻段,墻段之間宜采用弱連梁連接,每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應小于2。墻肢截面高度不宜大于8m。
d、當剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時,應至少采取以下措施中的一個措施,減小梁端部彎矩對墻的不利影響。①沿梁軸線方向設置與梁相連的剪力墻,抵抗該墻肢平面外彎矩;②當不能設置與梁軸線方向相連的剪力墻時,宜在墻與梁相交處設置扶壁柱。扶壁柱宜按計算確定截面及配筋;③當不能設置扶壁柱時,應在墻與梁相交處設置暗柱,并宜按計算確定配筋;④必要時,剪力墻內可設置型鋼。
e、縱向剪力墻宜布置在結構單元的中間區段內。房屋縱向長度較長時,不宜集中在兩端布置縱向剪力墻。
f、剪力墻的門窗洞口應布置均勻、上下對齊,形成明確的墻肢和連梁,且各墻肢的剛度不宜相差懸殊??拐鹪O計時,一、二、三級抗震等級剪力墻的底部加強部位不宜采用錯洞墻;一、二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。
1.4 剪力墻結構計算
a、剪力墻根據墻面開洞大小情況,分為整截面墻、整體小開口墻、聯肢墻和壁式框架。
當剪力墻不開洞或洞口面積小于墻體總面積的16%,且洞口邊長尺寸均小于洞口間凈距及洞口至墻邊的凈距,可視為整截面墻。其受力性能類似整體的懸臂,墻肢的法向應力呈線性變化,截面變形符合平截面假定。
當剪力墻的洞口沿豎向成列布置,洞口稍大,各列墻肢和連梁剛度比較均勻,并符合一定條件,為整體小開口墻,其受力性能亦可按整體的考慮,并應考慮墻肢的局部彎距。
當剪力墻的洞口沿豎向成列布置,且洞口面積超過墻體總面積的16%,連梁剛度遠小于墻肢剛度,為聯肢墻。聯肢墻宜在保證連梁有足夠延性的前提下,增加梁的剛度和強度,使連梁能消耗較多的能量以減少墻肢的破壞。
當剪力墻開洞過大,且連梁剛度很大,而墻肢剛度較弱的情況,已接近框架的受力特性,稱為壁式框架,計算和構造應按近似框架結構考慮。
b、計算剪力墻的內力和變形時,其剪力墻應計入端部翼緣的共同工作。翼緣的有效長度每側由墻面算起可取以下三種情況中的最小值:①相鄰剪力墻凈距的一半;②至門窗洞口的墻長度;③剪力墻總高度的15%。
c、剪力墻結構宜采用三維空間的分析方法作整體分析,對不同的結構,應選用與其相適應的計算模型的計算程序進行結構計算分析;對較復雜的剪力墻結構應采用兩種以上計算模型進行計算比較。
d、《高規》規定鋼筋混凝土剪力墻應進行平面內的斜截面受剪、偏心受壓或偏心受拉、平面外軸心受壓承載力計算,在集中力作用下,墻內無暗柱時還應進行局部受壓承載力計算,按一級抗震等級設計的剪力墻,在水平施工縫處需進行抗滑移驗算。
二.剪力墻的邊緣構件范圍
2.1 一級和二級剪力墻底部加強部位及相鄰上一層的高層建筑及在重力荷載代表值作用下,墻肢的軸壓比不小于表1規定的多層房屋,應設置約束邊緣構件。一級和二級剪力墻底部加強部位以上的一般部位和三、四和非抗震設計的高層建筑及底部加強部位及相鄰上一層軸壓比小于表1規定的多層房屋剪力墻,應設置構造邊緣構件。
表1
2.1 框支剪力墻結構剪力墻底部加強部位,墻體兩端宜設置翼墻或端柱,抗震設計時應設置約束邊緣構件。
三、剪力墻結構的墻體厚度
3.1 剪力墻結構中剪力墻截面的最小厚度應滿足表2要求
表2
注:表中符號H為層高或無支長度二者中的較小值,h為層高
規定剪力墻最小厚度的目的是保證剪力墻平面外的剛度和穩定性。當墻平面外有與其相交的剪力墻時,可視為剪力墻的支承,有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩定性,故可在層高或無支長度二者中的取較小值計算剪力墻的最小厚度。無支長度是指沿剪力墻長度方向沒有平面外橫向支承墻的長度。而兩端無端柱或翼墻的一字形剪力墻的厚度,只能按層高計算墻厚。
3.2 短肢剪力墻截面厚度不應小于200mm。
3.3 框支剪力墻結構轉換構件上部的剪力墻體厚度不宜小于200mm。
3.4 當墻厚不能滿足表2的要求時,應按高規附錄D計算墻體的穩定。
3.5 剪力墻井筒中,分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小,但不宜小于160mm。
四、剪力墻結構的剪力墻的配筋
剪力墻結構中剪力墻通常分為墻肢和連梁兩類構件。
墻肢的配筋包括墻肢的邊緣構件和墻身的配筋,現結構計算軟件提供墻肢的計算配筋包括水平配筋和豎向配筋兩項。水平配筋為墻肢按斜截面抗剪計算需要的水平分布鋼筋面積;豎向配筋則為墻肢按正截面抗彎計算需要的墻肢兩端部的豎向鋼筋面積,這是因為墻肢中部豎向分布鋼筋一般較細,容易產生壓屈現象,所以偏安全忽略受壓區豎向分布鋼筋作用。墻肢中邊緣構件的縱向鋼筋和墻肢的水平鋼筋為按計算及構造配筋,墻肢中邊緣構件的箍筋及墻肢的豎向分布鋼筋為按構造配筋。
較長墻肢的水平分布鋼筋及豎向鋼筋按計算結果及規范要求最小配筋率配筋,一般不會出錯。容易出現問題是較短墻肢的配筋,如形狀為L形的墻肢,L形墻肢一邊為一般剪力墻,另一邊為短肢剪力墻,此L形的墻肢為一般剪力墻,按一般剪力墻構造及配筋。在L形墻肢的短肢部位,一般做法是此短肢部位墻肢連同長肢端的邊緣構件一起做成一整體邊緣構件,這時應注意:①整體邊緣構件在短墻肢方向的箍筋是否滿足短肢邊的水平計算配筋,整體邊緣構件的構造配箍一般不能滿足計算要求。②整體邊緣構件中短墻肢方向端部的豎向鋼筋應按短墻肢豎向計算鋼筋面積配筋(此計算豎向配筋一般很大),而不是按此整體邊緣構件總計算配筋平均配置縱向受力鋼筋。
剪力墻開洞后形成的連梁根據跨高比不同可分成兩種情況:①當連梁跨高比不小于5時,此梁受力狀態和一般框架梁相似,可按框架梁設計。②當連梁跨高比小于5時(連梁跨度較小,截面高度較大),其承受的豎向荷載往往不大,梁的彎距很小,而水平荷載作用下梁的剪力很大,且沿梁長基本均勻分布,對剪切變形十分敏感,容易出現剪切斜裂縫。因此,此類梁應按規范規定的連梁設計。一端與剪力墻相連,另一端與框架柱相連的跨高比小于5的梁,也應按連梁設計。此梁應取與剪力墻相同的抗震等級。
剪力墻連梁一般具有跨度小、截面大,與連梁相連的墻體剛度又很大等特點,在水平力作用下的內力往往很大,連梁屈服時表現為梁端出現裂縫,剛度減弱,內力重分布。因此在開始進行結構整體計算時,就需對連梁剛度進行折減。《高規》5.2.1條規定:“在內力與位移計算中,抗震設計的框架-剪力墻或剪力墻結構中的連梁剛度可予以折減,折減系數不宜小于0.5?!币话阍趯嶋H設計中我們在 0.55~1之間取值。
即使連梁剛度折減后,連梁也較容易超筋。連梁易超筋的部位,豎向樓層在一般剪力墻結構中,總高度1/3左右的樓層;平面中,當墻段較長時其中部的連梁。
連梁超筋時,可按《高規》7.2.25條處理:①減小連梁截面高度。②抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性調幅,以降低其剪力設計值。但在內力計算時已經按《高規》5.2.1條的規定降低了剛度的連梁,其調幅范圍應當限制或不再繼續調幅。當部分連梁降低彎矩設計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設計值應相應提高。③當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時,可考慮在大震作用下該連梁不參與工作,按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結構內力分析,墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計。
《高規》并沒有規定連梁受彎縱向鋼筋的最小配筋率,從“強剪弱彎”的角度,非抗震設計時,可取0.2%,抗震設計時,建議取0.25%~0.4%,跨高比大時取小值,同時連梁縱向鋼筋率應滿足最小配筋率要求。
五、結語
本文簡要對建筑剪力墻結構的設計的相關問題進行論述,僅供參考。
參考文獻: