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《高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置及其抗震性能分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置及其抗震性能分析第一章緒論1.1選題背景隨著城市居民對改善型住宅的需求，剪力墻結(jié)構(gòu)住宅應用廣泛，占據(jù)目前在建高層建筑的70%[1]。在住宅建筑設計中，純剪力墻結(jié)構(gòu)的設計已經(jīng)有一定經(jīng)驗，墻肢布置宜簡單、規(guī)則，并且沿主軸方向雙向布置，主軸方向的剛度相差不大[2]。進行抗震設計時，純剪力墻結(jié)構(gòu)不應布置一字墻，而且水平方向應盡量對齊，高度方向宜上下連續(xù)布置。在滿足上述規(guī)定進行的剪力墻結(jié)構(gòu)設計依然存在一些問題[3]，因為從豎向構(gòu)件自身而言，剪力墻肢的抗側(cè)剛度較大，如果墻構(gòu)件布置過多，將會使結(jié)構(gòu)自身的剛度過大，造成材
2、料的浪費，吸收過多的地震能量；但是，當墻肢布置過少，則無法滿足強度的要求。如何把握剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度與強度之間的關系是一個值得探討的問題[4]。迄今為止，國外學者對剪力墻結(jié)構(gòu)的研究主要集中于剪力墻構(gòu)件的算法上，而國內(nèi)學者對剪力墻優(yōu)化設計的研究有相當一部分是建立于豎向構(gòu)件尺寸基礎之上。目前對墻肢長度的研究主要集中在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)的選型對比分析，即使專門針對剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析，也主要集中在墻肢厚度、長度或材料強度，但是這類研究的建筑與珠三角地區(qū)住宅平面有所不同。珠三角地區(qū)住宅建筑戶型數(shù)較多，住宅建筑的層數(shù)在30層左右，建筑高
3、度不超過100m。另外，在進行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化時，水平地震荷載組合往往是控制荷載組合。根據(jù)規(guī)范對結(jié)構(gòu)進行多遇地震下的彈性分析，滿足第一階段設計的要求，為研究優(yōu)化前后剪力墻結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的性能區(qū)別，可采用基于性能抗震設計方法，對結(jié)構(gòu)整體以及構(gòu)件自身進行大震下性能的評價。本文針對珠三角地區(qū)30層高的落地剪力墻住宅建筑，按平面布置和平面尺寸將這類建筑分類，并從結(jié)構(gòu)角度尋找豎向構(gòu)件的指標參數(shù)，通過研究該指標參數(shù)變化對結(jié)構(gòu)性能的影響，進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計研究。同時，對不同類型的落地剪力墻住宅建筑進行基于性能的抗震設計，分析上述指標對結(jié)構(gòu)大震性能的影響。.
4、.......1.2高層剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的現(xiàn)狀探討國內(nèi)外學者就給定的結(jié)構(gòu)平面進行了剪力墻幾何尺寸、數(shù)量以及布置方式等方面的深入研究，相關工作如下。上世紀四十年代起，國外學者開始對剪力墻剛度進行研究。ChittyL.等人提出了雙肢剪力墻的連續(xù)柵片分析法，簡化了剪力墻構(gòu)件的計算模型。在彈性分析的基礎上，KumarapillaiK.、ClilckJ.、PekauC.A.等人[5,6]先后為剪力墻結(jié)構(gòu)進行了彈塑性分析研究。此后PaulayT.、SozenM.等人為不同層數(shù)的剪力墻結(jié)構(gòu)進行了振動臺實驗，通過實驗探討剪力墻立面上不同的開洞方式對其
5、抗震性能的影響[7-9]，PaulayT.更提出了斜向交叉配筋方法。日本作為地震頻發(fā)的國家，該國學者很關心剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度分布以及其對建筑結(jié)構(gòu)的抗震性能影響。他們在墻肢數(shù)量的合理化研究領域提出了多個重要概念，其中壁率和平均壓應力這兩個重要的概念與剪力墻肢長度及厚度密切相關[10]。其中，壁率為剪力墻水平截面長度與樓面面積之比，單位是mm/mm2，直觀地反映了墻肢長度與平面面積的關系。根據(jù)關東、福井和十勝沖等多次實際地震下房屋破壞的統(tǒng)計情況，如下表1-1所示，可以認為當壁率大于150mm/mm2時，建筑是安全的，但此時墻肢可能過長；當壁率
6、大于120mm/mm2且小于150mm/mm2時，大部分建筑僅出現(xiàn)輕微破壞，基本安全；但是若壁率小于50mm/mm2時，建筑發(fā)生重大破壞。........第二章剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅中的設計2.1高層剪力墻結(jié)構(gòu)的常用建筑平面根據(jù)文獻[40]介紹，珠三角地區(qū)的多數(shù)建筑平面根據(jù)樓層電梯間公共空間的布局形式可劃分為5種：電梯間中置圍合式、通廊分布式、左右對稱分布式、品字三邊連接式、四向連接式，如下表2-1所示。文中將選取其中電梯間中置圍合式、通廊分布式、左右對稱分布式等3種建筑形式作為主要的研究對象。這三種建筑平面可按業(yè)主要求靈活連接多個單元，
7、而且交通路線明確，應用廣泛。根據(jù)上文選定的平面類型，本文選取了位于廣州市蘿崗區(qū)的三棟高層住宅建筑，其平面布置如圖2-1至圖2-3所示，P1、P2、P3分別對應電梯間中置圍合式、通廊分布式、左右對稱分布式。本文主要研究對象均為民用住宅樓，底層不帶商業(yè)建筑，結(jié)構(gòu)類型為純框架剪力墻結(jié)構(gòu)，其主要建筑特征參數(shù)如下表2-2所示。........2.2墻肢比率的分析剪力墻結(jié)構(gòu)在進行設計時很重視墻肢長度的問題，因為當墻肢長度過長時，墻肢在受彎后產(chǎn)生的裂縫寬度，墻體的配筋容易拉斷，相反，當墻肢長短過小，則有可能變成短肢剪力墻，不利于抗震。因此進行剪力墻結(jié)
8、構(gòu)布置時，需要注意墻肢長度的影響。表2-3列舉了電梯間中置圍合式、通廊分布式、左右對稱分布式等3種建筑平面應用落地剪力墻結(jié)構(gòu)的住宅實例，這些實際工程的層數(shù)為30-33層，建筑高度均在在90至100m之間，且
