高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

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1、高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計研究　　摘要：框架剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的運用到高層建筑物中，高層建筑物的防震設(shè)計非常重要，所以，需要合理的設(shè)計框架剪力墻結(jié)構(gòu)，正確的分布剪力墻的位置，增強框架，改善整體抗震能力都可以對建筑物防震起到巨大的作用。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗，對高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行了研究，具有重要的參考意義。關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；中圖分類號：TU97文獻標(biāo)識碼：A引言隨著建筑高層化的發(fā)展，對剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。對于從事高層結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師來說，只有對框架結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和技

2、術(shù)要點全面把握，并能夠吸收當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些成功經(jīng)驗，并把結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟性、合理性與結(jié)構(gòu)抗震的安全性等諸多因素加以統(tǒng)籌考慮，才能很好的與建筑師配合并設(shè)計出經(jīng)濟合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。一、框架、剪力墻的受力特點1框架結(jié)構(gòu)的受力特點8柱子是承重的關(guān)鍵，柱子上方架著橫梁，橫梁上面鋪設(shè)樓板。框架結(jié)構(gòu)的建筑物往往有粗大的柱子，這樣才能夠能夠保證柱子有足夠的強度支撐建筑物的重量。框架結(jié)構(gòu)的這一受力特點導(dǎo)致采用框架結(jié)構(gòu)的建筑物對橫向受力的抵抗力不足，尤其是如果遇到地震，樓層間甚至可能出現(xiàn)移動。2剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點剪力墻結(jié)構(gòu)是利用鋼

3、筋混凝土結(jié)構(gòu)的墻體作為主要承重結(jié)構(gòu)，比如建筑外墻，這些墻體有著抗震，抗側(cè)剛度大，結(jié)構(gòu)的整體性好的特點。尤其是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土，負載高，水平荷載大，抵抗水平力的作用明顯。3框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是由梁柱搭建框架，再在部分框架間布置剪力墻，框架間填充加氣混凝土輕型墻體，讓剪力墻和框架一起承重，增加建筑物的承重能力。利用框架結(jié)構(gòu)的靈活多變的特點劃分建筑空間，利用水平荷載能力強的剪力墻抵抗水平方向的受力?？蚣芤患袅Y(jié)構(gòu)把框架和剪力墻的優(yōu)點結(jié)合在一起，相互彌補了對方的弱點。二、設(shè)計計算中的幾個問題1剪力墻的布置

4、8原則上，布置剪力墻應(yīng)該盡量保證對稱、均勻、分散。剪力墻應(yīng)該沿著房屋的方向，縱橫布置，以外墻、電梯、樓梯、拐角劑周邊等處為宜。在分布上盡量滿足對稱原則，這樣的分布可以盡量使建筑物的剛度中心和質(zhì)量中心接近。增加抵抗扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力臂，最大化的加強建筑物的整體強度，提高抗扭轉(zhuǎn)能力。在縱向方向布置的剪力墻應(yīng)該從地基一直到房頂，保證墻體剛度。每片剪力墻的尺寸不要太長，最好不超過8m，盡量分散成多片，增加一片剪力墻就等于增加了一個抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。尤其是具有一定轉(zhuǎn)折的剪力墻擁有更加優(yōu)秀的抗側(cè)力效果，比如L形、十字、圓形等形狀。2剪力墻的厚

5、度框架一剪力墻結(jié)構(gòu)中，對于帶有邊框的剪力墻厚度有一定的規(guī)范。如果該建筑處于震區(qū)，或者要考慮到抗震設(shè)計，那么剪力墻的高度大于等于建筑物層高的1/16，底部的剪力墻加強部位厚度應(yīng)該大于等于200mm，無論是第一級還是第二級剪力墻都應(yīng)該滿足這個規(guī)范。如果不考慮抗震設(shè)計，那么剪力墻的高度應(yīng)該大于等于建筑物層高的1/20，且厚度大于等于160mm。而邊框的梁最合適的寬度就等于剪力墻的厚度，邊框梁的高以剪力墻的2倍為宜。3重視屋面小塔樓的不利影響8現(xiàn)在的高層建筑物，在屋頂處常會設(shè)計小塔樓、電梯間、等突出屋頂?shù)慕ㄖY(jié)構(gòu)。由于塔樓結(jié)構(gòu)的質(zhì)

6、量和剛度比建筑物主體小很多，一旦發(fā)生地震，在鞭梢效應(yīng)的影響下，小塔樓會產(chǎn)生水平位移。就算建筑物主體并未受到損壞，塔樓也可能會因為鞭梢效應(yīng)的作用遭到破會。目前，大部分高層建筑物在設(shè)計的時候都將塔樓和建筑物主體分離設(shè)計，在抗震設(shè)計的時候也是分別進行計算。計算高層建筑物頂部小塔樓的地震作用非常重要，現(xiàn)在主流的計算方法是底部剪力法，計算頂部塔樓受到的地震作用需要考慮增大系數(shù)。由于底部剪力法計算比較復(fù)雜，為了簡化計算方法，我們可以將小塔樓看做一個單獨的結(jié)構(gòu)，在地面計算小塔樓受到的地震作用，將得到的結(jié)果乘以增大系數(shù)就可以得到小塔樓在屋

7、頂受到的地震作用了。由于設(shè)計建筑主體的時候一般都忽略塔樓對建筑主體的地震作用，僅僅計算和塔樓連接的部位。這樣的算法還是存在缺陷，如果遇上強震，塔樓在鞭梢效應(yīng)的影響下，必定會對建筑物主體產(chǎn)生不良作用。4框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計在設(shè)計框架剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能時，必須符合相關(guān)規(guī)程。在水平力作用下，框架剪力墻結(jié)構(gòu)底層的框架部分所承受的地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩有一個比值(以下簡稱力矩比值)，根據(jù)這個比值的不同，要采取不同的設(shè)計：當(dāng)力矩比值小于lO％時，按剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，其中的框架部分應(yīng)按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的框架進行設(shè)計。當(dāng)

8、力矩比值大于10％時，按框架一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，力矩比值在5O％至80％之間的，可以適當(dāng)?shù)脑黾涌蚣芗袅?的最大高度?？蚣芎图袅Φ牟糠謶?yīng)該按照各自的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計抗震等級及軸壓比。當(dāng)力矩比值大于80％時，框架剪力墻的最大高度必須按照框架結(jié)構(gòu)設(shè)計，在抗震等級及軸壓比的設(shè)計上也和前一種情況有所不同，框架部分按照框