剪力墻結(jié)構(gòu)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、剪力墻結(jié)構(gòu)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 剪力墻結(jié)構(gòu)房屋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計 摘要 ：近年來，高層建筑在城市化建設(shè)的比例進一步加大。高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)復(fù)雜繁重，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)認真學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，努力提高理論知識，依據(jù)工程的實際情況，結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗，把握工程設(shè)計要點，對計算結(jié)果作出正確的分析和判斷，采取相應(yīng)處理方法進行必要的調(diào)整完善，才能設(shè)計出高質(zhì)量、高品質(zhì)的工程。 關(guān)鍵詞 ：高層;建筑結(jié)構(gòu);特點;要點 1 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 1.1 水平力是設(shè)計主要因素 在高層建筑中，盡管豎向荷載仍對結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生重要影響，但水平荷載卻起著決定性作用。因為建筑自重和樓面使用荷載在豎向構(gòu)件中所引起的軸力和彎矩的數(shù)值，僅與建筑高度的一

2、次方成正比;而水平荷載對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的傾覆力矩、以及由此在豎向構(gòu)件中所引起的軸力，是與建筑高度的兩次方成正比。另一方面，對一定高度建筑來說，豎向荷載大體上是定值，而作為水平荷載的風(fēng)荷載和地震作用，其數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力性的不同而有較大的變化。 1.2 軸向變形不容無視 在高層建筑中，豎向荷載數(shù)值很大，能夠在柱中引起較大的軸向變形，從而會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生影響，造成連續(xù)梁中間支座處的負彎矩值減小，跨中正彎矩之和端支座負彎矩值增大;同時也會對預(yù)制構(gòu)件的下料長度產(chǎn)生影響。 1.3 側(cè)移成為控制指標(biāo) 高層與較低樓房不同的是，隨著樓房高度的增加，水平荷載下結(jié)構(gòu)的側(cè)移變形迅速增大，結(jié)構(gòu)側(cè)移已成為高樓結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)

3、鍵因素。因而結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下的側(cè)移應(yīng)被控制在某一限度之內(nèi)。 1.4 結(jié)構(gòu)延性是重要設(shè)計指標(biāo) 高樓結(jié)構(gòu)相比低層更柔一些，在地震作用下的變形更大一些。為了使結(jié)構(gòu)在進入塑性變形階段后仍具有較強的變形能力，防止倒塌，特別需要在構(gòu)造上采取恰當(dāng)?shù)拇胧?，來保證結(jié)構(gòu)具有足夠的延性。 2 高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計要點 2.1 地基與根底設(shè)計 地基與根底設(shè)計一直是結(jié)構(gòu)工程師比擬重視的方面，同時，也是因為地基根底也是整個工程造價的決定性因素。因此，在高層建筑的地基根底設(shè)計中，應(yīng)綜合考慮建筑場地的地質(zhì)狀況及水位、上部結(jié)構(gòu)類型、使用功能、施工條件以及相鄰建筑的相互影響等因素，以保證建筑物不致發(fā)生過量沉降或傾斜，并能滿足正常

4、使用要求。還應(yīng)注意了解相鄰地下構(gòu)筑物及各類地下設(shè)施的位置和標(biāo)高，以保證根底的平安性和確保施工中不發(fā)生問題。同時，由于我國幅員遼闊，地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，因此，在進行地基根底設(shè)計時，一定要對地方標(biāo)準(zhǔn)進行深入地學(xué)習(xí)，以防止對整個結(jié)構(gòu)設(shè)計或后期設(shè)計工作造成較大的影響。 2.2 高層建筑結(jié)構(gòu)平面及立面形式的選擇 在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)盡量使建筑的幾何形心、剛度中心、結(jié)構(gòu)重心盡可能匯于一點。如假設(shè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中沒有做到三心合一，由此就會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)問題。扭轉(zhuǎn)問題就是結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下發(fā)生的扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)。扭轉(zhuǎn)振動效應(yīng)在風(fēng)載等水平荷載載荷情況下會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，為防止其危害應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計時選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和平面布

5、局，盡可能地使建筑物做到三心合一，所以平面和立面形式的選擇很關(guān)鍵。高層建筑的平面宜采用簡單、規(guī)那么、對稱的形狀，防止過于復(fù)雜的平面形式，高層建筑物平面布置不對稱、過多的外凸、內(nèi)凹等復(fù)雜形式都容易造成震害。在高層結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計中，結(jié)構(gòu)體系的選擇、布置、構(gòu)造措施比軟件的計算結(jié)果是否精確更能影響結(jié)構(gòu)的平安。在不對稱結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)在凹凸拐角等處容易造成應(yīng)力集中而遭到破壞，所以應(yīng)盡量防止。而在完全對稱的結(jié)構(gòu)中，也應(yīng)注意凸出局部的尺寸比例。如凸出局部較長，要在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取相應(yīng)的補救措施。結(jié)構(gòu)的豎向布置要盡力做到剛度均勻且連續(xù)，防止結(jié)構(gòu)的剛度突變和出現(xiàn)軟弱層。 2.3 提高結(jié)構(gòu)重要部位的延性 要使高層建筑在

6、遭遇強烈地震時具有很強的抗倒塌能力，最理想的方法是使結(jié)構(gòu)中所有的構(gòu)件都具有很高的延性。比擬經(jīng)濟的方法是有選擇有重點的提高結(jié)構(gòu)中重要構(gòu)件或某些構(gòu)件中關(guān)鍵部位的延性。在結(jié)構(gòu)豎向，對于剛度沿高度均勻分布的、體形較簡單的高層建筑，應(yīng)著重提高底層構(gòu)件的延性;對于大底盤高層建筑，應(yīng)著重提高主樓與裙房頂面相銜接的樓層中構(gòu)件的延性;對于不規(guī)那么立面的高層建筑，應(yīng)著重加強體形突變處樓層構(gòu)件的延性。在結(jié)構(gòu)平面位置上，應(yīng)該著重提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處、平面突變處以及復(fù)雜平面各翼相接處構(gòu)件的延性。 2.4 注重抗震設(shè)計 在強震作用下，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力是按照各構(gòu)件的實際承載力進行分配的，而構(gòu)件實際承載力的大小和構(gòu)件截面的實際配筋有

7、關(guān)。要使結(jié)構(gòu)能進入彈塑性狀態(tài)，并能通過結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收地震能量、抗御更高烈度的地震，就必須做到“強柱弱梁、強剪弱彎、強節(jié)點弱桿件，才能使結(jié)構(gòu)在進入彈塑性狀態(tài)后形成合理的延性較大的屈服機制。值得注意的一個問題是在實際設(shè)計時，對某些構(gòu)件的配筋進行放大調(diào)整，形成了強梁弱柱、強桿件弱節(jié)點的不利情況，這樣做的結(jié)果可以保證構(gòu)件小震不壞，但是因為形不成延性結(jié)構(gòu)就不能保證大震不倒。強震時結(jié)構(gòu)的耗能能力和抗震性能都會變得很差，處于不平安狀態(tài)。因此在設(shè)計工作中，必須注意構(gòu)件截面縱向鋼筋的超配現(xiàn)象，同時也要注意材料的超強問題。同時，高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系以剛度大一些為好。因此，在需要抗震設(shè)防的高層建筑中，盡

8、可能不采用純框架體系，可以采用框架一剪力墻、剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)體系，要根據(jù)我國的具體條件進一步總結(jié)對高層建筑的剛度要求，以便能夠更經(jīng)濟合理地布置剪力墻及筒體等抗側(cè)力構(gòu)件。 2.5 高層的連梁設(shè)計 根據(jù)?鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程?的規(guī)定，在內(nèi)力和位移計算時，其構(gòu)件可采用彈性剛度，在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁剛度可予以折減。因此，處理連梁超筋或截面控制超過剪壓比的首要方法是選好剛度折減系數(shù)。當(dāng)連梁剛度折減后，局部樓層的連梁仍然不滿足要求時，可采用內(nèi)調(diào)幅，調(diào)幅不宜超過20%。但應(yīng)滿足抗震設(shè)計強剪弱彎的要求，在滿足剪壓比限值的條件下，配置足夠的箍筋。當(dāng)連梁超筋較多時，可采取以下措施：當(dāng)結(jié)構(gòu)剛度較

9、大、位移較小時，可適當(dāng)減小連梁的高度，使連梁的彎矩及剪力迅速減小。高層建筑結(jié)構(gòu)受力情況和低層建筑有著截然不同的性質(zhì)，在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時側(cè)重點和低層建筑也不盡相同，需要特別注意結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)、振動周期、軸壓比等假設(shè)干問題。 2.6 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計 剪力墻結(jié)構(gòu)房屋是將房屋的內(nèi)、外墻都做成實體的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，它既承當(dāng)垂直荷載、也抵抗水平力。因剪力墻是一整處高大的墻體、側(cè)面又有剛性樓蓋的支撐，故在其自身平面內(nèi)有很大的側(cè)向剛度，屬于剛性結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大，在水平荷載作用下的側(cè)移量少，故能適用于較高的高層房屋。剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點和局限性也是很明顯的，主要是剪力墻間距不能太大、平面布置不靈活、不能滿足公共建筑的使用要求、結(jié)構(gòu)自重較大。此外，由于剪力墻結(jié)構(gòu)剛度大、吸引的地震力也大。假設(shè)在配飾和構(gòu)造上處理不當(dāng)，在強烈地震下，可能出現(xiàn)整體傾復(fù)或在受力大的部位產(chǎn)生嚴