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1、短肢剪力墻高層建筑 剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛性強(qiáng)、整體性好、穩(wěn)定性良好等主要特點(diǎn),也正是由于這些因素使其具有剛度好、抗震、抗風(fēng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。除此之外,剪力墻結(jié)構(gòu)整體布置形式比較容易,能夠很好的滿意建造對(duì)室內(nèi)空間的使用要求,滿意其工作優(yōu)勢(shì)。 1短肢剪力墻的特點(diǎn) 近年來(lái),高層建造大量興建,鋼筋混凝土短肢剪力墻得到廣泛的應(yīng)用并堆積了大量的實(shí)踐閱歷。高層建造混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程718條:短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。與平凡剪力墻結(jié)構(gòu)體系相比,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系有以下顯著的特點(diǎn):1)平面布置較靈巧,結(jié)構(gòu)的開洞尺寸也更為靈巧,更簡(jiǎn)單滿意建造功能的要求
2、,建造使用上不僅可以更大的發(fā)揮空間使用效率和觀感效果,也可以使門窗的布置有更大的空間自由度。 2)結(jié)構(gòu)自重輕,抗側(cè)力剛度較小,因此受地震影響較弱,地震力帶來(lái)的內(nèi)力作用更小;短肢剪力墻結(jié)構(gòu)特殊適用于15層25層的高層住所,而且相對(duì)于平凡剪力墻結(jié)構(gòu)體系越發(fā)經(jīng)濟(jì)。3)短肢剪力墻構(gòu)件一般為高剪力墻,墻體的破壞形式一般呈彎曲型破壞,連梁跨度、跨高比較大,故連梁也呈彎曲型破壞形式,因此短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的延性較好。近年來(lái)我國(guó)高層住所建造大量興建,25層以下的高層住所建造采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式的數(shù)量越來(lái)越多。因?yàn)镴GJ32022高層建造混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定,建造整體不得所有采用短肢墻,故通常采用平凡剪力墻
3、和短肢剪力墻結(jié)合應(yīng)用以共同抵擋水平力的方式,一般將建造樓梯間、電梯間部位設(shè)置為筒體或類似于筒體的剪力墻布置形式,而其他部位布置短肢墻。 2高層建造短肢剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置的一般原則 1)短肢剪力墻務(wù)必按照建造立面、平面布置來(lái)設(shè)置剪力墻,剪力墻構(gòu)件盡量選用T形、+形、L形、Z形,保證單個(gè)承重構(gòu)件的穩(wěn)定性和平面外剛度,盡量削減或者避開“一”字形剪力墻構(gòu)件。剪力墻布置盡量使縱、橫方向剛度勻稱。 2)短肢剪力墻的總體數(shù)量要適當(dāng),應(yīng)保證結(jié)構(gòu)剛度在合理區(qū)間,滿意承載力和剛度的要求,使結(jié)構(gòu)周期、層間位移、位移比、地震底部剪力等各項(xiàng)指標(biāo)在合理范圍內(nèi)。3)為避開墻肢凸出于隔墻表面,提高室內(nèi)美觀度和使用舒服程度,墻
4、肢不宜過(guò)厚,一般應(yīng)為200mm,250mm,300mm,但從構(gòu)件的穩(wěn)定性和便于施工方面考慮,墻肢厚度一般不小于200mm。當(dāng)建造層數(shù)較多和高度較大時(shí),底部剪力墻構(gòu)件的軸壓比有可能較大或者超出規(guī)定的范圍,可按照實(shí)際狀況在剪力墻的豎向布置上采用變截面,墻厚從下到上漸漸減小。銜接各剪力墻構(gòu)件的框架梁或連梁一般與剪力墻等厚,但當(dāng)剪力墻較厚時(shí),也可以將梁寬適當(dāng)減小,但框架梁或連梁梁寬不應(yīng)小于200mm。 4)剪力墻平面布置時(shí),應(yīng)盡量使剪力墻拉直、相近的墻肢對(duì)齊,使之形成聯(lián)肢墻抗側(cè)力結(jié)構(gòu),聯(lián)肢墻在建造條件允許的狀況下應(yīng)布置的盡量縱橫勻稱。在有條件的狀況下,局部相近的剪力墻宜形成局部筒體的形式,以增加結(jié)構(gòu)的
5、整體性。5)填充墻、構(gòu)造柱、梁、腰梁等二次結(jié)構(gòu)構(gòu)件與剪力墻、梁之間用拉接筋拉接以保證填充墻與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的銜接強(qiáng)度。 3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的留意事項(xiàng) 1)控制軸壓比。高層建造中的短肢剪力墻,對(duì)軸壓比的控制應(yīng)當(dāng)比平凡剪力墻越發(fā)嚴(yán)格,特殊是端柱、無(wú)翼緣的一字形短肢墻。為了確保短肢結(jié)構(gòu)墻的延性,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比舉行嚴(yán)格地控制,不應(yīng)消失超過(guò)軸壓比限值的剪力墻構(gòu)件,合理布置結(jié)構(gòu)布局,削減局部墻肢軸壓比過(guò)大的狀況。2)關(guān)鍵部位剪力墻構(gòu)件的抗震性能應(yīng)加強(qiáng)。建造的角點(diǎn)處、結(jié)構(gòu)外邊線處的剪力墻均處在應(yīng)力集中的區(qū)域,在地震時(shí)會(huì)最先消失塑性區(qū)甚至破壞。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮這些部位墻體的受力特性,并實(shí)行須要的加
6、強(qiáng)措施,可提高建造角點(diǎn)處的短肢剪力墻的抗震等級(jí),減小軸壓比限值、增大配箍率和縱向鋼筋配筋率,特殊重視較小墻肢的抗震承載力等。3)正確區(qū)別框架梁和連梁。 對(duì)梁構(gòu)件舉行設(shè)計(jì)時(shí),倘若其跨高比不大于3,應(yīng)按連梁的要求對(duì)其舉行設(shè)計(jì)。若跨高比大于5,宜按框架梁舉行設(shè)計(jì)。因?yàn)檫B梁的剛度對(duì)結(jié)構(gòu)體系的整體抗側(cè)移剛度影響顯著,所以,對(duì)于梁截面的抉擇和配筋都應(yīng)精確合理,符合結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工作中的實(shí)際狀況,以此對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗震性能舉行精確的推斷和設(shè)計(jì)。4)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系整體的抗震設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)體系在整體布置時(shí),應(yīng)遵循合理的原則,除“強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”等基本原則外,應(yīng)考慮剪力墻的合理布置、框架梁的合理布置。剪
7、力墻布置時(shí)應(yīng)避開形成孤立的“一”字形短肢剪力墻,避開消失顯然薄弱區(qū)域和應(yīng)力集中,以保證結(jié)構(gòu)的整體性和牢靠度。在建造外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢等關(guān)鍵部位的剪力墻構(gòu)件應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。 5)結(jié)構(gòu)計(jì)算中連梁剛度的設(shè)置。結(jié)構(gòu)模型數(shù)值模擬計(jì)算中,應(yīng)按照連梁所處位置、相鄰墻肢承受地震力、“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防要求中所起的作用等因素,推斷連梁在實(shí)際工作中對(duì)結(jié)構(gòu)體系供應(yīng)的剛度貢獻(xiàn),適當(dāng)設(shè)置連梁的剛度折減系數(shù)。以此使得數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果越發(fā)臨近結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度和受力狀況,計(jì)算結(jié)果越發(fā)符合結(jié)構(gòu)體系實(shí)際狀況,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果越發(fā)合理、經(jīng)濟(jì)。隨著高層建造的漸漸進(jìn)展和人們對(duì)住所使用功能要求的逐步提高,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作也有了更高的要求。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
8、可以靈巧布置,墻肢可長(zhǎng)可短可落地也可帶轉(zhuǎn)換層,能夠更好的實(shí)現(xiàn)建造的使用功能。短肢剪力墻的抗震性能優(yōu)于異形柱的墻肢結(jié)構(gòu),越發(fā)適宜高度在20m60m的住所建造。在設(shè)計(jì)中應(yīng)按照其特點(diǎn),合理的布置結(jié)構(gòu)構(gòu)件,正確運(yùn)用計(jì)算分析方法。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將在高層建造中有著寬闊的進(jìn)展前景。 4短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例 圖1結(jié)構(gòu)平面布置圖某住所樓,主體結(jié)構(gòu)地上18層地下1層,建造面積約13000m2,平面圖見(jiàn)圖1。為達(dá)到降低成本的目的,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要對(duì)結(jié)構(gòu)方案舉行優(yōu)化設(shè)計(jì),在保證結(jié)構(gòu)體系平安牢靠的前提下,降低主體結(jié)構(gòu)含鋼量。因此,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者做了以下兩個(gè)結(jié)構(gòu)方案,通過(guò)比較,從中優(yōu)選出最優(yōu)方案。方案一:筒體與短肢剪力墻結(jié)
9、合使用?!巴搀w”是指:以樓梯間、電梯間周圍墻體組成鋼筋混凝土核心筒5。 筒體承受主要水平力。本方案結(jié)合建造平面布置豎向構(gòu)件,剪力墻的布置與墻肢長(zhǎng)度按照數(shù)值模擬的計(jì)算結(jié)果舉行多次調(diào)節(jié),主要視抗側(cè)力的需要以及軸壓比的限值而定,并通過(guò)調(diào)節(jié)剪力墻布置以調(diào)節(jié)整體剛度和剛度中心的位置;數(shù)值模擬計(jì)算采用三維有限元分析軟件PKPM結(jié)構(gòu)軟件。圖2,圖3是在水平力作用下結(jié)構(gòu)各層的位移角,可見(jiàn)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力性能滿意要求。相對(duì)于平凡剪力墻結(jié)構(gòu)體系,因?yàn)橄鳒p了剪力墻數(shù)量,結(jié)構(gòu)自重降低,整體剛度也適當(dāng)降低,地震響應(yīng)削弱,有利于基礎(chǔ)設(shè)計(jì),同時(shí)也降低了工程造價(jià)。圖2地震力作用下各層位移角曲線X方向最大層間位移角=1/1168Y方向最大層間位移角=1/1002a)X方向b)Y方向01/64001/16001/80027rad01/64001/16001/80027rad圖3風(fēng)荷載作用下各層位移角曲線X方向最大層間位移角=1/5102Y方向最大層間位移角=1/4331a)X方向b)Y方向0271/128001/32022/1600rad1/160001/128001/320227rad方案二:平凡剪力墻結(jié)構(gòu)。按照建造要求和一般原則設(shè)置剪力墻,保持結(jié)構(gòu)剛度在平面上分布的勻稱性,有條件的盡量使剪力墻對(duì)稱布置。剪力墻構(gòu)件通過(guò)梁板的銜接形成整體
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