部分框支剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與抗震措施研究3400字

1、局部框支剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)分析與抗震措施研究3400字 摘要: 局部框支剪力墻構(gòu)造在高層建筑中應(yīng)用及其設(shè)計(jì)方法。以某高層建筑為例，詳細(xì)闡述了構(gòu)造選型，重點(diǎn)分析了框支剪力墻構(gòu)造分析，并針對(duì)框支剪力墻構(gòu)造的特點(diǎn)給出了設(shè)計(jì)應(yīng)采取的抗震措施。 畢業(yè)關(guān)鍵詞:高層建筑；局部框支剪力墻；構(gòu)造分析；梁式轉(zhuǎn)換；抗震措施由于使用功能的需要，在建筑設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往將建筑的底層或裙房屋頂花園設(shè)計(jì)成大空間的架空層、大堂或者會(huì)所等。而為了滿足這種建筑使用功能的要求，通常在底部采用局部框支剪力墻構(gòu)造。雖然近些年來這種構(gòu)造體系應(yīng)用廣泛、技術(shù)也已經(jīng)比擬成熟，本文僅表達(dá)一些設(shè)計(jì)經(jīng)歷及體會(huì)。本文現(xiàn)以工程為例，對(duì)高層建筑帶轉(zhuǎn)換層的框

2、支剪力墻構(gòu)造設(shè)計(jì)進(jìn)展討論。1工程概況某高層建筑含1#樓、2#樓兩棟住宅,總建筑面積53441m2，住宅層數(shù)分別為19和30層，地下一層，裙房?jī)蓪由虡I(yè)，架空層一層,兩棟轉(zhuǎn)換層均設(shè)置在四層。住宅層高3m,2#建筑總高為96.95m,構(gòu)造長(zhǎng)寬比2.074.9,高寬比3.78.8。由于建筑上部構(gòu)造體系為剪力墻構(gòu)造,由于上部的墻體與底層商業(yè)布置沖突,為了進(jìn)步商業(yè)層的使用率,優(yōu)化架空綠化層的使用效果,局部剪力墻不落地,形成局部框支剪力墻構(gòu)造。2構(gòu)造選型本工程高寬比擬大,最大高寬比8.8,超過標(biāo)準(zhǔn)高寬比不大于6的建議值,造成上部墻體較密。假如上部墻體全部落地,勢(shì)必對(duì)底層店面的布置造成較大的影響,因此局部剪力

3、墻無法落地,為滿足上述要求,必須采用帶轉(zhuǎn)換層的建筑構(gòu)造。常見的轉(zhuǎn)換構(gòu)造有梁式轉(zhuǎn)換、箱式轉(zhuǎn)換、厚板轉(zhuǎn)換、桁架式轉(zhuǎn)換層,各種轉(zhuǎn)換型式優(yōu)缺點(diǎn)比擬詳表1:表1不同轉(zhuǎn)換層型式優(yōu)缺點(diǎn)比擬表結(jié)合工程實(shí)際建筑布局情況,并考慮經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及施工難易程度,經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬,決定采用梁式轉(zhuǎn)換層構(gòu)造型式,也可稱為梁式框支剪力墻構(gòu)造。重點(diǎn)闡述框支剪力墻構(gòu)造的設(shè)計(jì)方法。3構(gòu)造分析的主要結(jié)果匯總及分析比擬3.1構(gòu)造計(jì)算模型及程序根據(jù)?高層建筑混凝土構(gòu)造技術(shù)規(guī)程?5.1.13條,對(duì)帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑構(gòu)造應(yīng)采用至少兩個(gè)不同力學(xué)模型的三維空間分析軟件進(jìn)展整體內(nèi)力位移計(jì)算,本工程構(gòu)造整體分析采用的軟件:(1)PKPM-SATWE系列；

4、(2)PKPM-PMSAP系列；3.2主要計(jì)算結(jié)果及比擬與分析3.2.1程序使用的考前須知(1)在程序的前處理輸入“構(gòu)造體系中選取“復(fù)雜高層體系,那么指明為底部帶轉(zhuǎn)換層高層建筑構(gòu)造,同時(shí)定義轉(zhuǎn)換梁所在樓層為“轉(zhuǎn)換層。(2)程序特殊構(gòu)件輸入時(shí)應(yīng)注意人工特別指定框支柱、框支梁。確保程序計(jì)算時(shí)能按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,對(duì)轉(zhuǎn)換構(gòu)件在程度地震作用下的計(jì)算內(nèi)力進(jìn)展放大,對(duì)框支柱的程度地震剪力進(jìn)展調(diào)整等。(3)定義轉(zhuǎn)換層及上下各一層樓板為“彈性膜。由于托墻梁上部剪力墻的墻拱作用,會(huì)使下部托墻梁產(chǎn)生軸向拉力,假如樓板為剛性樓板假定,梁的軸力將被忽略。(4)定義轉(zhuǎn)換層及其上三層為同一模擬施工次序。通常轉(zhuǎn)換層及其上幾層同

5、時(shí)施工、同時(shí)撤除模板，形成整體的構(gòu)造剛度。(5)?高層規(guī)程?10.2.7條規(guī)定了帶轉(zhuǎn)換層的高層構(gòu)造,當(dāng)每層框支柱的數(shù)目少于或多于10根時(shí),框支柱承受的地震剪力應(yīng)相應(yīng)調(diào)整。因此程序前處理應(yīng)對(duì)框支柱進(jìn)展0.2Q調(diào)整。(6)轉(zhuǎn)換梁上墻體偏置者，為減少轉(zhuǎn)換梁的扭矩盡量將該轉(zhuǎn)換梁相鄰板塊板厚適當(dāng)加厚。本工程將板厚局部板厚加到250300mm厚。3.2.2構(gòu)造分析的主要結(jié)果(1)地震及風(fēng)荷載作用下計(jì)算結(jié)果如表2所示:表22號(hào)樓構(gòu)造分析主要結(jié)果比照表SATWE和PMSAP的振型反響譜計(jì)算程度地震作用,結(jié)果根本吻合,指標(biāo)根本滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。最大層間位移角均不超過1/1000,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。(2)采用彈性時(shí)程分析

6、進(jìn)展多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算:每條時(shí)程曲線計(jì)算所得的構(gòu)造底部剪力大于振型分解反響譜法的結(jié)果的65%；多條時(shí)程曲線計(jì)算所得的構(gòu)造底部剪力平均值大于振型分解反響譜法結(jié)果的80%；構(gòu)造地震作用效應(yīng)振型反響譜法計(jì)算的結(jié)果大于多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值。(3)轉(zhuǎn)換層上下樓層構(gòu)造側(cè)向剛度比計(jì)算。設(shè)計(jì)中控制轉(zhuǎn)換層上下構(gòu)造的側(cè)向剛度比宜接近1,不大于2。按?高層規(guī)程?附錄E方法計(jì)算的高位轉(zhuǎn)換時(shí)本層側(cè)向剛度不小于相鄰上部樓層側(cè)向剛度的60%，構(gòu)造等效剪切剛度比為x=0.74,y=0.80；滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。(4)框支剪力墻有限元分析。運(yùn)用框支剪力墻有限元分析程序FEQ對(duì)框支梁,框支柱及相鄰墻體進(jìn)展有限元分析,結(jié)果見圖

7、1。圖1轉(zhuǎn)換梁等應(yīng)力圖從圖1可見,框支梁偏心受拉特性明顯,截面大局部應(yīng)力為拉應(yīng)力,框支梁跨中截面頂部區(qū)域雖然處于壓應(yīng)力狀態(tài),但數(shù)值不大。框支梁、框支柱配筋取整體計(jì)算和FEQ計(jì)算二者包絡(luò)。4抗震措施4.1框支柱設(shè)計(jì)本工程框支柱抗震等級(jí)為特一級(jí),軸壓比限值為0.6?？蛑е饕孛嫒?0001200,計(jì)算結(jié)果說明,所有框支柱的受力較為均勻,軸壓比從0.350.40,因此,框支柱的變形一致性較好?？蛑е募魤罕瓤刂圃?.12以內(nèi)。柱內(nèi)全部縱向鋼筋的配筋率不小于1.2%,箍筋沿柱全高采用不小于12100井字復(fù)合箍,體積配箍率均不小于1.5%,使柱具有一定的延性,實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎?？蛑е谏喜繅w范圍內(nèi)的縱向

8、鋼筋伸入上部墻體內(nèi)一層,其余柱筋錨入轉(zhuǎn)換層梁或板內(nèi)錨固長(zhǎng)度要求LaE。4.2剪力墻設(shè)計(jì)盡可能多的剪力墻落地,必要時(shí)甚至可在底部增設(shè)局部剪力墻(不伸上去)。除核心筒局部剪力墻在底部必須設(shè)置外,還與建筑專業(yè)協(xié)商后,側(cè)面和南面剪力墻盡量落地,增強(qiáng)了底部剛度。為改善混凝土的受壓性能,增大延性,設(shè)計(jì)中控制墻肢的軸壓比不大于0.5。落地剪力墻底部彎矩乘1.8放大系數(shù),加大落地剪力墻的配筋率,墻體的程度和豎向分布筋除滿足計(jì)算要求外,同時(shí)也滿足0.3%的最小配筋率的限值。底部加強(qiáng)區(qū)的剪力墻中按標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件,約束邊緣構(gòu)件的縱筋配筋率控制1.2%,箍筋采用HRB400熱軋鋼筋,體積配箍率控制1.1%,

9、經(jīng)上述構(gòu)造處理,確保了剪力墻的塑性鉸出如今轉(zhuǎn)換層以上。4.3框支梁的設(shè)計(jì)框支梁受力宏大且受力情況復(fù)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(guān)鍵部位,是一個(gè)復(fù)雜而重要的受力構(gòu)件,因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)留有較多的平安儲(chǔ)藏,特一級(jí)抗震等級(jí)的框支梁縱筋配筋率不得小于0.60%?？蛑Я阂话銥槠氖芾瓨?gòu)件,梁中有軸力存在,因此應(yīng)配置足夠數(shù)量的腰筋。腰筋采用16,沿梁高間距不大于200mm,并且應(yīng)可靠錨入支座內(nèi)?？蛑Я菏芗艉艽?而且對(duì)于這樣的抗震重要部位,更應(yīng)強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)剪弱彎原那么,在縱筋已有一定充裕的情況下,箍筋更應(yīng)加強(qiáng)。箍筋不小于12100四肢箍全長(zhǎng)加密,配箍率0.65%,滿足高規(guī)框支梁面積

10、含箍率不小于1.3ft/fyv的要求。4.4轉(zhuǎn)換層樓板的設(shè)計(jì)框支剪力墻構(gòu)造以轉(zhuǎn)換層為分界,上下兩局部的內(nèi)力分布規(guī)律是不同的。在上部樓層,外荷載產(chǎn)生的程度力大體上按各片剪力墻的等效剛度比例分配；而在下部樓層,由于框支柱與落地剪力墻間的剛度差異,程度剪力主要集中在落地剪力墻上,即在轉(zhuǎn)換層處荷載分配產(chǎn)生突變。轉(zhuǎn)換層樓板承當(dāng)著完成上下局部剪力重分配的任務(wù)；并且由于轉(zhuǎn)換層樓板自身平面內(nèi)受力很大,而變形也很大,所以轉(zhuǎn)換層樓板必須有足夠的剛度作保證。轉(zhuǎn)換層樓板采用C40混凝土,厚度180mm，10150鋼筋雙層雙向整板拉通,配筋率0.29%。局部轉(zhuǎn)換梁上不剪力墻偏置的相鄰板跨為了減少轉(zhuǎn)換梁的扭矩將板厚適當(dāng)加厚，本工程將板厚局部板厚加到250300mm厚。另外,為了協(xié)助轉(zhuǎn)換層樓板完成剪力重分配,將轉(zhuǎn)換層上層樓板也適當(dāng)加強(qiáng),取厚度150mm。5完畢語由于框支剪力墻構(gòu)造屬于不利于抗震的構(gòu)造，設(shè)計(jì)重點(diǎn)應(yīng)放在