谈建筑剪力墙结构设计分析
浅谈剪力墙结构设计的几个问题
剪 力 墙 上 开 有 一 列 或 多 列 洞 口 , 由 一 系
作用 的水平剪 力和弯矩外 ,还承担着 墙的竖 向压 力 3 . 2剪力墙结构 的厚度和配筋 剪 力墙布置必 须均匀合 理 ,使整个 建筑 物 的质心和 刚心趋于重合 ,且 x ,Y两 向的刚
活 ,其造 价 比多层框架房 屋经 济,被广 泛采 用 。设计 师绝 不能照抄 照搬 ,更不要盲 从于 电算程序 结果 ,做到 实事求 是,设计 出更经 济 、合理、适用 的建筑 结构 。
当底层 剪力墙 需要大 空间时 ,可 以采用
框 架结构 支撑上 部墙体 。地 震区 ,不能够采 用 纯粹 的框 支剪力墙 结构 ,考虑水平和 竖 向 作 用 下 进 行结 构 整 体分 析 进行 墙 的 设计 计 算 ,算得 内力后 按偏压或偏 拉进行 正截 面承 载 力和斜 截面受 剪承载 力进 行验算 ,采用有 限元法借 助于计算机进行计算 。
竖向最小配筋 率包括边缘 构件 中的钢 筋,钢 筋 间距 ≤3 0 0 r L m。 谨防竖筋过多使墙体的抗弯 强度 大于抗剪 强度 ,不利 于抗震 。短肢 墙在 抗震设 防烈度 为八度 区不宜使用 。 3 . 3剪力墙结构 的超长 较 长的墙体 留设结构洞 ,洞用轻质 墙体 填充 ,可有效地减小剪力墙结构 的刚度 。
浅谈剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用
切变形和扭转变形来决定。除 了结构整体的弯 曲变形 , 建筑 的层 间位移基本 由剪切变形 控制,而剪切变形 的程度 又 由建筑结构
内竖 向结构和 构件 的数量决定 。一旦建筑结构 内竖 向构件 太多, 剪重 比过大 , 则会使得建筑整体 的扭转变 形过大 , 层 问位移也会 超 出建筑规定 的要求 。因为, 在 中高层建筑 中, 应尽量 控制竖 向
荷载 , 增大建筑 的刚度 , 防止 结构 的剪切破坏甚至倒塌 。
图 1
1 . 2 剪 力墙 结构 的特 点
( 1 ) 相 比于普 通混凝土结构 , 剪力墙 结构的承载能力更 为出
众, 侧 向刚度更大 , 同时它具备 了很好 的整体性 。 ( 2 ) 剪力墙结构的抗侧 能力强, 因为现代建筑 , 尤其是高层建 筑, 更倾 向于使用剪力墙结构去代替传统的框架 结构 。 ( 3 ) 剪力墙 结构一般不用设置梁 板 , 因此提高 了纵 向空问的
利用 率 。
设计长度不 限,具体根据建筑 设计和使用时所需要 的抗侧 力而
定。
( 2 ) 剪力墙 刚度 中心 的位 置不是 固定不变 的, 根据 结构 的需
要, 可 以通 过 尺 寸 大 小 的 改变 和 布 置 的方 式 等 来进 行 调 整 。
( 3 ) 可 以利用剪 力墙墙体 的位置来布置建筑 内纵 向上其他的
( 4 ) 框支剪力墙 : 在剪力墙 下部采用框架结构进行支撑 , 框支 剪 力墙 结构 一般 适用 与当建 筑底层 的 空 间需求量 较 大 的情况
下。
. 2 控 制 建筑楼 层 间的位 移 ( 5 ) 壁式框架 : 将 连 肢 墙 的 洞 口面 积 设 计 得 更 大 时 , 剪 力 墙 的 3
钢板剪力墙结构设计_浅谈结构设计中剪力墙的设计与分析
钢板剪力墙结构设计_浅谈结构设计中剪力墙的设计与分析摘要:高层的增多让剪力墙的应用更加繁复,所以我们作为结构设计者更要清晰准确的掌控好剪力墙的使用,达到设计的建筑的使用性,安全性都能最优化,来保护人民的生命财产安全,在灾难面前不受损失。
关键词:剪力墙;设计;基本概念剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
一、剪力墙的尺寸 1.剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
2.剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。
在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
3.实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。
整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。
联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。
壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。
浅谈框架-剪力墙结构设计
浅谈框架-剪力墙结构设计发表时间:2013-01-06T14:48:32.357Z 来源:《建筑学研究前沿》2012年11月供稿作者:朱治[导读] 工程设计人员对剪力墙结构的受力、变形特性的掌握和理解就显得非常重要。
浙江创想建筑设计有限公司朱治摘要:框架-剪力墙结构体系具有灵活组成使用空间的优点,比较容易满足建筑物的使用要求,而且框架-剪力墙结构体系有较高的承载力,较好的延性和整体性,并且有很强的吸收地震力的能力,从而大大减小了结构本身的侧移,因此在实际工程中得到广泛的应用。
关键词:框架-剪力墙;结构设计;地震影响城市高层建筑的结构设计大多采用框架-剪力墙结构体系,这种体系由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成,框架的梁柱为刚接,框架与剪力墙可为刚接,也可为铰接。
1 框架-剪力墙结构的受力特性框架结构的变形特性具有剪切型的特点,位移越往上增大越慢,呈内收形开口曲线,其变形曲线为剪切型,在纯框架结构中,所有框架的变形曲线都是类似的。
剪力墙结构的位移曲线具有悬臂弯曲梁的特征,位移越往上增大越快,呈外弯形开口曲线。
在平面内有很大的抗弯曲刚度,在一般剪力墙结构中,所有抗侧力构件剪力墙的侧移曲线都是类似的。
而在框架-剪力墙结构中,框架和剪力墙之间通过平面内刚度无限大的楼盖连接在一起共同抵抗水平力,以至于它们不能单独按各自的弯曲变形或剪切变形而自由变形,它们在同一楼层的位移必须相等(在不考虑扭转的情况下)。
因此,框-剪结构水平位移特征处于框架和剪力墙之间,为反S形曲线,是弯剪型。
因此,在框-剪结构中,剪力墙在下部楼层变形小,承担了近80%以上的水平剪力,而在上部楼层,框架变形小,可以协助剪力墙工作,抵挡剪力墙的外拉变形,从而承受很大的水平剪力。
所以,框-剪结构是框架和剪力墙两种结构水平变形的有机协调,从而达到减少结构变形,增强结构侧向刚度,提高结构抗震能力的目的,在结构设计中具有很强的适用性。
框-剪结构中框架、剪力墙的受力特性可以用结构刚度特性值λ,即框架刚度与剪力墙刚度的比值来表达。
浅谈高层住宅剪力墙结构的平面结构设计
浅谈高层住 宅剪 力墙 结构 的平面结构设计
概述 :
钢 筋混 凝 土剪 力 墙结 构 是 当前 高层 住宅 最 常用 的结 构体 系 , 以一 系列 剪
二、 剪力墙 布置 。
( 1 ) 剪 力墙 的布 置 , 应 让 建 筑 有 良好 的空 间 工作 性 能 。 剪力 墙 结 构 布 置
度太长 , 会形成低 宽剪力墙 , 容 易产 生 受 剪 破 坏 , 剪 力 墙 为 脆 性 。长 度 很 大的剪力墙 , 刚度 很 大 将 使 结 构 的周 期 缩 短 , 地 震 力 作 用 加 大 。当 同 一 轴 线的连续剪力墙过长 时 , 可通过开设洞 口, 将长墙 分成长度较 小 、 较 均 匀 的整体小开洞墙 、 联肢墙 、 整体墙 。 墙 肢 的长 度 不 宜 大 于 8 米。 避 免 出现 独
力墙 纵 横 相交 , 即作 为 承重 墙 又作 为分 隔 墙 。竖 向构 件 ( 剪力 墙 ) 和 水平 构 件 应 注重双向 、 分散 、 对称和沿建筑物周边等规律进行设计 , 以减少结构扭转
( 框架梁 、 连梁 ) 可以做到与建筑内、 外墙 同等厚度 和宽度 , 室内无露梁露柱 , 体型简洁 , 便于室内布置, 空间利用率高。 剪力墙结构整体性好 , 侧 向刚度高 , 水平荷载作用下侧移小 , 能够有效抵抗水平应力。但是剪力墙 的间距有一定 限制, 平 面 布置 受 约束 , 同 时剪力 墙 结构 自重相 对 大 , 灵 活性 不 高 。 在 高 层 建筑 混 凝 土结 构 的设 计 中 , 必 须 注 重其 规 则 性 , 尽 量避 免 选 用 不
规则的建筑结构体系, 以保障建筑的安全性、 稳定性与抗震性。 高层建筑混凝 度 接 近 。 土结构应符合以下基本要求 : (1) 必须具有较强的承载能力与变形能力 ; ( 2 ) 剪力 墙 布 置 应 注 重 双 向 、 分散 、 对 称 和 沿 建 筑 物 周 边 等规 律 进 行 设 ( 2) 避免 因内部结构或构件的破坏 , 而导致建筑结构整体的风荷载 、 重 计 , 使其刚度中心与质心趋于接近, 减少结构扭转效应出现。剪力墙结构应 尽量拉通对直 , 门窗洞 口上下各层对齐 , 应受力 明确 、 传力直接 , 以增加抗震 力 荷载 、 抗震 等 作用 能 力丧 失 ; ( 3) 对 于 结构 中较 为薄 弱 的部分 , 应 采取 有 效 的加 固措施 。可 能 出现 的 能力。 剪力墙结构截面一般以“ L , 、 T 、 十” 形状为主 , 避免一字形墙 。 根据墙肢 截 面 高厚 比例 , 高层 建 筑剪 力 墙 结构 尽 量 布置 一 般 剪力 墙 , 尽 量 避 免 布 置短 薄 弱 的部 位 , 应 该采 取 有效 措施 给 予加 强 。 肢 剪 力 墙 。 现代 住 宅 建 筑 平 面 布 置 的特 点 , 往 往 形 成 剪 力 墙 的 布 置 横 向较 在 高层 建 筑混 凝 土结 构 的平 面 布置 中 , 必 须满 足 以下 要 求 :
浅谈高层建筑的剪力墙体系结构设计
设计 中剪力墙结构 的布 置要尽 量减小 ,大开 问的剪力 物 带 来 了崭 新 的面 貌 , 对于 设 计 人 员来 说 , 出 了更 高 的要 求 。 本 墙 结构布置是最 好的设计 方案 ,侧 向刚度结 构可 以达到较 但 提 为理 想的状态 。 楼层 问 的剪力 系数尽 量小 , 不能超 出规范 但 文 主 要 对 高 层 短 肢剪力墙承 受 的地 震倾覆 力矩于 整体 总底 关键 词 : 层 建 筑 剪力 墙 体 系 结 构 设计 设 计 探讨 高 剪 力墙 体 系结构 是 一种 混凝 土材 质 的土墙结 构 , 在高 部承 受 的地 震倾 覆力 比要小 于或等于 14 这样 既可 以减轻 :, 层 建筑 中代 替 了原来 的框 架结 构 中 的梁 柱 , 主要作 用 是承 结构 自重 , 同时降低 了地 震带来 的危害又 可以节约用 费。 受竖 直和水 平 方 向的各 种荷 载 引起 的内力 , 对于 其他 结构 22 调 整楼 层 间最大位 移与层 高 之 比方面 的原则 . 的水 平力 也可 以很 好地 控制 。 目前 , 力墙 结构 被 广泛 的 剪 规范规 定 的最 大的楼 层间 的位移 在计 算 的时候 , 果 如 应用 于高层 建筑 中。剪力墙 为 高层建筑 物 提供 的抗 剪强 度 楼层 地 区地 震 比较频 繁 , 所用 的标 准值 产生 的楼层 计 算可 与 刚度都很 大 , 以有效 的保证建 筑施 工 的质 量。 可 以保 留在 结构 的整体 弯 曲变形 , 该计入 扭 转变形 在 以弯 应 1 高层建 筑物 的受 力特 点 与支撑 件 曲变形 为主 的高层 建筑 中。高层建 筑重点 考虑 的方面 就是 对于 高层 建筑 而言 ,越 高 所承 受的 竖直压 力 就越 大 , 楼层 间 的扭 转和 剪力 变形。结构 的剪切 变形 由竖 向构 建 的 水平 风荷 影 响也越 大 , 所承 受 的外力 主要 就是 水平 和垂 直 数 量决 定 着 , 在建 设施工 中 , 足 够 多数 量 的构 件还 是 远 有 方 向。 对于 比较低 的建筑来 说 , 高度较 低 , 基面 积较 大 , 远 不够 的 , 要考 虑构建 的布 局是 否合理 , 果不 合理 , 地 更 如 就 相 对而言 所 受 的风荷 及地 震影 响就 很小 ,在 高层 建筑 上 , 会 产生 过大 的扭 转变形 , 楼层 间 的位移 就达 不 到要 求。 因 水平 荷载 产 生 的倾覆 力会 很 大 , 设计 人 员主要 考 虑 的问题 此 , 对于 高层 建 筑而 言 , 能 只是 以楼 层 间 的位 移 来 确定 不 是水 平荷 载 , 向变形及 结构延 性等 方面。 轴 竖 向构件 的刚 度 , 而应 该尽量 减小 扭转 变形。 11 水平 载荷 . 23 调 整剪 力墙 结构连 续超 限方面 的原 则 . 建 筑物 的 高度达 到一 定数 值后 , 它们 在 竖直 方 向上承 剪 力墙 结 构 的连 续 跨高 比太 小会 导 致 弯矩 出现 及 剪 载 的荷 载 变化 量并 不大 , 所承 受 的风荷 载 以及地 震作 用 的 力 过大 , 超过规 范 限度 , 跨高 比一般 大于 或等于 25 .。规 范 在 连 跨高 比 水 平荷 载会 呈 现一定 的规 律性 ,建 筑物 的结构特 性 不 同 , 规 定 , 跨高 比小于 5的时候 , 续 梁不 能够拆减 。 的正 确 选择 , 以很 好地 避免 弯 矩及 剪 力过 量 , 保 持在 可 可 风 荷载 及地 震水平 荷 载则会 随之发 生较 大变化 。
浅谈高层建筑的剪力墙体系结构设计
浅谈高层建筑的剪力墙体系结构设计作者:陶世伟来源:《建材发展导向》2013年第06期摘要:在建筑设计过程中,高层建筑设计有着特殊的要求,因此我们需要对高层建筑的剪力墙体系结构设计进行相应的探讨。
通过分析剪力墙的特点以及它的受力状况,从而设计出比较科学的剪力墙结构,保证高层建筑的安全性。
但是在现实中,许多设计人员没有重视剪力墙的机构设计,使得高层建筑质量存在比较大的风险。
关键词:高层建筑;剪力墙;体系结构;设计随着我国国民经济的发展,人民生活水平的提升,越来越多的人开始重视高层建筑的结构质量。
因此加强高层建筑剪力墙体系结构设计,有着非常重要的现实意义。
尤其是近些年来,随着房价的不断攀升,人们不仅关心房价,更关心与房价相匹配的房屋质量。
剪力墙的设计是建筑设计的重要部分,它承担着高层建筑只能够的垂直和水平方向上的各种荷载引起的内力,从而保证建筑墙体的质量水平。
1 高层建筑剪力墙的受力特点剪力墙一般具有比较好的抵抗水平载荷的能力,所以它在建筑防震上具有非常好的作用。
高层建筑剪力墙有着自身独特的特点,例如,它的抗侧刚度比较大,侧移比较小;结构自重大,吸收地震能量就会增大。
除此之外,还包括室内的墙面平整、施工程序复杂,工程造价高等特点。
1.1 结构延性。
对于高层建筑来说,它的结构在设计时数据要更加准确,从而保证建筑的安全性。
相对于底层建筑结构来说,高层建筑的结构柔和性比较好。
如果遇到比较大的地震或者震动时,它的自我变形就会增大。
但是为了更好的保证建筑的安全性,需要加大对建筑塑性的测试,在建筑结构的设计中需要采取相应的措施,从而提升建筑结构的延性,为其设计数据提供科学依据。
1.2 轴向变形。
在对高层建筑的轴向变形进行设计时,设计人员应该要明确建筑结构状况。
通常情况下,建筑结构的竖向载荷会随着建筑物的高度增加而增加,两者呈现一种正比例的关系。
这样就会导致连接柱的轴向变形增大,最终会影响到连续梁的弯矩。
同时也会影响到预制构件下料的长度。
浅谈剪力墙长墙的结构设计
对于长肢剪力墙长墙设计 中应着重以下加 强措施。 ( 1 ) 为限制过 多的剪力墙长墙 的数量 , 在抗震 设计时, 简体和一般剪力 墙长墙承 受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜 小于结构总底部地震倾覆力
、
使得剪力墙结构成为整个工程领域备受关注的一部分 。剪力墙长墙结构由 于其抗 侧拉能力强、 位移小、 抗 震性 能高、 整体性较好 的优势 为建筑 工程施
工技术 的优化指 明了基础。 1 、 剪力墙结构分析 剪 力墙也被人们工作中广泛 的称之为抗震墙 、 抗风墙和结构墙, 是整个
三、 长肢 剪力墙长墙设计要求 近年兴起的长肢剪力墙长墙结构 , 有利于住宅建筑布置, 又可进 一步减 轻结构 自重, 应用逐渐广泛。但是 由于长肢剪力墙长墙抗震性能较 差, 地震 区应用经验不多 , 考虑高层住宅建筑的安全, 其剪 力墙长墙不宜过少 、 墙肢 不宜过短, 可以对长肢剪力墙长墙 的应用范围应在设计中加以限制 , 并采取
设计工作十分关键,是现代化工程领域中最受关注的一个环 节,其在 设计 中, 通常都是从 以下 的角度进行分析的: 1 、 应用范 围 高层建筑 结构不应采用全部 为长肢剪力墙长墙 的剪力墙 长墙结构 。设 计时应注意: 长肢剪力墙 长墙较 多时, 应布 置简体 ( 或一般剪力墙长墙) , 形 成长肢剪力墙长墙与简体 ( 或 一般剪力墙长墙) 共同抵抗水平力 的剪力墙长 墙结构; 其 次, 具有较长肢剪力墙长墙的墙的剪力墙长墙结构最大适用 高度 应 比规范 中剪力墙长墙结构的规定值 适当降低, 7 度和8 度抗震设计时分别 不应大于l O O m ̄ l l 6 0 m。
2 , / J N 强措施
剪力墙作为承受竖向和水平作用的一种综合性结构,其在应用 的过程 中通常利用将其分为长墙 、 短肢剪力墙 、 框架一 剪力墙 结构等 。这种结构在 施工和设计的过程中需要我们根据相关的布置要点和设计工作流程进行综 合、 系统 的规划和设计 , 使得各方面 问题都能够得 到 良好有效的发挥 , 从而 确保工程施工效益和质量 。
谈剪力墙结构设计及其注意事项
建 筑科 学
谈剪 力墙结构设 究 院 , 西 赣 州 3 1 0 ) 赣 江 4 0 0
摘 要 : 剪力墙 结构体 系, 有很好的承载能力, 而且有很好的整体性和 空间作用 , 比框架结构有更好的抗侧 力能力, 因此 , 来越 越 多的应用在 高层建筑中。文章介绍 了剪力墙的概念 、 结构布置, 并着重 阐述了剪力墙设计及其注意的问题 。 关键 词 : 力墙 结 构 ; 计 ; 长 ; 筋 剪 设 超 配
1剪力 墙 结 构 ( 以下 简称 框 一 ) 构 中 , 于楼 盖 在 自身 平 面 内刚 度 很 大 , 同 一 剪 结 由 在 11剪 力 墙 的概 念 . 高 度 处 框架 、 力 墙 的侧 移 基 本相 同 。 剪 这使 得 框 一 结 构 的侧 移 曲线 剪 建筑 物 中的竖 向承 重构 件 主 要 由墙体 承担 时 , 种 墙 体 既 承担 既不 是 剪切 型 , 不 是 弯 曲 型 , 这 也 而是 一 种 弯 、 混 合 型 , 称 弯剪 型 。 剪 简
水 平构 件 传 来 的竖 向荷 载 , 时承 担 风 力 或 地 震作 用 传 来 的 水平 地 在结构底部 , 同 框架将把剪力墙 向右拉 ; 在结构顶部 , 框架将把剪力墙 震 作 用 。剪 力墙 即 由此 而得 名 ( 震 规 范定 名 为抗 震 墙 ) 抗 。 向左 推 。因而 , 一 框 剪结 构 底 部侧 移 比纯 框 架 结构 的侧 移 要 小一 些 , 剪力 墙 是 建筑 物 的 分 隔墙 和 围护 墙 , 此 墙体 的布 置 必 须 同 时 比纯 剪 力 墙结 构 的 侧移 要 大 一 些 ; 顶 部侧 移 则 正 好 相 反 。框 架 和 因 其 满足建筑平面布置和结构布置的要求 。 剪力 墙 在 共 同承 担 外部 荷 载 的 同 时 , 者之 间为 保 持 变形 协 调 还 存 二 1 普 通剪 力 墙 结 构 的结 构 布 置 . 2 在着相互作用。框架和剪力墙之间的这种相互作用关 系, 即为协 同 1. . 1平面布置 。剪力墙结构中全部竖 向荷载和水平力都 由钢 工 作原 理 。 2 筋混凝土墙 承受 , 以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置 。 所 所 以 , 计 剪 力 墙 时 , 根 据 各 型墙 体 的 特 点 , 同 的 受 力 特 设 应 不 ( )矩 形 、 、 平 面 时 ,剪 力墙 沿 两 个 正 交 的 主轴 方 向布 征 , 1 L形 T形 墙体 内力分布状态并结合其破 坏形态 , 合理地考虑设计配筋和 置 ;2 三 角形 及 Y形平 面 可 沿 j个 方 向 布置 ;3 正 多边 形 、 () 三 () 圆形 和 构 造措 施 。 弧形 平 面 , 可 沿径 向及 环 向布 置 。 则 3 剪 力墙 结 构 的厚 度 和 配筋 问题 单 片 剪 力墙 的长 度不 宜 过 大 : 31根据 抗 震 规 范 61 条 规 定 , 度 地 震 区剪 力墙 结 构 的抗 震 . .. 2 8 () 1长度很大的剪力墙 '4 冈度很大将使结构 的周期过短 , 地震力 等 级 至 少应 为 二 级 ; 6 .条 要 求 剪 力 墙底 部 加 强 部 位墙 厚一 、 按 .1 4 二 太 大不 经 济 ;2 ( )剪 力 墙 以处 于受 弯 工 作 状 态 时 ,才 能 有 足 够 的延 级 抗 震 等 级 时 不 宜 小 于 20 m, 不 小 于 层 高 的 11 , 他 部 位 不 0m 且 / 其 6 6 m 当墙 /2 性, 故剪力墙应 当是 高细的 , 如果剪力墙太 长时 , 形成低宽剪力 小 于 10 m, 端 头无 翼 墙 或 暗柱 时 不 应小 于层 高 的 11 。以 上 将 稳定 性差 , 易 在偏 心 容 墙 , 会 由受 剪 破 坏 , 力墙 呈 脆 性 , 利 于 抗 震 。故 同一 轴 线 上 的 规 定 目的是 为 防 止 因 墙体 平 面外 刚度 过 小 , 就 剪 不 连 续 剪 力 墙 过 长 时 , 用 楼 板 或 小 连 梁 分 成 若 干个 墙段 , 个 墙 段 荷载作用下压屈失稳, 应 每 但这些规定对于八度地震区的多层及低高层 的高 宽 比应 不 小 于 2 。 剪力 墙 结 构显 得 不 够合 理 。 殊情 况 的 低 多层 建 筑 不应 要 求死 扣 规 特 1 . 个 墙段 可 以是单 片墙 , 开 口墙 或 联 肢墙 。 . 2每 2 小 每个 墙 肢 的 范 , 而通过 采用概念设计分 析 , 控制墙 肢轴压 比 , 进行墙体截 面条 宽度不宜大于 8 m, . 以保证墙肢是 由受弯承载力控制 , 0 和充分发挥 件 、 强度和稳定性验算并在构造上适 当加强 暗柱或配筋 , 保证其整 是可以使墙厚减小 的。 竖向分布筋的作用。内力计算 时 , 之间的楼板或弱连梁不考虑 体性连接等措施 , 墙段 其作用 , 每个墙段作为~片独立剪力墙计算 。 32墙 体 的配筋 率 . 2 剪力 墙 设 计 墙 的水平分布筋是为横向抗剪 以防止墙体在斜裂缝出现后发 剪 力 墙 所 承 受 的 竖 向荷 载 , 般 是 结 构 自重 和 楼 面 荷 载 , 过 生脆性剪切破坏 , 一 通 同时起到抵抗温度应 力防止砼 出现 裂缝 , 设计 中 楼 面传 递 到 剪力 墙 。 向荷 载 除 了在 连 梁 ( 竖 门窗洞 口上 的 梁 ) 内产 生 当建 筑 物较 高 较 长或 框 剪结 构 时 配 筋 宜适 当增 加 , 别 在 连 梁部 位 特 弯矩 以外 , 墙 肢 内主 要 产 生 轴力 。可 以按 照剪 力 墙 的 受 荷 面积 简 或 温 度 、 变 化 等 敏感 部 位 宜适 当增 加 。但 对 于矮 、 的房 屋 , 在 刚度 短 其 水平筋的配筋率是否适当减小值得探讨 。 单计算。 墙的竖 向钢筋主要起抗弯作用 , 目前在一些多层低高层剪力墙 在水平荷载作用下 ,剪力墙受力分析实际上是二维 平面问题 , 精确计算应该按照平面问题进行求解。可 以借助于计算 机 , 用有 限 中电算结果多为构造配筋 ; 但配筋时所取 的配筋率有人往往扣除了 元方法进行计算。计算精度高 , 但工作量较大。在工程设计 中, 可以 约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋 , 笔者认为竖向最小配筋率 根据不同类型剪力墙 的受力特点 , 进行简化计算。 应该包括边缘构件中的钢筋 , 墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢 整体墙和小开 口整体墙 : 整体墙如一般房屋端 的山墙 、 鱼骨式 筋布置在墙端部边缘 区并保证钢筋 间距 30 0mm, 也应该注意防止 对抗震不利。 结构片墙及小开洞墙 。 体墙受力如同竖向悬臂 , 整 当剪力墙墙肢较 竖筋过多使墙 的抗弯强度大于抗剪强度 , 长时 , 在力作用下法 向应力 呈线性分布 , 破坏形态似偏心受压柱 , 配 4 剪 力墙 结 构 的超 长 问 题 筋 应 尽 量 将竖 向 钢筋 布 置 在 墙 肢 两 端 ; 防止 剪 切 破 坏 , 高 延 性 为 提 混 凝 土 规 范 91 条 规定 现浇 混 凝 土剪 力 墙 结 构 的 温 度 伸缩 缝 .. 1 应将底部截面的组合设计 内力适当提高或加大配筋率 ; 为避免斜压 最大间距 当在室内或土中时为 4m, 5 露天时为 3 m而现浇框架剪力 0; 破 坏 墙肢 不 能 过小 也 不 宜 过长 , 防止 截 面 应 力 相差 过 大 。在 水 平 墙 或 框架 核 心 筒结 构 的 伸缩 缝 间距 可 取 4— 5 . 范 的这 一 规 定 显 以 5 5 m规 力的作用下 , 整体墙类似于一悬臂柱 , 以按照悬臂构件来计算整 然与现今建筑的体量越来越大但功能又要求不设缝发生矛盾 ; 可 因此 体 墙 的截 面弯 矩 和剪 力 。 开 口整 体墙 , 小 由于 洞 口的影 响 , 肢 间应 目前许 多工程 中的伸缩缝间距都突破了规范的规定 , 墙 也造成了设计 笔 力分布不再是直线 , 但偏离不大。可 以在整体墙 计算方法的基础上 人 员 在 设计 中遇 到超 长 结构 时 的胆 量越 来 越大 。 者 认为 今 后 当剪 加 以修 正 。 力墙结构超长时 , 应该慎重处理为好 , 过长时应该尽量设置 温度 伸 联肢墙 : 由连梁连接起来的剪力墙 , 因一般连 梁的刚度 比墙 缩缝 , 较 严 格遵 守 规 范规 定 的 限值 , 由如下 : 但 宜 理 41剪 力 墙结 构 刚度 大 , . 受温 差 影 响 大 , 凝 土 的收 缩 、 变 产 混 徐 肢刚度小得多 , 墙肢单独作用显著 , 连梁中部 出现反弯点要注 意墙 墙体 屋 当结 肢轴压 比限值 。联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成 , 以采用 生 的变 形 大 , 对 楼 面 、 面 产生 的约 束 也 大 ; 构 发 生 收 缩 变 可 形时比其他结构易出现裂缝。 一些未超长的剪力墙结构产生墙体或 连续化方法近似计算 。 其主要原 因就在此 。 壁式框架 : 壁式框架可 以简化为带刚域 的框架 , 用改进的反弯 楼面裂缝 , 点法进行计算 。 42混凝土结构受 温度 或收缩徐变的影响与众多因素有关 ; . 而 框支剪力墙和开有不规则洞 口的剪力墙 : 此两类剪力墙 比较复 体型庞大的剪力墙 房屋往往形状复杂 , 混凝土收缩大 , 约束应力积
浅谈建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
四、 剪 力墙结 构设计 及计算 的优化 措 施
( 1 ) 剪力墙结构设计的优化原则。在剪力墙机构中, 剪力墙一般沿着主轴 ( 4 】 墙的设计计算是考虑到竖向和水平作用下的结构整体分析, 以求得 内 方 向或其 它方 向进行 双 向布 置 , 使 之 形 成一 定 的 空 间结 构, 而抗 震设 计 的 剪 力后按照偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力来进行验算。 在 应避免单一的布置剪力墙 , 并要使两个受力方向的抗侧刚度相互 剪力墙承载力计算中, 对带翼墙的计算宽度一般都是按以下情况来取最小值 力墙结构 , 接近 , 以便于使其具有一定的空间工作性能。剪力墙的抗侧刚度和承载力一 的; 门 窗洞 口之 间 的翼缘 宽度 ; 剪力 墙 之间 的距 离 ; 墙肢 总 高 的十分 之一 。 般都 比较 大 , 为 了充 分地 利用 剪 力墙 , 减 轻该 结构 的重 量 , 剪力 墙 的布 置不 宜 二、 剪 力墙 的特点分 类 过于 紧密 , 应使 其结 构具 有适 度 的侧 向刚 度 。 较长的剪力墙要开设洞口, 并将其分成长度相等的几段墙 面, 墙段之间 抗 侧 刚度大 , 侧移 小 ; 结 果后 自重 大 , 吸收地 震 能量 大 ; 室 内墙 面平 整 ; 施 每个 独立 墙 段的 总高 度与 截 面高度 的 比例 应 当不 小 于或 工 程序 较 为复杂 , 造价 相 对较 高 。 然 后剪 力墙 的 开洞 与否 或开 洞尺 寸大 小 , 还 宜采 用 弱连梁 连 接 , 等于2 , 避免剪力墙产生脆性的剪切破坏 。抗震结构设计时 , 还应注意避免在 可 以分 之 为 以下几 类 : 的小墙肢,而当 ( 1 ) 整 体小 开 口剪 力墙 : 开 洞 面 积> 1 5 %但 仍然 较 小 的墙 。受 力特 点 是 : 弯 洞口与墙边或洞 口之间形成墙肢截面高度和厚度之 比小于4 小墙肢截面的高度小于墙厚度得4 倍时,就应按照框架柱的设计箍筋按照框 矩 图在 连 梁处 突变 , 在整 个墙 胺 高度上 没 有发 生反 弯 点。
浅谈高层建筑结构设计的剪力墙布置
内净高 。在底部加强区, 为满足“ 简体和一般剪力墙承受的第一
振 型 底 部 地 震 倾 覆 力 矩 不 宜 小 于 结 构 总 底 部 地 震 倾 覆 力 矩 的 5 %” 0 的要 求 , 部 分 墙 肢 截 面 高 厚 比大 于 8 使 之 成 为 一 般 剪 力 大 ,
墙 ,非加强区则可视情 况将墙肢 长度 适当减小或在墙肢上开小
最小厚度 (L z 者之 中较大值)
有 端柱 或 翼墙 无 端 柱 或 翼墙 H l :0 mm ,2 20
H 1 : 8 mm ,5 1 0
抗震设计规范》 B 0 1— 0 1 20 G 50 2 0 (0 8版) 1 。新规范对剪 力墙 结构
的规 定 更 为 严格 和 详细 。 新 规 范将 剪 力 墙 边 缘 构 件 分 为 约 束 边 缘 构件 和 构 造 边 缘 构
表 1 剪力墙截面最小厚度
抗震等级 剪力墙部位
底 部 加 强 区 其 他 部 位 底 部 加 强 区 其 他 部 位
2 剪力墙 结构 的平面布 置及概 念设计
20 后 , 规 范 《 筑抗震 设计规范》 B0 1一0 1 以 0 3年 新 建 G 5 0 l 20 ( 下 简 称 抗 震 规 范) 《 及 高层 建筑 混 凝 土 结 构 技 术 规 程 ̄ G 3 20 JJ—02 ( 下 简称 高 规 ) 布 实施 ,0 8年 汶 川 地 震之 后 , 出 了 《 以 颁 20 I 又 建筑
本工程位于福州市白马路北侧 , 9栋 1~ 3层 建筑 组成。 由 82
其 中 l号楼 为 2 层 , 高 度 7 m, 面 图 如 下 : 3 总 2 平
3 剪力墙墙肢截面厚度
高规 (G 3 2 0 ) 72 J J — 0 2 第 .. 第 13款规定 了剪力墙 的最小 2条 -
浅谈剪力墙结构设计的几点心得
关键 词 : 结构设 计 ; 剪力墙 ; 构造
Ke r s tu t a e in;h a l; tu tr y wo d -sr curld sg s e rwal sr cu e
( a gi iest D s nIstt, n ig5 0 2 , hn ) Gu nx vri ei n tue Nann 30 8 C ia Un y g i
摘要 : 述 了剪力墙 设计 中的基 本概念 、 力墙 的边缘构 造 、 论 剪 剪力墙 结构 的厚度 和配 筋 问题 及剪 力墙结 构 的超 长 问题 。
A sr c:T e b sc c n e to h a ald s n ale g t cu e alsr cu e a d w l t ik e s a d ri fre e t po lms w t h b ta t h a i o c p f s e r w l e i ,w l d e sr t r,w l t t r n al hc n s n e noc m n rbe i t e g u u h
.
文 献 标 识码 : A 文章 编 号 :0 6-3 12 1 0 — 2 6 0 10 - 1 (0 0)6 0 1- 1 4
中 图分 类 号 :U 2 T 2
强制规定 在一 、 三级抗震等级的剪力墙 中, 二、 竖向和水平分布筋的 > .5 (】 1 剪力墙 高和 宽尺寸较大 , 但厚度较小 , 几何特征像板 , 最小配筋率均 /02 %;部 分框支剪力墙底部加强部位 的配筋率≥ 受力 . 3 0世纪 8 代前 的配筋率 00 %一 .%要 0年 . 7 01 形态接近于柱 ,而与柱 的区别主要是其肢长与厚 度的比值 ,当比 0 %:这配筋率比其在 2 和 . %~ . 5 这 值 ≤3时 可按 柱 设计 , 比 值 在 3到 5之 间 时 可 视 为异 形 柱 , 双 大 多 了 , 国 外 的配 筋 率 01 02 %的高 者 基 本 接 轨 , 在 高层 或 当 按 但对于低矮、 短小 的剪力墙 向受压构件设计。( ) 2 剪力墙结构 中, 墙是 一平面构件 , 它承 受沿其 者较长 的剪力墙结构 中应该是合理 的, 墙 平 面作 用 的 水平 剪 力和 弯矩 外 , 承 担 竖 向压 力 ; 轴 力 、 还 在 弯矩 、 剪 值 得 探讨 . 的 水 平 分布 筋 是 为横 向抗 剪 以防 止墙 体 在 斜 裂缝 出现 设 力 的复 合状 态下 工作 , 受 水平 力作 用 下 似 一 底 部嵌 固于 基 础 上 的 后 发 生脆 性 剪 切破 坏 , 同时 起 到抵 抗 温 度 应 力 防 止 砼 出现 裂 缝 , 其 悬 臂 深 梁 。在 地 震 作 用 或风 载 下 剪 力墙 除 需满 足 刚 度 强 度 要 求 外 , 计中当建筑物较高、 长或框剪结构时配筋宜适 当增加 , 较 特别在连 刚度变化等敏感部位宜适 当增加。 但对于矮、 短的房 还必须满足 非弹性变形反复循环下的延性 、 能量耗散和控制结构裂 梁部位或温度、 其 而 不 倒 的要 求 , 肢 必 须 能 防止 墙 体 发 生脆 性 剪切 破 坏 , 墙 因此 , 注 屋 , 水平 筋 的配 筋 率 是否 适 当减 小值 得 探 讨 。 应 墙 的竖 向钢筋主要起抗 弯作 用 , 目前在一些 多层 、 低高层剪力 意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。( ) 3 剪力墙 的特点是平面 内刚 但配筋时所取 的配筋率往往扣除了约 度及承载力大 , 而平面外刚度及承载力都相 对很小。 当剪力墙与平 墙 中电算结果多为构造配筋 , 笔者认 为竖 向最小配筋率应 面 外 方 向 的梁 连 接 时 , 会造 成 墙 肢 平 面 外 弯矩 , 一般 情 况 下 并 不 束边缘构件或构造边缘构件 中的钢筋 , 而 墙 验 算墙 的平 面 外 刚度 及 承 载 力 。 因此 应 尽 量 避 免 平 面 外搭 接 , 在 包 括 边 缘 构件 中 的钢 筋 , 肢 的 竖 向 配筋 原 则 也 应 该尽 量 将 钢 筋 布 实 0 m 也应该注意防止竖筋 避免不了时应按 规范采取相应措施 , 以保证剪力墙平面外安全。 4) 置在墙端部边缘 区并保证钢筋间距 ≤30 m, ( 对抗震不利。 墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体 分析 , 求得内 过多使墙 的抗弯强度大于抗剪强度 , 4 剪 力墙 结 构 的超 长 问题 力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜 截面 受剪承载 力验算。 当 目前 许 多工 程 中 的伸 缩 缝 间 距 都 突破 了 规范 的规 定 , 造 成 了 也 受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。 在剪力墙承 今 载力计 算中 , 对带翼墙 的计算宽度按 以下情况取小值 : ①剪 力墙 之 设计人员在设计中遇到超长结构时的胆 量越来越大。笔者认为, 间的间距 ; 门窗洞 口之间的翼缘宽度 ; ② ③墙肢总高度 的 11; 剪 后 当剪力墙结构超长时 , /o@ 应该慎重处理 为好 , 过长时应该尽量 设置 温度 伸缩缝 , 宜较严格遵守规范规定的限值 , 理由如下 : 力墙厚度加两侧翼墙厚度各 6倍的长度 。 2 剪 力墙 的 边 缘构 造 () 1 剪力墙结构刚度大 , 受温差影响大 , 混凝 土的收缩、 变产 徐 墙 屋 当结 构 发 生 收缩 变 ( ) 构 试验 表 明矩 形 截面 剪 力墙 的延 性 比 工 字 形 或槽 形截 面 生 的 变形 大 , 体 对 楼 面 、 面 产 生 的 约 束也 大 ; 1结 一 剪力墙差 ; 计算分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提 高墙 的 形 时 比其 他 结 构 易 出现 裂 缝 。 些未 超 长 的剪 力墙 结 构产 生 墙体 或 其主要原因就在此。 2 混凝土结构 受温度或收缩徐变的 () 延 性 。 因 此 , 矩 形 墙 两 端设 边 缘 构 件 不 但 能 较 显著 地 提高 墙 体 的 楼面 裂缝 , 在 延性 , 还能防止剪力墙发生水平剪切滑动 , 提高抗剪能力。从 8 9规 影响与众多因素有关 :而体型庞大 的剪力墙房屋 往往 形状复杂 , 混 范开始在剪力墙 中提 出了暗柱 、 端柱、 翼墙 ( )转角墙( )也就 凝 土 收 缩 大 , 束 应 力积 聚 也 大 , 工 工 艺 及 管理 也难 控 制 , 境 影 柱 、 柱 , 约 施 环 是 目前 规范 中的 约 束边 缘 构 件 或构 造 边 缘 构 件 的抗 震 措 施 。 ( ) 2 从 响使 用变化难 于判断 , 因此更难于解决 混凝 土收缩 变形时 , 受约 在 3 目前随着市场形势 的 20 0 2年开始实施 的建筑结构规范 , 根据结构类型及受力状况 , 对剪 束条件下引起拉应力而保证不出现裂缝。( ) 力墙 两 端 及 洞 口两 侧 的 加 强 边缘 , 按墙 肢 在重 力荷 载 代 表 值 作 用 下 变化 , 大部 分 工程 要赶 工 加 班 , 量 难 保 证 , 质 为赶 工 混 凝 土 中水 泥 用 墙 肢 轴 压 比 的 界 线 及 加 强 部 位 要 求 分 为 约 束 边 缘 构 件 和 构 造 边 缘 量 普 遍增 大 , 混凝 土 收缩 量 增 大 , 上 由于 混凝 土 强 度 的 提 高 , 使 加 使 构件 两 类 。 弹性模量增加将引起更大的约束拉应力产生 , 使结构出现裂缝的因 3 剪 力墙 结 构 的厚 度 和 配 筋 问题 素 增 多 。 ( 普遍 使 用 商 品 混凝 土 泵 送 施 工 , 了泵 送 , 大 水 泥用 4) 为 增 () 1根据抗震规范 61 .. 2条规定 , 8度地震 区剪 力墙结构 的抗 震 量。减 少了中粗骨料含量和骨料粒径 , 加上泵送混凝 土配合 比和施 等级 至 少 应 为二 级 : 6 . 条 要 求剪 力墙 底 部 加 强 部 位 墙 厚 一 、 按 .1 4 二 工送 料 时 的不 良因 素 影 响等 都 加 大 了 结 构收 缩 量 , 加产 生 裂 缝 的 增 级抗震等级时≥2 0 o mm, 且≥层 高的 11 , / 其他 部位 ≥10 m, 6 6 m 当墙 因素 。 端头无翼墙 或暗柱时≥层高 的 11 。 /2 以上规定 目的是为防止因墙体 综上 所述 , 今后在 处理超长 结构时 , 特别是 处理超长 的剪 力墙 平面外刚度过小 , 稳定性差, 容易在偏 心荷载作用下压屈失稳 , 但这 结构 时要特别慎重 , 当发生由于建筑使用功能要求不允许超长建筑 些 规 定 对于 8度地 震 区 的多 层 及低 高 层 剪 力墙 结 构 显 得 不 够 合理 。 设永久缝时 , 建议采用对结构施加预应力的方法并结合采用设计构 施工 措 施 共 同 给予 处理 。 例如 5 l ~ 5层的剪力墙结构 ,一般墙肢在重力荷载代表值作用下轴 造 措 施 、 参考文献 : 压比都小于 0 , . 电算结果墙体往往只需要构造配筋 , 2 但只 因底部功 [] 5 0 2 0 1 GB 0 1- 0 1建 筑 抗 震 设计 规 范 [】 0 8 1 S. 0 . 2 能 要 求层 高 3  ̄ .
浅谈建筑设计中的剪力墙结构设计
浅谈建筑设计中的剪力墙结构设计摘要:本文论述了剪力墙设计中的基本概念、剪力墙的边缘构造、剪力墙结构的厚度和配筋问题及剪力墙的边缘构件范围等内容。
关键字:结构设计,剪力墙,剪力墙构件,剪力墙设计中图分类号: tu398+.2 文献标识码: a 文章编号:1 剪力墙设计中的基本概念1.1 墙体作为承受竖向荷载及水平荷载的结构,称为剪力墙结构。
特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移变形小。
缺点是平面布置不灵活,较难满足公共建筑使用要求,结构的自重较大,结构延性较差。
1.2 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力或拉力,在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作。
其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁,剪力墙结构在水平力作用下侧向变形是弯曲型。
1.3 短肢剪力墙较多的剪力墙结构a、剪力墙截面高度与厚度之比大于4、小于8时为短肢剪力墙。
当剪力墙截面厚度不小于层高的1/15,且不小于300mm,高度与厚度之比大于时仍属一般剪力墙。
b、短肢剪力墙较多的剪力墙结构是指短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总截面面积的50%以上。
其房屋的最大适用高度应比《高规》jgj107-2002表4.2.2规定的剪力墙适用高度降低20%。
如果结构中仅有少量的短肢剪力墙,不应判断为短肢剪力墙较多的剪力墙结构。
c、高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。
短肢剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。
d、抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比其他条件相同的剪力墙提高一级,重力荷载代表值作用下的墙肢(包括无翼缘或端柱的一字墙)轴压比,抗震等级为一、二、三时分别不应大于0.5、0.6和0.7,底部加强部位墙肢边缘约束构件的纵向钢筋配筋率不应小于1.2%,其他部位不应小于1.0%。
1.4 剪力墙底部加强部位一般剪力墙结构在水平地震作用下,竖向相当于箱形悬臂梁,其变形呈弯曲形,短肢剪力墙结构视短肢墙数量多少,变形呈弯曲形或弯剪形。
浅谈建筑结构设计特点与剪力墙设计
自由度 ( 当考虑楼板翘 曲是有 四个 自由度)楼 面 内各抗侧 力构 ,
件 的位移均 由这三个 自由度确定 。剪 力楼 板位 移与其对应外力 作用 的平衡方程 , 用矩 阵位移法求解 。 二维协 同分析主要为中小 微型计算机上 的杆系结构分析程序 所采用 。 () 3 三维协 同分析 。 二维协同分析 并没有考虑抗侧力构件 的 公共节点在楼面外的位移协调 ( 竖向位移和转角的协调) 而且 , , 忽略抗侧力构件平面外的刚度和扭转刚度对具有 明显空 间工 作
建材发展导 向 2 1 年 0 0 1 3月
园林、 建筑 、 规划 与结构设计
浅 谈 建筑 结构 设计 特点 与剪 力墙 设计
刘爱东
摘 要 : 国的高层建筑不断发展 , 我 层数和高度都逐渐增加, 结构形式更多样化、 复杂化 。 高层建筑越来越多 , 类型和功能也越 来越复 杂, 使得高层建筑 的结构设计也越来越 复杂, 本文 围绕高层建筑 结构, 总结了高层建筑结构 设计的特 点, 提出 了剪力墙 设计 的几个 问题, 以及高层建筑 结构分 析和各种 体系相对应 的方法 。 关键词 : 结构设计 ; 受力分析 ; 剪力墙设计 ; 特点
1 侧 移 成 为控制 指标 . 3
与较低楼房不 同,结构侧移 已成为高楼结构设计 中的关键 因素 。 随着楼房高度 的增加, 水平荷载下结构的侧移 变形迅速增 大 ,因而 结构在水平荷载作用下的侧移应被控制在某一 限度之
内。
1 结构 延性是 重 要设计 指 标 . 4
相 对 于 较 低楼 房而 言 , 楼 结 构 更 柔 一 些 , 地 震 作 用 下 的 高 在 变 形 更 大 一 些 。为 了使 结 构 在进 入 塑 性变 形 阶 段 后 仍 具 有 较 强
剪力墙结构设计
浅谈剪力墙结构设计摘要:对于12~16层的小高层建筑结构,采用既可以保证结构的刚度、位移,又可以使室内空间方正合理,所以剪力墙结构得以普遍应用。
本文对剪力墙结构设计谈一些体会。
关键词:剪力墙;结构;设计对于12~16层的小高层建筑结构,采用既可以保证结构的刚度、位移,又可以使室内空间方正合理,所以剪力墙结构得以普遍应用。
剪力墙的受力、变形特征,类似以框剪结构。
但比框架结构的刚度分配、内力分配更合理,结构的变形协调导致的竖向位移差别,也比框剪结构小,则传基础荷载更均匀、合理。
本文对剪力墙结构设计谈一些体会。
一、剪力墙结构的基本含义(一)剪力墙结构的定义:1.剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙。
2.高层建筑结构不应采用全部剪力墙的剪力墙结构。
3.剪力墙较多时,应布置筒体(或一般剪力墙),形成剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构。
(二)剪力墙结构的必要条件抗震设计时,墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。
(三)剪力墙结构的下限当墙较少时,如墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%~40%,则可以按普通剪力墙结构设计。
下限规范没有规定,用户可以灵活掌握。
如果在剪力墙结构中,只有个别小墙肢,不应看成剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。
二、剪力墙结构的设计(一)剪力墙的截面尺寸剪力墙的截面尺寸按下列要求确定:1.按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不应小于200 mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不应小于160 mm。
当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时,其底部加强部位截面厚度不应小于层高的1/12;其他部位不应小于层高的1/15,且不应小于180 mm。
2.按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不应小于160 mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25,且不应小于160 mm。
浅谈房屋建筑中的剪力墙结构设计
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱 ,能承担各 类荷载引起的内力 , 并能有效控制结构的水平力 , 这种用钢筋混凝土墙板来 承受竖 向和水平力的结构称为剪 力墙结构 。剪力墙结构刚度大,整体性能
好, 且用钢量较省, 相对于其他建筑结构设计而言较为经济, 而且外形美观 , 便 于室内布置, 因而剪力墙被广泛用于高层建筑中。 本文从多方面介绍了房 屋建筑 中的剪力墙 结构设计 。
8 m。
3 . 4 剪力墙连梁超筋的处理 连梁超筋在剪力墙结构设计中是一种 常见现 象, 常言道: 防范于未然 , 所以连梁配筋时就务必应该满足以下要求 : ① 、连梁上下纵向受力钢筋伸入墙 内的锚固长度抗震设计时不应 小于
L a E, 非抗 震 设 计 时 不应 小于 L a , 且 均 不 应小 于 6 0 0 mm。
2 . 5 如果是较长 的剪力墙 , 那么应该开设洞 口, 将剪力墙平 均地分为若 干墙段 , 墙段与墙段之 间应该用弱梁连接 , 另外每个对立 的墙段的总高度与 其截面 的高度之 比不宜小于3 , 因为墙长较小时, 受弯产生的裂缝 宽度较 小, 这样一来 , 墙体配筋才能够充分地发挥其作用, 所以墙肢截面的高不宜大于
的底部加强部位 以及其上一层的墙肢端部应该设置约束边缘构件。 3 . 3 为了防止混凝土墙体在 受弯裂缝 出现后立即达到极限受弯承载力, 配制的竖向分布钢筋必须满足最小配筋百分率要求 。 同时, 为了防止斜裂缝 出现后发生脆性的剪拉破坏 , 规定了水平分布钢筋的最 小配筋百分率。 一般 剪力墙 的竖 向和水平分布筋的配筋率为 : 一、 二、 三 级抗震等级时不应小于 O . 2 5 %, 四级抗震等级及非抗震等级时为0 . 2 %, 剪力墙的竖向和水平分布钢 筋 的间距 均不宜大于3 0 0 mm, 直径不应小于8 mm, 也不宜大 于墙 肢厚度 的
剪力墙结构的设计
谈剪力墙结构的设计【摘要】由于框架剪力墙结构体系抗震性能好,建筑布局灵活,比纯框架结构更经济合理,所以在各种不同使用功能的高层、小高层建筑中被广泛应用.为此本文阐述了剪力墙设计中的基本概念,剪力墙的边缘构件范围,剪力墙结构的墙体厚度和配筋等内容。
【关键词】结构设计;剪力墙;剪力墙构件;剪力墙设计1、剪力墙设计中的基本概念1.1 墙体作为承受竖向荷载及水平荷载的结构,称为剪力墙结构。
特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移变形小。
缺点是平面布置不灵活,较难满足公共建筑使用要求,结构的自重较大,结构延性较差。
1.2 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力或拉力,在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作。
其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁,剪力墙结构在水平力作用下侧向变形是弯曲型。
1.3 剪力墙布置要求:a 剪力墙结构应双向均匀布置,建筑物周边宜布置剪力墙,在抗震结构中,应避免单向布置剪力墙。
剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,在满足侧向刚度的及结构受力的条件下,墙不宜布置太密。
b 剪力墙沿结构高度宜连续布置,墙厚度宜自下到上逐渐减薄,使结构抗侧刚度沿高度逐渐减小,避免结构沿高度刚度突变。
c较长的剪力墙宜开设洞口,将其分成长度较为均匀的若干墙段,墙段之间宜采用弱连梁连接,每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。
墙肢截面高度不宜大于8m。
d当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应至少采取以下措施中的一个措施,减小梁端部弯矩对墙的不利影响。
①沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙,抵抗该墙肢平面外弯矩;②当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时,宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。
扶壁柱宜按计算确定截面及配筋;③当不能设置扶壁柱时,应在墙与梁相交处设置暗柱,并宜按计算确定配筋;④必要时,剪力墙内可设置型钢。
e纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。
房屋纵向长度较长时,不宜集中在两端布置纵向剪力墙。
浅谈某小高层住宅建筑短肢剪力墙结构设计
1 l层
x 向地 震
Y 向地 震
4 5 . 4 65
4 1 9 08
6 0 . 5 96
5 5 . 0 08
4 .7 02 %
4 .0 92 %
x 向地 震 Y 向地 震 x 向 地 震 Y 向 地 震
x 向 地 震
5 7 . 6 06 6 9 . 7 56 6 0 . 9 50 8 9 . 7 08
2 7 89 2 7 3 8 82 2 8 . 2 3 47 83. 3 5 56 69.
3 0 42 % 4 O 98 % 3 .1 27 % 4 % 95 3 .7 】1%
4 . % 99 4 2 3 95 % 4 .8 88 % 2 4 94 %
1 5 89 08 . 1 9 05 58 . l7 41 14 . 1 4 04 9 2 . 18 26 23 .
2 7 46 22 . 17 31 38 . 2 8_ 5158 12 72 5 6
2 3 28 0 7. l0 09 68. 2 5. 4151 18 07 90 . 2 3 l6 8 3
8 4 . 158
8 0 . 8 16 6 4 . 8 95 l2 47 17 . 88 8 71
l9 37 3 8
3 .8 91% 4 0 98 % 3 8 79 % 4 2 97 %
3 _ % 68j
2 工 程 实 例
某 住 宅 项 日』= , 主 体 结 构 地 上 1 层 ( 中底 层 架 空 停 程 l 其 车)地 下 l , , 层 建筑 总 面 积 14 0 2开 发 商 为 了建 筑 美 观 和 降 10 m , 低 成 本 , 求 在 满足 安 全 和 使 用 的 前 提 下 , 宅 内部 不 允 许 露 梁 要 住 露 柱 , 时 尽 量 满足 底层 及地 下 车库 的停 车 要求 。 了满 足 开发 同 为 商 的要 求 , 计 采 用 了 短 肢 剪 力墙 结构 方 案 。 设 主体 结构 计 算 采 用 中 国建 筑 科 学 研 究 院 开 发 的 S T A WE 程 序 进 行 分 析 计 算 。结 构 布 置 时结 合 建 筑 平 面 和 使 用 功 能 ,将 一 般 剪 力 墙 主 要 布 置 于 中 心 竖 向交 通 区 的楼 电梯 间处 ,形 成 剪 力 墙 筒 体 作 为 主 要 的抗 侧 力构件 , 以承 受 主要 水 平 力 : 它 部 位 则 布 置 短 肢 剪 力 墙 。受 建 其 筑平面 的影响, 竖直 方 向 的 一 般 剪 力 墙 要 比水 平 方 向 的 少 : 为 而 方便 架 空 层 和 地 下 室 停 车 ,周 边 的短 肢 剪 力 墙 在 水 平 方 向 的墙 肢 长 度 不 能 太 长 ,为 满 足 轴 压 比 的要 求 只 能 加 长 竖 直 方 向 的墙 肢 。这 样 一来 , 出现 了 水平 方 向 的 一 般 剪 力 墙 强 、 肢 剪 力 墙 就 短 弱 向 竖 直 方 向的 一 般 剪 力 墙 弱 、 肢 剪 力 墙 强 的不 利 情 况 , 设 短 在 计 试 算 时 竖 直 方 向 的 短 肢 墙 地 震倾 覆 弯 矩 百分 比大 于 5 % , 0 不 满 足 规 范 的 要 求 。 来 经 过 与开 发 商 沟 通 协 商 , 竖 直 方 向利 用 后 在 卫 生 间 隔 墙 等 增 加 布 置 一 些 短 的一 般 剪 力墙 , 同 时 加 厚 竖 直 方 向 的 一般 剪 力 墙 。 调 整 后 , 方 向 的短 肢 墙 地 震 倾 覆 弯 矩 百分 经 两 比均 符 合 要 求 , 见表 1 。
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谈建筑剪力墙结构设计分析
摘要:剪力墙结构由于抗侧刚度大、侧移小和抗震性能好等特点,剪力墙结构被广泛用于现代高层建筑中,尤其是高层剪力墙住宅。
本文探讨了建筑剪力墙结构设计。
关键词:建筑;剪力墙;结构;设计
Abstract: the shear wall structure due to the lateral stiffness of big, small and lateral seismic performance is good wait for a characteristic, the shear wall structure has been widely used in modern high-rise building, particularly in high-rise shear wall housing. This paper discusses the building shear wall structure design.
Keywords: architecture; Shear wall; Structure; design
图分类号:TU398+.2文献标识码:A文章编号:
剪力墙结构是由一系列纵向、横向剪力墙及梁、板所组成的空间结构, 承受竖向荷载和水平荷载, 是高层建筑中常用的结构形式。
由于纵向、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大, 在水平荷载的作用下, 侧移较小, 因此这种结构抗震及抗风性能都较强, 适宜于建造层数较多的高层建筑。
结构工程师应该在剪力墙设计中把握要点, 使结构安全、经济。
一、建筑剪力墙结构的特点
剪力墙是一种能较好的抵抗水平荷载的墙。
剪力墙由于能有效抵抗水平荷载,因此在总体的墙面结构上具有以下特点:抗侧刚度大,侧移小;室内墙面较为平整;结构自重大,吸收地震的能量大;一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大,在水平荷载的作用下,通常抗剪刚度起控制作用,故其耗能较差。
所以它常常应用在层数较多(20 层以上)的高层建筑中,当剪力墙洞口较小时,剪力墙整体性能比较好,剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。
另外,采用剪力墙结构,会使室内较框架结构简洁,没有露梁和露柱现象,外形美观,便于室内布置。
但也存在缺点,例如剪力墙结构的抗侧刚度大,会引起较大地震反应,使得上部结构和基础费用增加;由于混凝土墙体较多,使得建筑物重量增加,这也同样引起较大地震反应,进而造成浪费;剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低,使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥;剪力墙结构中墙体多为构造配筋,配筋率均较低,使得结构延性较差。
二、建筑剪力墙结构的设计
高层建筑最主要的受力构件包括剪力墙、框架柱、梁和楼板。
而剪力墙作为竖向构件是形成结构抗侧力刚度的最主要构件,它在建筑中承担着整个结构的竖向荷载和绝大部分水平荷载。
当高层建筑的受力主体结构全部由平面剪力墙构件
组成时,即形成所谓的剪力墙体系。
在这个体系中单片剪力墙承受了全部的竖向荷载和水平力。
剪力墙体系属刚性结构,作为一种良好的结构体系,其位移曲线呈弯曲型,它的强度、刚度都较高且具备一定延展性,传力直接均匀,有较好的整体
性和较强的抗倒塌能力。
其在高层建筑中的应用范围大于单纯框架或者框架- 剪力墙混合体系。
剪力墙建筑结构的设计应从以下几个方面考虑:
1、剪力墙合理定位
剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置;对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。
(1)对一般的矩形、L 形、T 形等平面则沿着两条轴线的方向进行布置。
(2)对于部分三角形平面、Y 形平面则可以沿其三个轴线方向布置。
(3)对正多边形,圆形及弧形平面可沿径向及环向布置。
总之剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则,尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合,从而减少扭矩。
而内外剪力墙应尽量拉通、对直。
剪力墙墙肢截面宜简单、规则。
剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。
为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力,增大剪力墙可利用空间,剪力墙的间距不宜太密,使结构具有适宜的侧向刚度。
判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度,可以选用经验公式T=(0.05 ~0.06)n,其中n 为结构层数。
公式计算出来的T1 值与搭模计算的周期T2 相比较,T1>T2则表示剪力墙偏多,可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度,反之则需要增加剪力墙数量。
2、剪力墙厚度确定
《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如文献[4]:“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16,且不应小于200mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/20,且不应小于160mm;按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度,底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20,且不应小于160mm,其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25,且不应小于180mm。
”
3、剪力墙中大墙肢处理
剪力墙的结构必须具备延展性,对于呈细高状的剪力墙(高宽比大于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙,这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。
在墙长度较长的情况下,为满足每墙段的高宽比均大于2,可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。
除此以外,在墙段长度较小时其受弯产生的裂
缝宽度较小,可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。
而对于剪力墙结构中,存在较少的长度大于8m 的大墙肢,在理论计算中楼层的剪力大部分由这些大墙肢来承受。
在发生地震特别是超烈度等强烈震动时,最容易受到破坏的便是这些大墙肢。
小墙肢因没有足够的配筋,使整个墙面结构会受到全面破坏结构。
为避免这种不利现象的发生,对于超过8m 的墙肢长度,可以采取以下两种处理方法:。
4、剪力墙连梁超筋的处理
对于在剪力墙结构设计中,连梁超筋作为常见现象实质上是剪力不满足剪压比要求。
最易连梁超筋的地方,一般位于剪力墙结构中总高度1/3 左右的楼层,比如15 层的房子
(1)开施工洞:开施工洞即在施工时墙上留洞,完工时砌填填充墙,把长墙肢分成短墙肢。
(2)开计算洞:是指在进行结构计算时设有洞,开始施工时仍为混凝土墙。
但通过这样的计算方式,可以加强其它小墙肢的配筋能力。
这种方式主要适用于地下室外墙等不易实施开洞的项目便是在 5 层。
平面中当墙段较长时,超筋现象则多出现在其中部的连梁。
尤其是墙段中墙肢截面高度大小相对悬殊时,容易在墙肢处发生连梁超筋现象。
剪力墙结构中连梁对剪切变形非常敏感,对于如何处理
剪力墙连梁不满足连梁尺寸要求的情况,《高规》中提出了如下几种解决方案:
(1)减小连梁的截面高度。
(2)抗震设计的剪力墙中连梁弯矩及剪力可进行塑性调幅。
(3)当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时,可考虑在大震作用下该连梁不参与工作,按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下结构内力分析,墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋计算。
5、高层建筑的剪力墙的抗震设计
高层建筑中, 剪力墙是主要的抗震结构,因为剪力墙的水平方向的刚度比较大,所以特别容易满足小震作用下的结构,尤其是高层结构中的侧向位移的限制。
但是,对于建筑物的刚度的大小, 历来都有很多的争议。
对于钢筋混凝土的剪力墙的结构,通过一些地震灾害的事实表明, 刚度比较
大的结构通常灾害要小一些。
但是,结构刚度并不能没有限制的增加, 因为在通常的情况下,建筑物的刚度如果越大,承受地震力的水平也会随着变大, 那么工
程的费用也就变高了, 这里就需要掌握好一个尺度的问题。
针对高层建筑,控制这个标准的要素主要有两个。
(1)控制结构上的水平位移。
首先应该使结构的水平位移满足《高层建筑混凝土结构技术规程》中的有关结构水平的位移的限值的规定。
(2)控制地震力。
在地震力的计算值比较小的情况下, 有的时候也会出现结构的顶点位移满足要求的一些假象,所以,只有底部的剪力在合理的要求的范围内, 对位移和内力以及配筋的情况做检查才有意义, 规范规定的剪力墙的结构的底部的剪力系数的范围可以防止剪力过小。
严格控制以上两个因素, 就是对剪力墙的合理布置的有效控制。
这些内容在《高规》中并没有明确的规定,但是工程师出于结构的安全、设计的方便、设计周期的缩短等考虑,往往把结构设计的比较保守,在一定程度上没有充分的发挥材料的性能,在造价上造成了一定的浪费。
所以,深入的开展对剪力墙的结构的设计的研究是非常有现实意义的。
综上所述,由于剪力墙结构室内无露梁、露柱的现象,用于房屋结构中具有刚度大、简洁等特点,因此,在现代建筑中得以广泛应用。
但是,由于建筑在施工中的空间有限,限制了剪力墙的最大间距,再加上剪
力墙的受力情况较复杂,因此对设计人员提出了更高的要求,只有充分认识到这些问题,才能有效保障建筑质量。
参考文献:
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注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。