浅谈框架-剪力墙结构设计
浅析框架结构与框架剪力墙结构
浅析框架结构与框架剪力墙结构摘要:现如今,高层建筑的结构设计中采用较多的是框架剪力墙结构,这种结构由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成。
与框架结构相比,框架剪力墙结构有着很大的优越性,本文作者对两种结构进行了比较分析。
关键词:框架结构;框剪结构前言高层建筑的结构选型主要是选择合理的抗侧力结构体系,常见的高层建筑结构体系有:框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构(框剪结构)、筒体结构等,不同的结构体系均有其相应的适用范围和最大适用高度。
纵观各种建筑结构体系,框架结构体系柱网布置灵活,可获得较大的使用空间,但由于其侧向刚度较小,水平侧移大,用于较高的建筑时,需要截面较大的梁、柱构件才能满足规范变形限值的要求,而大截面的构件减小了有效使用空间,使其使用范围受到了限制;剪力墙结构体系其侧向刚度大,水平侧移小,但由于剪力墙的间距小,平面布置不灵活,建筑空间受到限制,同时由于自重大,刚度大,使剪力墙结构的基本周期短,地震惯性力较大,因此高度很大的剪力墙结构并不经济;而框剪结构综合了框架结构、剪力墙结构两者的优点,使其既能灵活布置大空间与小空间房屋,又具有较大的侧向刚度,且经合理设计的框剪结构经济性好,在高层建筑中得到了广泛的应用并通常作为首选。
对于抗震设防的建筑来说,框剪结构具有两道抗震防线,比单一框架结构有很大的优越性。
一、从框架结构与框剪结构的受力特点比较1.1框架结构的受力特点框架结构是由柱子和梁通过刚接或铰接相连接而构成承重体系的结构,即由柱子和梁组成框架,共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。
框架结构在水平荷载作用下的受力变形特点:其侧移由两部分组成:第一部分侧移由柱和梁的弯曲变形产生。
柱和梁都有反弯点,形成侧向变形。
框架下部的梁、柱内力大,层间变形也大,愈到上部层间变形愈小。
第二部分侧移由柱的轴向变形产生。
在水平力作用下,柱的拉伸和压缩使结构出现侧移。
这种侧移在上部各层较大,愈到底部层间变形愈小。
简析框架剪力墙结构设计
简析框架剪力墙结构设计框架剪力墙结构设计是指在建筑物的结构设计中,利用框架结构和剪力墙结构相结合的一种结构形式。
它将框架结构和剪力墙结构的优点相结合,既能满足建筑物的刚性和稳定性要求,又能节约材料、提高空间利用率和降低结构成本。
本文将从框架剪力墙结构设计的基本原理、设计要点和实际应用等方面进行简析。
一、框架剪力墙结构设计的基本原理框架剪力墙结构设计的基本原理是在建筑物的平面和立面布局中,将剪力墙结构设置在框架结构的内部或外部,以提高建筑物的整体抗震性能。
剪力墙结构主要承担建筑物的横向荷载,起到抵抗地震、风荷载的作用,而框架结构则主要承担建筑物的纵向荷载和部分横向荷载,以保证建筑物的稳定性和承载能力。
框架结构和剪力墙结构相结合,可以充分发挥它们各自的优势:框架结构具有较好的变形能力和承载能力,适合用于支撑大跨度的建筑结构;而剪力墙结构具有较好的抗震性能和刚度,适合用于居住建筑、高层建筑和地震带地区的建筑结构。
2. 剪力墙结构加固:在设计剪力墙结构时,要考虑其受力性能和变形能力,采用合理的加固措施,提高其抗震性能。
常用的加固措施包括设置剪力墙柱、设置拱形墙、设置外包剪力墙等。
3. 结构连接可靠:框架结构和剪力墙结构之间的连接应该设计合理、施工可靠,能够确保两者之间的受力传递和协同工作。
通常情况下,采用焊接、螺栓连接、预应力梁等方式进行结构连接。
4. 钢筋深埋:在设计框架剪力墙结构时,应合理布置和设置深埋钢筋,提高构件的抗震性能和变形能力。
通常情况下,框架结构和剪力墙结构的构件都应采用深埋的钢筋,并进行合理加固和连接。
5. 结构成本控制:在设计框架剪力墙结构时,要合理控制结构成本,尽量减少结构材料的使用,提高结构的空间利用率,降低结构的建造成本。
通常情况下,采用轻质材料、预制构件和模块化设计等方式进行成本控制。
框架剪力墙结构设计已经在实际建筑中得到了广泛应用,特别适用于高层建筑、居住建筑和特殊结构的设计。
框架-剪力墙结构中剪力墙的设计
框架-剪力墙结构中剪力墙的设计框架剪力墙结构中剪力墙的设计在现代建筑结构设计中,框架剪力墙结构因其良好的抗震性能、较大的空间灵活性以及相对经济的成本,被广泛应用于各类高层建筑中。
剪力墙作为这种结构体系中的重要抗侧力构件,其设计的合理性直接影响着整个结构的安全性和经济性。
接下来,让我们深入探讨一下框架剪力墙结构中剪力墙的设计要点。
一、剪力墙的作用与工作原理剪力墙,顾名思义,是一种能够承受水平和竖向荷载的墙体结构。
在框架剪力墙结构中,剪力墙主要承担水平荷载,如风荷载和地震作用,将其传递到基础。
当水平荷载作用于结构时,剪力墙通过自身的抗弯、抗剪能力来抵抗水平力。
其工作原理类似于一个竖向放置的悬臂梁,墙肢的弯曲变形和剪切变形共同消耗了水平荷载产生的能量。
二、剪力墙的布置原则1、均匀对称原则剪力墙的布置应尽量均匀、对称,使结构在各个方向上的抗侧刚度相近,避免因刚度分布不均匀而导致结构在地震作用下发生扭转破坏。
2、周边布置原则在建筑物的周边布置剪力墙,可以有效地增加结构的抗扭刚度,减小结构的扭转效应。
3、纵横墙相连原则纵横墙相互连接,可以形成有效的抗侧力体系,增强结构的整体性和稳定性。
4、避免短肢剪力墙短肢剪力墙的抗震性能相对较差,应尽量减少其使用。
三、剪力墙的类型1、整体墙当剪力墙的洞口面积小于墙体面积的 15%,且洞口之间的净距及洞口至墙边的净距大于洞口长边尺寸时,可视为整体墙。
整体墙的受力性能较好,具有较大的抗侧刚度。
2、小开口整体墙洞口面积稍大,但仍能符合一定的条件时,可视为小开口整体墙。
其受力性能介于整体墙和联肢墙之间。
3、联肢墙当洞口面积较大,墙肢之间通过连梁连接时,形成联肢墙。
联肢墙的墙肢和连梁协同工作,共同抵抗水平荷载。
4、壁式框架当连梁的刚度较大,墙肢的线刚度与连梁的线刚度接近时,剪力墙的受力性能类似于框架,称为壁式框架。
四、剪力墙的尺寸设计1、墙厚剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体的受力情况确定。
浅谈框架-剪力墙结构中0.2V0调整的具体应用
浅谈框架-剪力墙结构中0.2V0调整的具体应用牟京芳(中国建筑标准设计研究院北京 100044)1 问题的提出和分析根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(简称高规)和《建筑抗震设计规范》(简称抗规)的规定:抗震设计时,框架-剪力墙结构中剪力墙的数量必须满足一定要求。
这就是说,在地震作用时剪力墙是作为第一道防线承担了大部分的水平力。
但这并不意味着框架部分可以设计得很弱。
相反,框架部分作为第二道防线必须具备一定的抗侧力能力,这就需要在计算时,对框架部分所承担的剪力进行调整。
在91版的高规(JGJ3-91)中,对V f <0.2V0的楼层,设计时V f取1.5V f,max和0.2V0 的较小值。
V0为地震作用产生的结构底部总剪力,V f,max为各层框架所承担的总剪力中的最大值。
这种调整方法对于框架柱沿竖向的数量变化不大的情况是合适的,但是对于那些框架柱沿竖向的数量变化较大的建筑,这样调整会造成上部楼层框架柱所承担的剪力明显偏大,是不合理的。
因此,02版高规(JGJ3-2002)8.1.4条规定:对框架柱数量从下至上分段有规律变化的结构,当V f<0.2V0时,V0应取每段最下一层结构对应于地震作用标准值的总剪力;V f,max 应取每段中对应于地震作用标准值且未经调整的各层框架承担的地震总剪力中的最大值。
对框架柱数量沿竖向变化更复杂的情况,还应专门研究框架柱剪力的调整方法。
2 工程实例西安某医院,建筑面积60000m2。
主楼地下2层,地上26层,高98.85m;裙房地下2层,地上7层,高度28.3m。
主楼和裙房均采用全现浇框架-剪力墙结构,基础为普通钢筋混凝土灌注桩。
抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地。
采用SATWE软件计算,并用ETABS 软件进行复核。
工程平面见图1, 2。
计算时嵌固部位定在±0.000处。
结果表明,框架柱的倾覆弯矩百分比各层均小于50%,基本在10%~35%之间,这说明剪力墙的数量满足高规的要求。
框架剪力墙结构设计
框架剪力墙结构设计在现代建筑领域中,框架剪力墙结构因其在结构性能和空间利用上的优势,成为了广泛应用的一种结构形式。
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙共同组成的一种结构体系,它融合了框架结构和剪力墙结构的特点,既能提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
一、框架剪力墙结构的基本概念框架剪力墙结构,简单来说,就是在框架结构中布置一定数量的剪力墙。
框架主要承受竖向荷载,而剪力墙则主要承担水平荷载,如风力和地震力。
这样的组合使得建筑物在承受各种荷载时,能够更加稳定和安全。
剪力墙是一种竖向的钢筋混凝土墙板,其具有较大的抗侧刚度,能够有效地抵抗水平荷载引起的侧向变形。
框架则由梁和柱组成,提供了灵活的空间布局和良好的竖向承载能力。
二、框架剪力墙结构的特点1、空间灵活性与纯剪力墙结构相比,框架剪力墙结构在空间布局上更加灵活。
框架部分可以根据建筑功能的需要进行灵活划分,满足不同的使用要求。
2、抗侧力性能好剪力墙的存在大大提高了结构的抗侧力能力,使其在地震等水平荷载作用下的变形较小,保障了建筑物的安全。
3、经济性在一定条件下,框架剪力墙结构比纯框架结构或纯剪力墙结构更经济,能够在保证结构性能的前提下降低造价。
三、框架剪力墙结构的受力分析在框架剪力墙结构中,框架和剪力墙共同工作,相互影响。
在水平荷载作用下,剪力墙如同一个竖向悬臂梁,其变形以弯曲变形为主。
而框架的变形则以剪切变形为主。
由于框架和剪力墙的变形特性不同,它们之间会产生相互作用。
在结构的底部,剪力墙承担的水平力较大;而在结构的上部,框架承担的水平力逐渐增大。
这种内力的分布特点在设计中需要特别关注。
四、框架剪力墙结构的设计要点1、结构布置剪力墙的布置应均匀、合理,尽量沿建筑物的周边、楼梯间、电梯间等部位布置,以增强结构的抗扭性能。
框架的柱网布置应满足建筑使用功能的要求,并保证结构的传力明确。
2、抗震设计根据建筑物所在地区的抗震设防烈度,确定结构的抗震等级,并采取相应的抗震构造措施。
试论框架剪力墙结构设计方法
试论框架剪力墙结构设计方法一、框架剪力墙结构设计受力特点由梁柱线性杆件组成的框架其受力特点如竖向悬臂剪切梁,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构。
框架和剪力墙二者通过楼板连接在一起,在下部楼层,因为剪力墙位移小,剪力墙限制框架变形,因此使剪力墙承担了大部分剪力;这种情况在上部楼层则相反,剪力墙的位移越来越大,而框架的变形反而小。
框架除承担水平力作用下的那部分剪力外,还要负担限制剪力墙变形的附加剪力,可以看出在这种结构中框架与剪力墙相互作用,共同工作的特点。
从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,使框剪结构在水平力作用下所分配的楼层剪力体现出剪力墙分配到的剪力远大于框架的特点,这使得各层梁柱的弯矩比较接近,按框剪结构协同工作计算内力,有利于减小梁柱规格,便于施工。
抗震设计时,两种结构形式共同工作可以形成有效的互补。
二、框架剪力墙结构的水平作用效应问题在高层建筑结构设计中,随着建筑物高度的增加,竖向荷载的作用逐渐退居次要地位,而水平荷载作用则上升为主要的控制地位。
工程实践发现,框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力数值较大,水平位移值也较大。
因此,在框剪结构设计中,竖向荷载作用下的水平作用效应也应予以综合考虑。
应尽量减少竖向荷载的偏心作用对结构产生的不利影响。
由于共同作用,框架的轴向变形引起的水平位移与剪力墙弯曲变形引起的水平位移不一致,使框架和剪力墙之间存在着相互作用的水平力,从受力的角度分析,若忽略了竖向荷载所引起的框架与剪力墙间的水平力变化,对剪力墙来说是偏于安全的,而对于框架来说是偏于不安全的。
结构计算时,不同的加载模式对结构内力有一定的影响。
因此,设计时应根据加载情况对构件截面及内力予以调整。
三、剪力墙数量的影响因素在框架剪力墙高程建筑结构设计中,影响剪力墙数量多寡的因素较多,例如框架-剪力墙结构的平面布置、结构自振周期、结构地震力大小、框架刚度等。
首先,框架-剪力墙结构的平面布置。
关于高层建筑框架剪力墙结构设计的论述
关于高层建筑框架剪力墙结构设计的论述摘要:本文从框架、剪力墙的受力特点现状进行分析,得出设计计算中的几个问题,高层框剪结构抗震设计的技术要点。
最后进行高层建筑框架剪力墙结构设计的总结。
关键词:高层建筑框架;剪力墙;结构设计中图分类号:tu97文献标识码: a 文章编号:一、框架、剪力墙的受力特点1 框架结构的受力特点框架结构的受力也很有特点,所有的墙体都不能承重,墙体都是在用梁和柱子搭好框架之后加上去的。
柱子才是承重的关键,柱子上方架着横梁,横梁上面铺设楼板。
框架结构的建筑物往往有粗大的柱子,这样才能够能够保证柱子有足够的强度支撑建筑物的重量。
框架结构的这一受力特点导致采用框架结构的建筑物对横向受力的抵抗力不足,尤其是如果遇到地震,楼层间甚至可能出现移动。
2 剪力墙结构的受力特点剪力墙结构是利用钢筋混凝土结构的墙体作为主要承重结构,比如建筑外墙,这些墙体有着抗震,抗侧刚度大,结构的整体性好的特点。
尤其是现浇的钢筋混凝土,负载高,水平荷载大,抵抗水平力的作用明显。
3 框架一剪力墙结构的受力特点框架一剪力墙结构是由梁柱搭建框架,再在部分框架间布置剪力墙,框架间填充加气混凝土轻型墙体,让剪力墙和框架一起承重,增加建筑物的承重能力。
利用框架结构的灵活多变的特点划分建筑空间,利用水平荷载能力强的剪力墙抵抗水平方向的受力。
框架一剪力墙结构把框架和剪力墙的优点结合在一起,相互弥补了对方的弱点。
二、设计计算中的几个问题1 剪力墙的布置原则上,布置剪力墙应该尽量保证对称、均匀、分散。
剪力墙应该沿着房屋的方向,纵横布置,以外墙、电梯、楼梯、拐角剂周边等处为宜。
在分布上尽量满足对称原则,这样的分布可以尽量使建筑物的刚度中心和质量中心接近。
增加抵抗扭转的内力臂,最大化的加强建筑物的整体强度,提高抗扭转能力。
在纵向方向布置的剪力墙应该从地基一直到房顶,保证墙体刚度。
每片剪力墙的尺寸不要太长,最好不超过8m,尽量分散成多片,增加一片剪力墙就等于增加了一个抵抗水平力的结构。
框架-剪力墙结构设计要点
框架-剪力墙结构设计要点(供参考)一、框架-剪力墙结构的特点1、框架-剪力墙(也称为框架-抗震墙结构或框剪结构)既能为建筑使用提供较大的平面空间,又具有较大的抗侧力刚度。
2、框剪结构由框架和剪力墙两种不同抗侧力结构组成(框架在水平力作用下变形曲线为剪切型,而此时剪力墙的变形曲线为弯曲型)它们通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,相互协调,最终的变形曲线为呈反S形的弯剪型位移曲线。
3、框剪结构在下部楼层剪力墙承担了大部分的剪力,而在上部楼层虽然总的剪力较小但框架却承担了相当数值的剪力。
4、框剪结构具有多道抗震防线,并且从国内外的多次地震的震害调查表明它是一种抗震性能很好的结构体系。
5、框剪结构的水平位移是由层间位移角控制,而不是由顶点水平位移控制的,而最大的层间位移角发生在(0.4~0.8)H范围内。
6、框剪结构在水平力作用下,框架上下各楼层的所受剪力值比较接近,梁、柱的弯矩和剪力值变化小,使得全楼梁、柱规格少,有利施工。
二、框架-剪力墙结构的设计注意事项1、0.2Q0调整2、当框架结构承受的倾覆力矩占底部总倾覆力矩的50%以上时,框架部分的抗震等级(4.8.2)、轴压比(表 6.4.2)按框架结构采用;最大适用高度和高宽比限值可比框架结构适当提高。
3、在框架-剪力墙中,剪力墙太少则结构不安全,太多则结构刚度过大,加大了地震作用效应,而且也不经济,适合的框架应该是总框架承受的最大层剪力宜在0.2V0~0.4V0(V0为结构底部总剪力)4、框剪结构应设计成双向抗侧力体系,抗震设计时,结构两主轴方向均应布置剪力墙。
5、剪力墙周边应设置端柱和梁作为边框,端柱截面尺寸宜与同层框架柱相同,且应满足框架柱的要求;当墙周边仅有柱而无梁时,应设置暗梁,其高度可取2倍墙厚。
6、剪力墙开洞时,应在洞口两侧配置边缘构件,且洞口上、下边缘宜配置构造纵向钢筋。
7、框剪结构的剪力墙布置要求详见《高规》8.1.7条8、框架柱与剪力墙平面内相连且跨高比小于5的梁界定为连梁,其刚度折减系数不小于0.5,框架柱与剪力墙平面外相连的梁,可不作为连梁,并与剪力墙相交支座按铰支座。
框架剪力墙结构设计探讨
框架剪力墙结构设计探讨【摘要】:框架的侧向刚度比剪力墙小很多,而在框架-剪力墙结构中,剪力墙的数量多少及布局的合理与否对框架结构的整体刚度造成巨大的影响。
为了能够有效的防止地震灾害,必须要协调框架-剪力墙结构。
整体性好,刚度性强的结构体系抗震性好,侧向变形小。
因此本文在这里主要探讨如何针对剪力墙结构的受力、变形特性等特点,合理设计,科学布置剪力墙,建造出安全稳固的框架-结构剪力墙。
【关键词】:框架-剪力墙;抗震原理;结构设计;合理布置中图分类号:tu973+.31 文献标识码:a 文章编号:一.引言:随着现代经济的快速发展,现代高层建筑正在朝着多功能、综合应用的方向发展,在设计高层建筑的过程中时,必须要考虑各种各样的受力结构形式,而在这些形式中,竖向传力体系是设计中要考虑的重中之重。
结构传力体系支撑着建筑结构的空间形态,除此之外,传力体系的剖面形式也非常简明的体现了结构竖直荷载传递的路径,同样也影响到建筑物设计的使用功能。
值得一提的是,在不同的建筑结构中,它的传力体系也是各不一样,由此看来考虑诸多细节以及采用正确的计算方法是设计好的框架结构的必要前提。
二、框架-剪力墙结构的抗震原理框架-剪力墙结构是一种双重抗侧力结构。
众所周知,在框架结构中,剪力墙的刚度比框架大,起着大部分的剪力责任,而框架在承担侧向力方面起着相对较小的作用;如果在遇到强力地震的情况是,剪力墙的连梁往往先承担受力,这样也就使剪力墙的刚度有所降低,相应的由剪力墙承受的部分剪力,被逐渐转移到了框架上去。
假如所使用的框架具有足够的抗压力和抗震性能,那么这两者所抗压结构就可以充分发挥它的抗震作用,这样即使在遭遇到强烈地震的状况下仍然能够起到理想的抗震效果。
三、框架-剪力墙结构的受力特点及分析分析框架-剪力墙结构的受力特点,我们必须首先知道是框架和剪力墙结构各自不同的抗侧力结构。
并且这里的框架不同于其他纯框架结构中的框架,而剪力墙也不同于其他剪力墙结构中的剪力墙。
10层框架—剪力墙结构体系设计
10层框架—剪力墙结构体系设计在现代建筑设计中,框架—剪力墙结构体系因其在抗震性能、空间布局灵活性以及结构稳定性等方面的优势,得到了广泛的应用。
本文将详细探讨 10 层框架—剪力墙结构体系的设计要点和方法。
首先,我们来了解一下框架—剪力墙结构体系的基本构成和工作原理。
这种结构体系由框架和剪力墙两部分组成。
框架主要承担竖向荷载,同时也能承受一定的水平荷载;而剪力墙则主要承担水平荷载,如地震力和风荷载等。
在水平荷载作用下,框架和剪力墙协同工作,共同抵抗外力,从而保证结构的整体稳定性和安全性。
对于 10 层的建筑高度,在进行框架—剪力墙结构体系设计时,需要合理确定框架和剪力墙的布置。
剪力墙的布置应遵循均匀、对称的原则,尽量使结构的质心和刚心重合,以减少扭转效应。
一般来说,可以在建筑的周边、楼梯间、电梯间等部位布置剪力墙,以增强结构的抗侧力能力。
同时,框架的柱网布置应考虑建筑功能的需求,既要保证结构的合理性,又要满足使用空间的要求。
在结构计算方面,需要使用专业的结构分析软件进行建模和分析。
首先要确定结构的计算参数,包括地震烈度、场地类别、风荷载等。
然后,对结构进行静力分析和动力分析,以获取结构在各种荷载组合下的内力、位移等结果。
在计算过程中,要特别注意框架和剪力墙之间的内力分配和协同工作情况,确保结构的安全性和可靠性。
在构件设计方面,框架柱和框架梁的设计要满足承载力和变形要求。
柱子的截面尺寸和配筋要根据轴力、弯矩等内力进行计算确定。
梁的设计要考虑正截面受弯和斜截面受剪承载力,同时要控制梁的挠度和裂缝宽度在规范允许范围内。
剪力墙的设计则要重点考虑其墙身的配筋、边缘构件的设置以及连梁的设计。
剪力墙的厚度应根据抗震等级和轴压比等要求确定,配筋要满足受力和构造要求。
材料的选择对于结构的性能也有着重要的影响。
一般来说,框架柱和框架梁可以采用钢筋混凝土结构,混凝土强度等级不宜低于 C30。
剪力墙的混凝土强度等级可以根据具体情况适当提高。
钢筋混凝土框架-剪力墙结构设计探讨
积( 包括剪力墙A 和框架柱截面积A 。 ) 与楼面面积A 比( A u + A ) / A, 来估
单 独侧 移 大 , 比剪力 墙单 独侧 移 小 。 最 终 其上 下各 层 层 间变形 趋 于均 匀 , 并 减 算剪力墙数量或用剪力墙面积A 与楼面面积A 之 比来估算框架柱A 。( 见表 1 ) 小 了顶 点侧 移 。 同时 框架 各层 层 间剪 力趋 于 均 匀 , 各 层梁 柱 截 面尺 寸 和配 筋 表1 底 层 结构截 面 积与楼 面面积 之 比 也 趋均 匀 。
剪力 墙数 量 多框 架一 剪 力墙 结 构 刚度就 大 一些 ,地 震 时周 期 短地 震 力也 和 框架 各楼 层 剪力 分 布情 况 随着 楼层 所处 高 度 而变 化 , 与结 构 刚度 特征 值 直 加 大 一些 , 材 料耗 量增 大 。 日本 震 害调 查 表 明 : 当每2 m楼面 平 均剪 力 墙 长度 接相关 。框剪结构中的框架底部剪力为零 , 剪力控制部位在房屋高度的中部 少于5 0 mm长时, 震害严重; 在5 0 — 1 5 0 m m之间时, 震害中等; 长1 5 0 m m以上 , 震
1 2框 架~ 剪 力墙 结 构 的受 力特 点
剪 力墙 的侧移 刚 度远 大 于框 架 , 因此剪 力墙 分 配 到 的剪 力也 将 远 大 于框 架 。 由于 上述 变形 的协调 作用 , 框架 和 剪力 墙 的荷 载 和剪 力 分布 沿 高度 在 不 断 调整 。框架 结构 在 水平 力 作用 下 , 框 架 与剪 力墙 之 问楼 层 剪力 的分 配 比例
在 一 定范 围 内数量 越 多越 好 ; 经 济性 考虑 , 数 量太 多会 使 结 构刚 度 和 自 很大( 计算中假定为无限刚性) , 因此在 同 一楼板处必有相同的位移 , 这就形成 考 虑 , 地 震力 和 材料 用量 增大 , 造价 高 , 基 础设 计 困难 。 因此 , 剪力 墙 的数量 了框架一 剪力墙结构特有的变形曲线, 呈反S 形的弯剪型变形曲线 。框架下部 重很 大 , 位移增长迅速 , 上部增长较慢 , 剪力墙则与之相反。 在框架一 剪力墙结构下部 , 应适宜。 侧 移较 小 的剪 力墙 对 框架 提供 帮 助 , 框 架一 剪 力 墙 的侧 移 比框 架单 独 侧移 小 , 比剪力 墙 单独 侧 移大 ; 而上 部 , 框 架 又可 以对 剪力 墙 提 供支 持 , 其 侧 移 比框 架 依据 实 际工程 中的剪 力墙 数 量作 为剪 力墙 布 置 的参 考 , 用 底 层结 构 截 面
框架剪力墙结构设计
框架剪力墙结构设计框架剪力墙结构设计一、引言框架剪力墙结构是一种常用的抗震结构形式。
本旨在提供详细的设计指南,以确保结构的安全性和可靠性。
二、结构设计原则1. 结构目标:满足建筑的使用功能和抗震要求。
2. 轴力和剪力分配:根据合理的静力平衡原理进行设计,确保轴力和剪力在整个结构中的合理分配。
3. 材料选用:选用具有良好抗震性能和稳定性的材料。
4. 节点设计:合理设计节点连接,保证结构的整体性和稳定性。
5. 设计荷载:根据设计规范和建筑用途确定设计荷载。
三、结构设计流程1. 确定建筑使用功能和荷载要求。
2. 进行地基和基础设计,确保结构的稳定性。
3. 设计结构的整体布局和尺寸,包括墙体、柱子和梁的定位和尺寸。
4. 进行剪力墙的布置设计,确保剪力墙能够充分发挥其抗震作用。
5. 进行梁柱的设计计算,确定其尺寸和钢筋配筋。
6. 设计节点连接,确保连接的可靠性。
7. 进行结构的抗震验算,检查结构的抗震性能是否满足要求。
8. 编制施工图纸,包括结构图、节点图和细部图纸。
四、结构设计细化1. 地基和基础设计原则地基的承载能力应满足设计荷载要求。
基础的尺寸应满足结构的稳定性和刚度要求。
合理设计排水系统,防止地基的液化和沉降。
2. 结构整体布局设计根据建筑使用要求和功能布局,确定结构的整体形式。
根据荷载要求,确定结构的层高和间距。
考虑结构的整体稳定性和刚度要求,进行布局设计。
3. 剪力墙的布置设计根据剪力墙的抗震效果和要求,在结构中合理布置剪力墙。
根据设计荷载和力学分析,确定剪力墙的尺寸和位置。
确保剪力墙的布置满足结构的稳定性和抗震要求。
4. 梁柱的设计计算根据设计荷载和力学分析,计算梁柱的尺寸和钢筋配筋。
考虑梁柱的受力和变形,确保满足结构的刚度和强度要求。
5. 节点连接设计根据剪力墙和梁柱的连接要求,设计节点连接形式和尺寸。
考虑节点连接的刚度和强度要求,确保结构的整体性和稳定性。
6. 抗震验算对设计好的结构进行抗震验算,检查结构的抗震性能是否满足要求。
框架—剪力墙结构结构设计
框架—剪力墙结构结构设计摘要:框架剪力墙结构(框剪结构),是在框架结构的基础上,增加了剪力墙,提高结构稳定性。
与框架结构相比,框剪结构强度更高,可以建造更高层数的建筑。
框剪的理论寿命长。
框剪结构吸取了框架结构和剪力墙的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。
框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。
因此,这种结构已被广泛地应用于各类房屋建筑。
关键词:框架剪力墙结构布置1.框架剪力墙结构及其优点框架剪力墙结构是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处。
众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框架剪力墙结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结构的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
从受力特点看,由于框架剪力墙结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,受力80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层剪力,沿高度分布比样均匀,各层梁柱的弯矩比较接近,有利于减小梁柱规格,便于施工。
2. 框架和剪力墙的布置应满足下列要求:1)框架―剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,主体结构构件之间不宜采用铰接。
抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙。
梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合,框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1/4。
2)框架―剪力墙结构中剪力墙的布置一般按照“均匀、对称、分散、周边”的原则布置:①剪力墙宜均匀对称地布置在建筑物的周边附近、楼电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位;在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。
②平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。
③剪力墙布置时,如因建筑使用需要,纵向或横向一个方向无法设置剪力墙时,该方向可采用壁式框架或支撑等抗侧力构件,但是,两方向在水平力作用下的位移值应接近。
高层建筑框架一剪力墙结构设计
浅析高层建筑框架一剪力墙结构设计摘要:阐述框一剪体系变形协调,剪力墙受力状态,变形特性,和对短肢剪力墙采取的加强措施。
关键词:高层建筑;短肢剪力墙;框一剪力墙;结构设计1 常用结构体系简介(1)框架结构,侧向刚度小属于柔性结构,一般用于小高层建筑,其优点是内部空间大,平面布置灵活。
(2)剪力墙结构,空间整体性好,侧向刚度大,变形小,由于没有突出梁、柱外露构件,空间使用效率高,适用于高层住宅楼,旅馆等高层建筑。
主要缺点是不能提供大空间,建筑布置受到限制,不灵活。
由于刚度大、自重重、自振周期短,地震力加大,经济性较差。
剪力墙结构派生出部分框肢剪力墙与短肢剪力墙,两者抗震性能较差,建筑适用高度受到限制。
(3)框架—剪力墙结构,是在框架结构中,设置一定数量的剪力墙或利用电梯间核心筒,组成框架—剪力墙结构,这种结构体系既具有框架结构建筑平面布置灵活性,能有较大空间的特点,又有剪力墙结构具有较大侧向刚度和较强的抗震能力,且延性好,可形成双道抗侧力体系。
框—剪结构符合抗震结构设计三要求(超静定、延性好,多道防线)。
并能达到结构应具有强度,刚度、延性、稳定等方面性能。
2 框架—剪力墙结构受力特性2.1变形协调框剪结构由框架和剪力墙两种不同超静定的抗侧力结构组成其受力特性和变形性质都不一样。
在水平荷载作用下,单独框架类似于竖向剪切梁呈现剪切变形,楼层越高,水平位移增长越慢,层间位移角θ自上而下,逐层增大。
在纯框架结构中,由于各框架变形曲线类似,此时总剪力按各框架抗推刚度d值比例分配。
单独的剪力墙类似竖向悬臂深梁,其变形曲线呈弯曲型,楼层越高水平位移增长越快,层间位移角θ,却是自下而上逐层加大,两者位移角增长方向正好相反。
在一般剪力墙结构中各剪力墙位移曲线类似,所以,水平力在各剪力墙之间按其等效刚度eiw比例分配。
但在框—剪结构中,水平力在两者之间分配既不是按剪力墙等效刚度分配,也不是按框架抗推刚度分配,而是按位移协调的原理进行计算分配。
框架剪力墙结构设计
框架剪力墙结构设计
首先,在框架剪力墙结构设计中,需要考虑建筑物的结构整体性。
剪
力墙和框架之间的相互作用是建筑物能够承受地震力的关键因素。
在设计
过程中,需要合理布置剪力墙的位置,使其与框架结构共同承担水平荷载
和地震力。
一般来说,剪力墙应尽量布置在建筑物的中心部位,以提高整
体结构的抗震性能。
其次,在框架剪力墙结构设计中,需要考虑建筑物的受力性。
剪力墙
作为重要的受力构件,承担着承载地震力和垂直荷载的重要任务。
在剪力
墙的设计中,需要确定墙体的尺寸、加固筋的布置以及构件的连接方式等。
同时,还需要合理配置框架结构的柱和梁,以确保整体结构的刚度和稳定性。
此外,在框架剪力墙结构设计中,还需考虑施工可行性。
剪力墙的施
工是一个相对复杂的工序,需要考虑到施工条件和施工工艺。
在设计中,
需要尽量减少墙体的交叉布置,以便于施工操作。
同时,在连接柱和剪力
墙的节点处,需要采用适当的连接方式,便于施工和检测。
此外,在框架剪力墙结构设计中,还需要考虑其他因素的影响,如建
筑物的使用需求、建筑材料的选择等。
根据具体的工程要求和标准规范,
对框架剪力墙结构进行设计和优化。
同时,还需要进行合理的计算和分析,以验证结构的安全性和可行性。
总之,框架剪力墙结构是一种较为常见的建筑结构形式,具有较好的
抗震性能。
在框架剪力墙结构设计中,需要考虑结构整体性、受力性和施
工可行性等方面的因素,并进行相应的设计和计算分析。
通过合理优化设计,可以提高结构的抗震性能,确保建筑物的稳定和安全。
框架-剪力墙结构的合理设计
使用空间, 使其使用范围受到 了限制 ; 剪力墙结构体 不能太少 。剪力墙数量是否恰 当 , 还可 以通过计算 系其侧 向刚度大 , 水平侧移小 , 由于剪力墙 的间距 剪力墙分配到的总剪力的多少来检验。按工程实践 但
小, 平面布置不灵 活 , 建筑空 间受到 限制 , 同时 由于 经验 , 分配到总剪力 的 5 % 一 0 0 8 %之间较好。若剪 超过 9 %) 框架需要调整 0 , 自重大 , 刚度大, 使剪力墙结 构 的基本周期短 , 地震 力墙分配到的剪力过大( 惯性力较大 , 因此高度很大的剪力墙结构并不经济 ; 的内力就多 , 说明框架太弱 ; 剪力墙 的剪力分配比例
18 2
甘
肃 科
技
第 2 卷 4
重力荷载、 框架结构 的刚度等多方面因素的限制。
的的剪力墙提供 , 而双肢墙和多肢墙 , 一个方向的刚
2 剪力墙的合理布置位置 。除剪力墙 的设置数 度由该方向的剪力墙和相连的翼缘共 同提供。当把 ) 量外 , 还需正确确定剪力墙 的位置 , 地震造成的扭转 纵横墙连成 T L形及封 闭形时 , 、 可充分发挥剪力墙 避免同方 向的所有剪力墙 同时在结构底 破坏多数是由于剪力墙布置不恰当造成的。剪力墙 自身刚度 ,
者的优点 , 使其既能灵活布置大空间与小空 间房屋 ,
/0 剪结构具有两道抗震防线 , 即剪力墙与框架 , 比单一 于 1 8 0。 () 3 结构 的重 力荷载效应 和地震 效应组合后 , 的抗侧力结构体系有很大的优越性。做 为第一道抗
实例分析高层建筑框架剪力墙结构设计
实例分析高层建筑框架剪力墙结构设计高层建筑是现代城市中不可或缺的一部分,其建筑结构设计对于建筑的保障至关重要。
当然,针对不同的建筑用途、地理位置、功能等方面的要求,高层建筑的结构设计也会有所不同。
其中,框架剪力墙结构设计是一种常见的方案。
今天我们将重点讨论这种方案,希望对建筑结构设计专业人士以及感兴趣的读者有所启示。
1. 框架剪力墙结构设计的基本原理框架剪力墙结构由“框架”和“剪力墙”两部分组成,其中框架是建筑支撑结构的骨架,而剪力墙是建筑结构的主要承载结构。
框架主要负责承担水平荷载,而剪力墙则负责承担垂直荷载和地震力。
在框架剪力墙结构中,剪力墙会被布置在建筑的核心位置,而框架则贯穿整个建筑。
这种设计可以极大地提高建筑的抗震能力和结构刚度,使建筑更加稳定和安全。
此外,这种设计还可以增加建筑的自重和防火性能,适用于中高层甚至超高层建筑。
2. 框架剪力墙结构设计的具体实现方法在实现框架剪力墙结构设计时,需要考虑以下几个方面的问题:- 建筑布局:剪力墙应该被放置在建筑核心区域,以最大化其受力控制作用。
此外,框架应该被放置在建筑的周边位置,以增加建筑的整体稳定性。
- 钢筋混凝土设计:框架的设计应该考虑抗震、风荷载、地震等因素。
剪力墙应该被设计成厚实、多层的结构,以承担垂直荷载和地震力。
- 梁柱连接:框架和剪力墙之间的梁柱连接应该被精心设计,以确保强度充足且不会发生脆性断裂。
- 材料选择:建筑材料的选择应该考虑建筑的安全性和可持续性。
建议优先选择优质材料,如高强度钢筋和烧结砖,以增加建筑的整体抗震性。
3. 框架剪力墙结构设计的案例分析以下是一个实例分析,关于一个成功应用框架剪力墙结构设计的项目。
该项目是一座60层的高层住宅,其建筑高度达到了180米。
在设计过程中,建筑工程师首先考虑了建筑的布局。
剪力墙被放置在建筑核心区域,而框架则被布置在建筑周围。
他们还考虑了建筑的高度和周边自然条件,以确保建筑具有强大的抗震和风荷载能力。
关于框架-剪力墙结构抗震设计的探讨
大 。所 以 , 度 每 增 高 一 度 , 力墙 所需 要增 加 的数 量 比一 倍 还 强 剪 多。
2震 中距 . 地震研究结果表 明, 小震 级 近 距 离 地 震 ( 近震 ) 地 面运 动 所 , 含 短 周 期 振 波 的 成 分 较 多 , 速 度 反 映谱 上 的周 期 比较 短 , 震 加 大
言, 薄覆 盖 土层 和 坚 硬 场 地 土 上 的 高 楼 , 震 反 应 小 , 覆 盖 土 地 厚 层 和软 弱场 地 土 上 的 高楼 , 震反 应 大 。 使 结构 的变 形 符 合要 地 为
墙 的抗 侧 刚 度 值 不 宜 相 差 太 悬 殊 ,以 避 免 水 平 地震 作用 过 分 集 中 到某 一 片 剪 力 墙 上 。 何 单 片 剪 力墙 底 部 所 承 担 的水 平 剪 力 , 任 不 宜 超 过 结 构 底部 总水 平 剪 力 的 4 %。 0
[ 方鄂 华 , 稼 茹 . 建 筑 结 构 设 计 【 . 京 : 国建 筑 工 2 】 钱 刚层 M] 北 中 业 出版 社 ,03 20 . ( 辑: 编 硎YQ )
( ) 定 剪 力墙 数 量 的依 据 一 确 在 进 行 框 架 一 剪 力 墙 体 系 的结 构设 计 时 ,首 先 确 定 结 构 的 柱 网尺 寸 , 后 根 据 竖 向荷 载 及 粗 略 估 计 的 水 平 地震 作用 效 应 , 然 确 定 框 架 梁 、 的截 面 , 着 确 定 剪 力墙 的数 量 。这 是 初 步 设 计 柱 接 以及 施 工 图 设计 截 断 点 算 前 所 必须 做 的工 作 。 根 据 工 程 经 验 , 力 墙 数 量 的确 定 一 般 应 符 合 下 列原 则 , 剪 第 一 , 了 能充 分 发 挥 框 架 一 剪 力 墙 体 系 的结 构 特 性 , 力 墙 在 结 为 剪 构 底 部 所 承 担 的 地 震 弯 矩 值 应 不 少 于 总 地 震 弯 矩 值 的 5 %, 0 否 则 应 按 框 架 体 系 对待 。第 二 , 结 构 单 元 的 俩 个 主 轴 方 向 , 遇 沿 多 地 震 作 用 下 按 弹 性 方 法计 算 的 楼层 层 间最 大位 移 与 层 高 之 比不 应 大 于 1 0 , 遇 地 震作 用 下按 弹 塑性 方法 计 算 的楼 层 层 问 最 , O罕 8 大 位 移 与 层 高 之 比应 不 大 于 110 /0 。第 三 , 构 的重 力 荷 载 效 应 结 和 地 震 作 用 效 应 组 合 后 ,剪力 墙 边 框 柱 的 配筋 不 至 于 由拉 力 控 制 , 就是 说 , 力 墙 受 拉 区 的边 柱 , 拉 力 计 算 的 竖 向钢 筋 量 , 也 剪 按 应 该 小 于按 受压 状 态 计 算 出 的钢 筋 量 。 ( ) 响 剪 力墙 数 量 的 因素 二 影 1抗 震设 防烈 度 . 设 防 烈 度 每 增 高 一 度 , 震 影 响 系 数 最 大 值 将 加 大 一倍 , 地 似 乎 剪 力 墙 的 数 量 也应 增 大 一倍 。然 而 , 着 剪 力 墙 数 量 的增 多 , 随 结 构 抗 侧 刚 度 增 大 ,房 屋 自震 周 期 减 短 ,地 震 作 用 将 进 一 步 增
结构设计经验谈——框剪结构
结构设计经验谈——框剪结构框架-剪力墙结构由密柱高梁空间框架或空间剪力墙所组成,在水平荷载作用下起整体空间作用的抗侧力构件。
适用于平面或竖向布置繁杂、水平荷载大的高层建筑。
众所周知,框架结构的变形是剪切型,上部层间相对变形小,下部层间相对变形大。
剪力墙结构的变形为弯曲型,上部层间相对变形大,下部层间相对变形小。
对于框剪结构,由于两种结构协同工作变形协调,形成了弯剪变形,从而减小了结砍的层间相对位移比和顶点位移比,使结构的侧向刚度得到了提高。
一、水平荷载主要由剪力墙承受从受力特点看,由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多,在水平荷载作用下,一般情况下,约80%以上用剪力墙来承担。
因此,使框架结构在水平荷载作用下所分配的楼层框架剪力墙结构兼具了框架布置灵活、延性好和剪力墙刚度大的优点,二者通过水平刚度较大的楼盖协同工作,在水平作用下呈弯剪型位移曲线,层间变形趋于均匀,比纯框架结构侧移小,非结构性破坏轻,其中剪力墙为主要抗侧力构件,框架起到二级防线作用,比剪力墙体系延性好,布置灵活。
因此,框剪结构是一种抗剪性能较好的结构体系。
但由于剪力墙和框架的层间位移角弹性极限值相差很远,当结构遭遇强烈地震时,剪力墙在其底部首先越过弹性变形阶段出现裂缝进而屈服,在出铰部位刚度大幅降低,刚度沿竖向发生突变,在塑性铰区发生塑性转动,从而带动上部的墙体发生刚体位移,再加上弯曲变形,顶部侧移激增,给与之相连的框架施加了很大的附加剪力。
而此刻结构的层间侧移角还远小于框架的弹性变形值,框架尚未充分发挥其自身的水平抗力。
剪力墙和框架之间刚度比值的变化也会引起地震作用的重新分配,增加了框架的负担,使得框架的延性降低,无法有效地担当起二道防线的作用。
另外,框剪结构多用于10~25 层左右的商住楼,根据工程设计实践,这一类层数的房屋自振周期大都在~,与某些地区的地震卓越周期较接近。
如1985年墨西哥太平洋岸的级地震,共有 164 幢6~20 层的房屋倒塌,其中倒塌率最高是 10~15 层的建筑, 5 层以下和 25 层以上的破坏较轻。
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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。
若忽略连梁约束和轴向变形的影响,有:
其中,H为建筑总高度;Cf为框架平均总刚度;EIw为剪力墙折算总抗侧刚度。
工程实践表明:1) λ过小,即框架的总剪力刚度与剪力墙弯曲刚度的比值很小,结构变形曲线呈弯剪型,也就是说剪力墙用量过多,此时,结构刚度增大,自振周期缩短,地震力相应增加,结构延性降低,尤其对框架顶部几层极为不利。
一般来说,剪力墙数量增多对抗震有利,但超过必要限度也是不合理和不经济的,为了使框架充分发挥作用,剪力墙刚度不宜过大,应使λ≥1.15。
2) λ过大,即框架的总剪力刚度与剪力墙弯曲刚度的比值很大,结构变形曲线呈剪弯型,也就是说剪力墙用量过少,结构刚度较差,常不满足变形要求,同时,框架受力过大,梁柱截面尺寸加大,导致不经济,因此,剪力墙刚度不能过小,应使λ≤2.4。
2 框架-剪力墙结构体系
框架剪力墙结构的选型布置设计中要注意以下几个方面。
2.1剪力墙的部位
框架剪力墙结构中,框架、剪力墙两种变形性质不同的结构协同工作,使整体结构的抗侧刚度、抗侧能力大大提高,但与此同时楼屋盖受力较大,水平力将通过楼屋盖在框架柱、剪力墙两种结构体系中互相转移。
剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向或多向布置,不同方向的剪力墙宜分别联结在一起,应尽量拉通、对直,以具有较好的空间工作性能;抗震设计时,应避免仅单向有墙的结构布置形式,宜使两个方向侧向刚度接近,两个方向的自振周期宜相近。
剪力墙平面布置应尽可能做到规则,避免过大的扭转效应。
剪力墙的侧向刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构自重,增大结构的可利用空间,剪力墙不宜布置得太密,使结构具有适宜的侧向刚度;若侧向刚度过大,不仅加大自重,还会使地震力增大,对结构受力不利。
剪力墙宜自下到上连续布置,避免刚度突变;允许沿高度改变墙厚和混凝土强度等级,或减少部分墙肢,使侧向刚度沿高度逐渐减小。
剪力墙沿高度不连续,将造成结构沿高度刚度突变,对结构抗震不利。
当剪力墙数量较少时,应力集中的现象突出。
剪力墙还应在整体结构两个主轴方向都均匀设置。
使整个结构在两个主轴方向都呈框剪特性,这样有利于增大结构整体空间刚度和抗震、抗风。
2.2剪力墙的合理数量
框架剪力墙结构有其自身的固有特性,它既不同于纯框架结构,又不同于纯剪力墙结构:要使框剪结构合理有效、可靠工作,剪力墙的数量决不能随心所欲,而应有一定的合适数量。
根据框-剪结构刚度特征值有:
其中,EIw为剪力墙总刚度;EcIc为框架柱总刚度;n为建筑物总层数;h为建筑物层高;α为框架节点转动系数,底层柱α=(0.5+i)/(2+i),i为框架节点粱柱线刚度比。
建筑平面确定后,根据构件刚度、强度和柱最大轴压比限值要求,通过预估楼面荷载从而确定梁柱截面尺寸。
因此,框架柱总刚度EcIc、框架节点转动系数口便可算得。
根据框-剪结构的受力特性,要求1.15≤λ≤2.4。
这样,把上述数据代入公式,便可求得所需剪力墙
的总刚度EJ。
从而求得剪力墙的合理用量。
2.3剪力墙的构成
框架剪力墙结构中剪力墙承受水平荷载作用下的绝大部分基底水平剪力和大部分总倾覆弯矩。
其构成要遵循下列原则: 1)宜墙面完整并设翼缘或端柱,在端柱或翼缘部分纵筋加强,约束箍筋加强;2)剪力墙不宜过长秃头,而应相对短些,每片剪力墙的高长比(墙的总高与总长之比)宜控制在小于8~10,以减小剪力墙的剪切变形影响,发挥剪力墙的弯曲特性;3)轴压比要适宜,一般在垂直重力荷载下组合设计压力产生的轴压比宜控制在0.5左右,使之与框架柱的轴压比比较接近,以减小高层结构在垂直重力荷载作用下产生的二次应力的影响。
2.4框架的构造要求
框架剪力墙结构中框架梁柱的截面尺寸仍宜按框架结构的要求来控制,以保证框架结构仍具有较好的抗侧能力和延性。
但如果框架剪力墙结构中剪力墙的数量与设置合理,框架结构水平荷载下受力状态大大改善,则框架梁柱的截面尺寸可适当减小,框架抗震构造等级也可相应降低。
3 剪力墙对框架-剪力墙结构抗震性能影响
框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙两种变形形式不同的结构组成,而且其侧向力主要由剪力墙承受,故只要剪力墙具有良好的变形能力和抗力性能,特别是剪力墙根部的变形能力较好,就可以有效地保证整个结构的变形能力。
剪力墙的存在可以使各层的塑性变形集中现象减少,而且剪力墙使得框架-剪力墙结构增加了滞回耗能能力,使强度、刚度退化不是很严重,增强了抗震性能。
框架-剪力墙结构同时具有框架和剪力墙的特点,在结构合理布置的情况下,可以充分地发挥两者的优点,并且可以互补缺点,使结构具有较大的抗侧刚度。
剪力墙作为抗震的“第一道防线”显得尤为重要,因此,剪力墙的数量和合理布置在很大程度上决定了结构的安全性,这也为设计提出了更高的要求。
4 结束语
框架-剪力墙结构中,由于剪力墙的侧向刚度比框架大很多,剪力墙数量的确定及合理的布置对结构的整体刚度和刚度中心位置很大影响。
因此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。
参考文献:
[1lJGJ3—2002高层建筑混凝土结构技术规程[s]
[2]王昌兴.建筑结构抗震设计及工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.。