建筑短肢剪力墙结构的设计与计算
短肢剪力墙结构设计
短肢剪力墙结构设计摘要:短肢剪力墙结构在现代住宅建筑中应用越来越多,本文在工程实践基础上,分析这种结构型式的特点、适用范围、计算方法等,指出在结构设计中应注意的一些问题。
关键词:短肢剪力墙;结构设计近年来,随着人们对住宅,特别是小高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们的需求。
在这样的情况下,由于钢筋混凝土短肢剪力墙结构具有墙肢可灵活布置,房间内无露梁露柱的现象,给建筑较大的灵活空间,剪力墙数量较少,减轻了自重,减小了水平地震作用,降低了钢筋混凝土的用量等优点,因此得到了广泛运用。
1短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5~8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
这种结构型式的特点是:(1)结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;(2)墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置;(3)能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单;(4)连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,可隐蔽;(5)根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。
在进行以上分析后,按《高层建筑结构设计与施工规范》进行截面与构造设计,相对于异形柱结构,短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟,但这种结构在结构设计中仍然有需要引起重视的方面:(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小,设计时宜布置适当数量的长墙,或利用电梯,楼梯间形成刚度较大的内筒,以避免设防烈度下结构产生大的变形,同时也形成两道抗震设防;(2)短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢,当有扭转效应时,会加剧已有的翘曲变形,使其墙肢首先开裂,应加强其抗震构造措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率;(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下,显现整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力,由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂,因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量,加强小墙肢的延性抗震性能。
对短肢剪力墙与异形柱结构的分析计算
【 徐培福等.转换层设置高度对框支剪力墙结 2 】 构抗震性能的影响【 .建筑结构. 0 , ( : — J 】 2 0 013 0 3 )8
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力墙间的连梁 ,不应在计算的总体信息中将连梁 目 前,异形柱结构设计还没有统一的国家规 的刚度大幅下调 ,使其设计内力降低 , 应按普通 参 0 如曩 范,仅有两部地方性法规 ,即广东省标 准D J 框架梁要求,控制砼压区高度 , B/ 其梁端 负弯矩钢 【 赵玉祥.钢筋混凝土高层建筑设计中若干问 1 】
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对短肢剪力墙与异形柱 结构的分析计算
林 山 汕头ห้องสมุดไป่ตู้升平建筑设计院
宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结 构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严 格 限 定 与 分隔 已不 能 满足 人 们 对 住 宅 空间 的要 求。于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结 构的优点,逐步发展形成 了能适应人们新的住宅 观念的高层住 宅结构型 式,即 “ 短肢 剪力墙 结 构”和 “ 异形柱框架结构”型式。这两种新的结 构 由于在很 大程度 上 克服 了普 通框 架 与普通 剪 力 墙结构的缺点,受到 了建筑师的肯定,更得到 了 住户与房开商的欢迎。本文旨在对异形柱与短肢 剪力墙结构设计中的相关问题进行分析。
正确掌握计算机分析方法和截面配筋 , 剪 ,框——筒结构中,对6 度及其以下烈度区的 0 ; { 随着 擒曝l 人们对住宅,特别是高层住 构形式 ,
其结构才能有可靠的安全保证。 I Ⅱ 、 类场地 ,框架柱 只承担水平风载的-4 ,
二 异形柱结构型式的设计
部分,如按一般偏压柱计算 , 误差较小。此时异
高层住宅建筑中短肢剪力墙的结构设计
文, 维 钊 梁
摘 要 : 本文主要介 绍了短肢 剪力墙 结构设 计的一般规定、受力性能和设计方法 ,
并提 出短肢剪力墙 结构的抗震薄弱环 节及应对措 施。
r i ——墙肢i 的截 面形心至组合截面
形心 的距 离 。
关键 词 : 高层住宅建筑
很少出现反弯点 ,变形仍 以弯曲变形为
主。 ・
剪力墙小墙肢 、大洞 口的特点 ,不适合 设计成整体小开 口墙结构 ,所以 ,综合
() 足 O>1 3满 t 0,但I/> 时 ,结 构 nIZ 的梁 、柱刚度比大 ,整体性很强 ,墙肢 大多 m现反弯点 ,按壁式框架考虑。其
中:
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安全与经济因素,宜把短肢剪力墙结构
设计为 < 0 nI 的联肢墙。 1 ,I/≤z 1 结构设计 . 2 短肢剪力墙结构是适应建筑要求 而
形 成 的特 殊 剪 力墙 结 构 。其 计 算模 型 、
据整体性 系数 及墙肢 延高度上弯矩的
变化 ,可 分 为3 。 类 () 足 ≥ 1 ,I/≤z ,为 整 体 1 满 0 nI 时
法。
示 ;柔 支撑 台车包括两套钢支撑 台车 、 K型减速器 、直联式 电机 、测力装置 、 速 度感应器 、大平衡梁 、油顶及 油顶机
械 锁 等组 成 。钢 支撑 台车 的结 构及 连 接
开存梁台座 、待位于下一工作循环 。
22 型 移 运 台 车 .新
结 语
为 了保证 列 车快 速 、安 全 运 营及 旅客的舒适性 ,铁路客运专线设计上大 量采用 了双线整孔及并置式单线简支梁 箱 ,这两种梁型具有整体性好 、横竖向 刚度大 、抗扭性能高 、结构耐久性好 、
建筑结构中的短肢剪力墙设计
建筑结构中的短肢剪力墙设计摘要:随着社会经济的发展,我国的高层建筑越来越多,而大多数都用到短肢剪力墙的结构形式,主要是要考虑其综合因素,这样才能降低生产成本和施工周期,确保建筑物的质量得到可靠保证。
本文就高层建中常用到的建筑短肢剪力墙进行剖析,对其基本特点和使用原则进行探析,为短肢剪力墙在高层建筑中的实际应用提供一些可靠的支撑和有益的参考。
关键词:短肢剪力墙;高层建筑;结构设计;安全可靠;经济合理;抗侧刚度;整体稳定性引言近年来随着人们对住宅,特别是小高层及多层住宅平面布置与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。
于是经过不断的实践和改进,以剪力墙为基础,并吸取框架的优点,逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系,即所谓“短肢剪力墙”结构体系。
然而目前的短肢剪力墙普遍抗震性能薄弱,横向抗受压能力较小,容易发生墙体扭曲,造成高层建筑倒塌,所以,应该选择正确的分析软件,合理分析短肢剪力墙的结构与应用,设计适当的数目与布局,逐步改善抗震能力。
1短肢剪力墙结构短肢剪力墙结构在高层住宅工程中一经使用,就受到了住户与房地开发商的青睐,其应用也逐渐得到普及。
《高规》规定,短肢剪力墙指截面厚度不大于300mm、各肢横截面的高度与厚度之比的最大值介于4~8之间的剪力墙,其变形特征和受力特征与框架—剪力墙结构类似,但与框架结构相比,短肢剪力墙结构的内力分配与刚度分配更为合理。
基于混凝土短肢剪力墙进行高层住宅工程的施工,相比传统的建筑施工结构,具有较多优点:(1)利用间隔墙的位置,结合住宅建筑平面,能够改变竖向结构特征,从而有效避免正常使用过程中的部件冲突问题。
(2)根据建筑施工的需要对墙体的数量、位置及其肢长进行灵活的调整,从而有效地计算出高层住宅的实际抗侧力,使得整个结构更加稳固。
(3)混凝土剪力墙的布置方式更加灵活自由,能够适应更多的建筑设计方案,更加符合现代人的审美观念,达到住户对其住宅的要求。
剪力墙墙肢长度计算公式
剪力墙墙肢长度计算公式剪力墙是建筑结构中常见的一种承重墙体,它能够承受水平方向上的剪力,从而保护建筑结构免受地震等外部力的影响。
在设计和施工剪力墙时,墙肢长度是一个非常重要的参数,它直接影响着墙体的承载能力和稳定性。
因此,合理计算剪力墙墙肢长度是非常关键的。
剪力墙墙肢长度的计算公式是一个基本的工程公式,它可以帮助工程师和设计师在设计和施工剪力墙时准确地确定墙肢长度,以保证墙体的稳定性和安全性。
在本文中,我们将介绍剪力墙墙肢长度的计算公式及其相关知识,帮助读者更好地理解和应用这一重要参数。
剪力墙墙肢长度的计算公式通常是根据结构的特点和设计要求来确定的。
一般来说,墙肢长度的计算公式包括以下几个方面的内容,墙体的受力情况、墙体的几何形状、墙体的材料特性等。
在实际工程中,工程师和设计师需要根据具体的情况来选择合适的计算公式,并进行相应的计算和分析。
在进行剪力墙墙肢长度的计算时,首先需要确定墙体的受力情况。
一般来说,剪力墙主要承受水平方向上的剪力,因此墙肢长度的计算公式通常是根据剪力的作用来确定的。
在计算剪力墙墙肢长度时,需要考虑墙体的整体受力情况,包括墙体上部和下部的受力情况,以及墙体与其他结构的连接情况等。
其次,墙体的几何形状也是确定墙肢长度的重要因素。
一般来说,墙体的几何形状会直接影响墙体的受力情况和承载能力,因此在计算墙肢长度时需要考虑墙体的几何形状,包括墙体的高度、厚度、截面形状等。
根据墙体的几何形状,可以选择合适的计算公式,并进行相应的计算和分析。
此外,墙体的材料特性也是影响墙肢长度的重要因素之一。
一般来说,墙体的材料特性包括墙体的材料强度、刚度、变形能力等。
在计算墙肢长度时,需要考虑墙体的材料特性,并根据墙体的材料特性选择合适的计算公式进行计算和分析。
在实际工程中,剪力墙墙肢长度的计算通常是一个比较复杂的工程问题,需要综合考虑墙体的受力情况、几何形状和材料特性等多个方面的因素。
因此,工程师和设计师需要具有一定的工程背景和经验,才能够准确地计算和确定墙肢长度。
短肢剪力墙、短肢剪力墙结构及其设计要点
短肢剪力墙、短肢剪力墙结构及其设计要点1、短肢剪力墙的定义高规7.1.8规定,短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。
以下几种情况不属于短肢剪力墙: 1)厚度大于300mm的墙,各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4时,属于一般剪力墙。
2)若剪力墙中,即使有几肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8,但有一肢截面高度与厚度之比大于8,该截面与属于一般剪力墙。
3)高规7.1.8条文提到,对于采用刚度较大的连梁与墙肢形成的开洞剪力墙,不宜按单独墙肢判断其是否属于短肢剪力墙。
《北京细则》5.5.5条规定,当短肢剪力墙与较强的连梁(连梁净跨与连梁高度之比不大于2.5,且连梁高度至少大于400mm)相连,或与翼墙(翼墙长度应该不小于短肢墙厚度4倍)相连,可不作为短肢剪力墙。
2、短肢剪力墙较多的剪力墙结构具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指,在规定的水平地震作用下,短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%的剪力墙结构。
如果不符合上述范围时,不属于“短肢剪力墙较多的剪力墙结构,这时仍可按一般剪力墙结构进行设计,但其短肢剪力墙仍应提高一级等级后满足本措施对短肢剪力墙轴压比的限值及其他构造措施。
(刘铮《建筑结构快速入门》P72) 但李国胜《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》P187提到,在剪力墙结构中,只有少量不符合墙肢截面高度与厚度之比大于8的墙肢,不属于短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结构,这些少量小墙肢抗震等级不需提高一级。
2011版高规对02版规程进行了修改,不论是否短肢剪力墙较多,所有短肢剪力墙都要满足7.2.2条规定。
但短肢剪力墙的抗震等级不再提高(条文说明)。
同时说明一下,《广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定》对短肢剪力墙的抗震性能及其优缺点则有不同的看法,第3.2.4条则定量化界定“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总面积的50%以上。
短肢剪力墙技术在建筑结构设计中的运用
短肢剪力墙技术在建筑结构设计中的运用摘要:近年来,随着我国建筑行业的不断发展,建筑质量与之前相比明显有所提高,在此过程当中,建筑安全性也不断的升级,为我国人民生活提供一定的安全保障。
在建筑物建筑结构设计过程当中需要使用短肢剪力墙技术对墙体进行建设,进而提高墙体的建设稳定性和安全性。
在技术操作和使用过程中,所消耗的成本也较低,有利于整个工程建设的全面开展。
本文主要通过对短肢剪力墙技术进行详细的分析,希望可以普及短肢剪力墙技术的适用范围,为我国建筑行业的发展提供一定的技术保障。
关键词:短肢剪力墙;建筑;结构设计;运用引言在传统的建筑行业墙体建设过程当中,基本上都会选择使用普通框架结构进行建设,但是安全性较低,无法满足人们生活需求。
同时由于建筑结构的影响,导致部分区域暴露在空气当中,影响墙体的使用寿命和美观性。
因此,普通的墙体建设结构已经不再符合时代发展的需求,那么短肢剪力墙技术的使用也是在传统墙体建筑设计结构之上完成的,综合传统简历墙建设结构优点,进行新型墙体结构设计。
目前短肢剪力墙的结构设计得到普遍的使用,为我国建筑行业的建设提供了坚实的基础。
1.短肢剪力墙结构的含义短肢剪力墙结构的基本概念是指在剪力墙结构当中存在比较多的短肢剪力墙情况,根据其工作的形式,可以将其分为以下几个特点:第一,短肢剪力墙结构在使用过程当中是通过梁连接建筑的各个墙面,它可以隐蔽在间隔墙中间,减少空间的消耗量。
第二,可以根据抗侧力适当的调整短肢剪力墙的规模和数量,在使用过程当中更加方便,避免造成过多的资源消耗。
在方案设计过程中也可以根据用户需求进行适当的调整,没有特别的数量或者设计要求。
第三,在中心剪力墙使用过程当中属于主要的抗侧力构建,因此建设高度和强度要足够高,能够支撑起整个墙体建筑结构的压力和载荷。
2短肢剪力墙的优点短肢剪力墙在使用过程当中的优点具体体现在以下几方面:第一,可以与建筑平面之间有效结合,将竖向构件布置在相应的墙体位置,不会对后期整个建筑墙体的结构和墙体的功能产生一定的影响。
短肢剪力墙结构设计
短肢剪力墙结构设计摘要:随着社会的发展,越来越多的住宅小区出现,短肢剪力墙结构设计在现代住宅建筑应用中起到重要作用,本文在工程实践基础上,分析这种结构形式的特点、适用范围、计算方法等,指出结构设计中应注意的一些问题。
关键词:短肢剪力、结构计算近年来兴起的短肢剪力墙结构,它不仅具有可以使室内不出现柱楞,又可增加使用面积的特点,而且具有改善建筑功能并使室内布置灵活的特点,受到建筑师和开发商以及广大用户的欢迎,但由于短肢剪力墙结构抗震性能差,且地震区应用经验不多,为此新修订的《高层建筑混凝土结构技术规程》(以下简称《高规》)在明确高层建筑采用短肢剪力墙的前提下,对短肢剪力墙的适用范围做了限制,并提出了一系列加强措施1短肢剪力墙的设计和应用1.1短肢剪力墙的定义短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系,只不过采用较短的剪力墙墙肢而已,《高规》第7.1.2条8款的定义:短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙,通常采用“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”型、折线型、“一”字型。
对于T型、L型等双肢剪力墙只要有一个墙肢的长度与墙厚的比值大于8就不是短肢剪力墙,当一个剪力墙截面厚度不小于层高的1/15,同时又不小于300mm,高度与厚度之比大于4时仍属于一般剪力墙。
通常短肢剪力墙与简体(一般剪力墙)结构体系称之为“短肢剪力墙-简体”(或一般剪力墙结构体系)。
1.2短肢剪力墙布置原则短肢剪力墙应结合建筑平面利用窗间墙和开间墙来布置,基本上不与建筑使用功能发生矛盾,墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要和高规规定的一些计算参数能否满足而定。
还可以通过墙肢的长短变化来调整刚度中心的位置,能灵活布置,可选择的方案也较多,楼盖方案简单,连接各墙的梁,随墙肢位置而设计于间隔墙竖平面内,可隐蔽,不外漏,梁的截面可根据建筑立面的要求来布置,如根据建筑立面布置的梁不能满足一些参数的需要,还可通过调整梁的截面来调整参数的大小,直到满足为止。
探讨建筑工程中短肢剪力墙结构设计
足 了此 类 高 层 住 宅 的 要 求 。
结构 的安 全 等级 为 二级 , 震 设防 类 别为 丙 筋 的 配筋 率 均 大 于 1 2 。 于短 肢 剪 力墙 抗 .% 由
类 , 震设 防烈 度 为6 , 计基 本地 震加 速 的 肢 长较 短 , 截 面 配筋 型式 参 照 异 形柱 , 抗 度 设 故 度 为 0 0 g 设计 地震 分组 为第 一组 , 面粗 纵 向 钢 筋 间 距 不 大 于2 0 .5 , 地 0 mm , 筋 肢 距 不 箍
l圆 j 2 l— Leabharlann 。 。 。 。 。 。 。
建 筑 科 学
探 讨 建 筑 工程 中短 肢 剪 力墙 结构 设计
曾 晓 娟 ( 福建 上杭 3 4 0 ) 6 2 0
摘 要: 本文主要介 绍 了短肢 剪 力墙 的基本概念 和工程设计 实际中遇到的一 些问题 , 如程 序计算 时参 数的输入 , 力墙布 置形式 。 望能 剪 希 为大家在 设计 工程 中提 供一 些参 考 。 关键 词: 短肢 剪力墙 短肢 剪力墙 结构 计算 布置 中图 分类 号 : B1 T 文 献 标 识 码 : A 文 章编 号 : 7 -3 9 ( 0 0 0 () 0 4 1 1 2 1 ) 8e-0 7 -01 62 7
剪力墙结构设计计算要点和实例
5.1 概述 一、概述 1、利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构,称为剪力墙结构体系。 墙体同时也作为维护及房间分隔构件。 2、剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制,一般为 3~8m。因而剪力墙结构适用 于要求小房间的住宅、旅馆等建筑,此时可省去大量砌筑填充墙的工序及材料, 如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方法,施工速度很快。 3、剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高,墙厚在高度方向可以逐步减少,但要注意
M=q/2H2(均布荷载) ;V=qH M=q/3H2 (倒三角形) ;V=qH/2 M:墙体底部弯矩;V:墙体底部剪力。
3、计算位移: (1)考虑洞口对截面面积及刚度的削弱: 其中: 等效截面面积, :截面毛面积。 (2)等效截面惯性矩:即取有洞和无洞截面惯性矩沿竖向的加权 平均值。 有洞口处墙截面惯性矩的计算:
避免突然减少很多。剪力墙厚度不应小于楼层高度的 1/25 及 160mm。 4、现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好,刚度大,在水平力作用下侧向变形 很小。墙体截面面积大,承载力要求也比较容易满足,剪力墙的抗震性能也较好。 因此,它适宜于建造高层建筑,在 10~50 层范围内都适用,目前我国 10~30 层的高层公寓式住宅大多采用这种体系。 5、剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的,主要是剪力墙间距太小,平面布 置不灵活,不适应于建造公共建筑,结构自重较大。 6、为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度,剪力墙的间距要尽可能做 大些,如做成 6m 左右。 7、剪力墙上常因开门开窗、穿越管线而需要开有洞口,这时应尽量使洞口上下 对齐、布置规则,洞与洞之间、洞到墙边的距离不能太小。 8、因为地震对建筑物的作用方向是任意的,因此,在建筑物的从纵横两个方向 都应布置剪力墙,且各榀剪力墙应尽量拉通对直。 9、在竖向,剪力墙应伸至基础,直至地下室底板,避免在竖向出现结构刚度突 变。但有时,这一点往往与建筑要求相矛盾。例如在沿街布置的高层建筑中,一 般要求在建筑物的底层或底部若干层布置商店,这就要求在建筑物底部取消部分 隔墙以形成大空间,这时也可将部分剪力墙落地、部分剪力墙在底部改为框架, 即成为框支剪力墙结构,也称为底部大空间剪力墙结构。 10、当把墙的底层做成框架柱时,称为框支剪力墙,底层柱的刚度小,形成上下 刚度突变,在地震作用下底层柱会产生很大的内力和塑性变形,致使结构破坏。 因此,在地震区不允许单独采用这种框支剪力墙结构。
住宅楼工程短肢剪力墙的结构设计
住宅楼工程短肢剪力墙的结构设计导言近年来,随着经济发展和生活水平的提高,人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求也越来越高。
若采用框架结构,往往因柱楞突出隔墙,妨碍美观,影响使用效果。
若采用一般剪力墙结构,虽无柱体外凸的缺点,但对于底部有停车场等公共设施的情况则矛盾很大,满足不了建筑的使用功能。
而且,对于房屋高度不太大的小高层建筑,采用剪力墙结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。
所以说,对于小高层建筑,一般剪力墙结构体系也不是一种理想的设计方案。
为了避免上述缺陷,以一般剪力墙结构为基础,吸取框架结构的优点,使结构刚度调整到适宜,由此形成了一种结构体系――“短肢”剪力墙结构体系。
短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5~8倍的剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型及少量的“一”字型。
和一般剪力墙相比,这种结构型式的优点在于:(1)墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。
(2)减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻,从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。
(3)墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。
(4)连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。
(5)墙肢的承载力得到了较充分的发挥。
目前,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002已对短肢剪力墙结构的设计作了规定。
现以某小区一栋小高层住宅为例,介绍一下短肢剪力墙结构的设计情况。
工程概况某工程3#楼,是1栋小高层带电梯的住宅楼,总建筑面积约1.02万㎡,房屋总高度31.8m。
主楼共10层,平面尺寸为45.6m×22m,其中架空层一层,层高4.8m,作车库使用;地上9层为住宅标准层,层高3m;局部突出屋面部分为电梯机房。
裙楼为外扩地下室,也作车库使用,平面尺寸为45.6m×18m,层高3.3m,顶板面比主楼1层楼面低1.5m。
短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构在建筑领域,短肢剪力墙结构是一种较为常见且具有独特特点的结构形式。
它在满足建筑功能需求的同时,也为结构的稳定性和安全性提供了可靠保障。
短肢剪力墙结构,顾名思义,是指墙肢的截面高度与厚度之比在 5到 8 之间的剪力墙。
与普通剪力墙相比,短肢剪力墙的墙肢较短,布置相对灵活,能够更好地适应建筑平面的多样化需求。
从建筑设计的角度来看,短肢剪力墙结构具有诸多优势。
首先,它能够有效地分隔建筑空间,使房间布局更加自由灵活。
在住宅建筑中,可以根据住户的不同需求,灵活划分卧室、客厅、厨房等功能区域,提高空间的利用率。
其次,短肢剪力墙的存在可以减少梁的布置,从而增加室内的净空高度,给人以更加开阔舒适的感觉。
此外,由于墙肢较短,对于建筑外立面的设计也提供了更多的可能性,可以创造出更加丰富多样的建筑造型。
在结构性能方面,短肢剪力墙结构同样表现出色。
它能够承担较大的水平荷载,如地震作用和风荷载。
短肢剪力墙通过自身的抗侧刚度和承载能力,有效地抵抗水平力的作用,保证结构的稳定性。
而且,短肢剪力墙与其他结构构件如框架柱、梁等协同工作,共同构成一个完整的结构体系,提高了整体结构的抗震性能。
然而,短肢剪力墙结构也并非完美无缺。
在设计和施工过程中,需要注意一些问题。
由于短肢剪力墙的墙肢较短,其延性相对较差。
为了提高其延性,需要采取一些构造措施,如在墙肢端部设置约束边缘构件、增加钢筋的配置等。
另外,短肢剪力墙结构的计算分析也相对复杂,需要考虑墙肢的受力特点、轴压比等因素,对设计人员的专业水平要求较高。
在施工过程中,短肢剪力墙的混凝土浇筑质量至关重要。
要确保混凝土的密实度和强度,避免出现蜂窝麻面、孔洞等质量缺陷。
同时,钢筋的绑扎和连接也需要严格按照设计要求进行,以保证墙肢的承载能力。
短肢剪力墙结构在实际工程中的应用非常广泛。
在高层住宅建筑中,它能够满足人们对于居住空间和舒适度的要求;在商业建筑中,也可以通过合理的布置,实现大空间和灵活分隔的结合。
剪力墙结构中,如何确定墙肢的长度
剪力墙的墙肢长度HW从内侧边缘至墙外
边缘量测计算。
剪力墙的墙肢长度HW如下图:
红圈位置上的尺寸线内的尺寸既为剪力墙的墙肢长度HW
墙肢是指两根连梁之间的墙, 这么说是为了与墙体开小洞口区别, 不要误以为是任何洞边到洞边, 那就糟了。
若干片墙肢连在一起, 称为一个墙段。
由于高宽比大于或等于2的剪力墙延性比较好, 因此, 当墙的长度很长时, 应该通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的墙肢, 每个独立墙段可以是整体墙, 也可以是联肢墙。
洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁(跨高比大于6), 因为它对墙肢的内力可以忽略, 才可以近似认为分成了独立墙段。
墙段较小时, 裂缝较小, 墙体配筋能够充分发挥作用, 墙段的长度不宜大于8米。
剪力墙墙肢两边均为跨高比小于5的连梁或一边为跨高比小于5的连梁而一边为跨高比大于5的连梁时, 此墙肢不作为一字墙;当墙肢两边均为跨高比大于5的连梁或一边为跨高比小于5的连梁而另一边无翼墙或端柱时, 此墙为一字墙。
当墙肢两侧均为与较强的连梁(连梁净跨与连梁的截面高度之比小于等于5)相连时或有翼墙相连的短肢墙或有翼墙相连的短肢墙(翼墙的长度不小于翼墙厚度的3倍), 不应该判为短肢剪力墙。
阐述短肢剪力墙结构设计原理及计算方法
阐述短肢剪力墙结构设计原理及计算方法1.前言对于高层结构,其结构布置是多种多样的。
剪力墙结构中有些满足结构设计需要的剪力墙又限制了房间的分隔,因而影响了其使用功能,所以,都不能满足用户的需求,而短肢剪力墙结构克服了其它结构形式的不足,有布置灵活、使用方便的等特点。
2.短肢剪力墙结构布置及特点短肢剪力墙属于剪力墙的一种,所谓“短肢”剪力墙,即指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙,小墙肢剪力墙的布置,通常结合窗间墙位置及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”形或“十”字形墙段,沿结构平面均匀布置,尽量做到对齐、拉直,使结构的刚心和质心结合,减少其扭转,短肢剪力墙的抗侧刚度相对较小,所以,经常在楼、电梯周围布置普通剪力墙,形成简体和短肢剪力墙共同抵抗侧力,在抗震设计中,筒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底部地震倾覆力矩的50%也可以通过增加长肢墙的方法调整刚度中心位置,短肢剪力墙的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘角部处的墙肢,当有扭转作用时,会加剧墙肢的变形,使角部墙肢首先开裂。
所以,设计时应采取必要的措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率等,以保证结构的安全性、实用性,而对由于较大的竖向荷载和剪力使底部外围墙肢产生开裂,也应通过增加墙厚和配筋量等方法防止,各墙肢是通过连梁连接,形成联肢墙,从而增加了墙肢的约束条件,提高了墙肢和结构的抗震性能.当梁的跨高比小于5时,按连梁进行设计,大于5时,应按框架粱进行设计,连梁的刚度变化,直接影响了结构的总体抗侧移刚度,合理地选择梁的截面和配筋,有利于提高结构的抗震性能,设计连梁时,必须遵循几条原则:(1)剪力墙的数量应当适中,满足承受竖向荷载和抗侧力需要即可。
短肢剪力墙尽量均匀布置,使其轴向力相差不大,而且也便于支撑楼盖。
当有抗震要求或风力较大或者平面凹凸较多时,在平面外边缘及角点处,特别是外凸部分,应布置必要的短肢剪力墙以加强其整体性,使之满足受力及平面刚性和抗扭转的要求。
短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的应用
短肢剪力墙具有较小的抗侧刚度,能够适应较大的水平位移,同时具有较好的 抗震性能和较高的承载力。此外,其墙面数量较少,有利于提高建筑物的空间 利用率。
短肢剪力墙的分类
根据墙肢形状பைடு நூலகம்
短肢剪力墙可分为“L”、“T”、“+”型等几种类型。其中,“L”型适用于较 长的墙肢,“T”型和“+”型适用于较短的墙肢。
根据墙肢数量
短肢剪力墙可分为双肢、多肢等类型。双肢短肢剪力墙由两个平行且相对较短的 墙肢组成,多肢短肢剪力墙由多个平行且相对较短的墙肢组成。
短肢剪力墙的应用范围
民用建筑
短肢剪力墙结构在民用建筑中得到了广泛应用,如住宅、公 寓、办公楼等。其优点是能够满足建筑物的使用功能要求, 同时具有较好的抗震性能和较高的承载力。
边缘构件与约束边缘构件
边缘构件
短肢剪力墙的边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构 件两种类型,它们的作用是加强短肢剪力墙的承载能力 和稳定性。
约束边缘构件
约束边缘构件是指通过箍筋和纵筋的组合,对短肢剪力 墙的边缘进行约束的构件。其箍筋直径不应小于8mm, 间距不应大于300mm。纵筋直径不应小于12mm,且不 应大于25mm。
其他构造要求
连梁
短肢剪力墙之间应设置连梁进行连接,连梁的截面宽 度不应小于300mm,高度不应小于400mm。连梁的 纵筋直径不应小于12mm,且不应大于25mm。
配筋率
短肢剪力墙的配筋率应满足规范要求,以保证其具有 足够的承载能力和稳定性。一般情况下,短肢剪力墙 的配筋率不应小于0.25%。
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短肢剪力墙在民用建筑结构设计中的实例 分析
某住宅楼短肢剪力墙结构设计实例
结构类型和布置
小高层短肢剪力墙结构设计分析
小高层短肢剪力墙结构设计分析摘要:近年来,短肢剪力墙结构由于具有平面布置灵活,空间不受限定,结构稳定等优点,从而在房屋建筑中得到了广泛地应用。
文章主要阐述了短肢剪力墙结构的优势,并以小高层建筑为背景,着重针对短肢剪力墙结构的计算分析、布置原则以及配筋构造等要点进行了分析与研究,以供大家参考。
关键词:短肢剪力墙计算分析结构布置抗震构造1 短肢剪力墙结构的优势目前,短肢剪力墙结构在小高层建筑结构设计中得到了推广及应用,其主要的优势包括以几个方面:(1)与框架结构相比,它可结合建筑平面,利用间隔墙位置布置竖向构件,基本上不与建筑功能产生矛盾;(2)根据建筑平面抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙筒体形成主要抗侧力构件,易满足刚度和强度要求;(3)剪力墙数量和肢长可随意选择,主要视抗侧力需要而定,还可通过不同尺寸和布置来调整其刚度中心位置。
(4)与普通剪力墙结构相比,随着剪力墙数量减少和结构自重减轻,整体结构刚度也减小,可削弱地震作用,对结构抗震较为有利;(5)墙肢高度比较大,延性好,主要由受弯承载力决定破坏状态,对抗震有利;(6)减少了剪力墙数量,以轻质砌体替代,造价相对较低;(7)外墙墙面有相当一部分采用轻质保温材料替代钢筋混凝土墙面,改善了房屋的保温隔热性能,满足建筑节能要求。
2 实例分析2.1 工程概况某小高层建筑,采用短肢剪力墙结构,基础为静压预应力管桩基础,地上10层,地面以上结构高度33m,建筑面积7500m2,结构安全等级为二级,设计使用年限为50 年,建筑抗震设防类别为丙类,本工程基本风压为0.5KN/m2,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.01g,设计地震分组为第1组,建筑物场地土类别为Ⅱ类。
2.2 计算分析本工程采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件(墙元模型)SATWE进行计算。
计算分析结果如表1。
表1本工程严格按规范条文进行设计计算,因短肢剪力墙较多,布置了电梯筒体和一般剪力墙,形成短肢剪力墙与筒体和一般剪力墙共同抵抗水平力的剪力墙结构,并符合下列规定:(1)其最大适用高度比《高规》中剪力墙结构的规定值低,本工程地面以上结构高度为33m,低于100m;(2)抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩为结构总底部地震倾覆力矩的65%,不小于50%;(3)抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级比《高规》规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用;本工程短肢剪力墙抗震等级为一级;(4)抗震设计时,各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一级不宜大于0.5;对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其轴压比限值相应降低0.1,不大于0.4;(5)抗震设计时,除底部加强部位应按《高规》规定调整剪力设计值外,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一级抗震等级乘以增大系数1.4;(6)抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于 1.0%;(7)短肢剪力墙截面厚度最小值为200mm。
框支剪力墙结构中的短肢剪力墙的设计分析
框支剪力墙结构中的短肢剪力墙的设计分析在现代建筑结构设计中,框支剪力墙结构因其能够满足不同功能需求和复杂的建筑布局而得到广泛应用。
而短肢剪力墙作为其中的重要组成部分,其设计的合理性直接影响着整个结构的安全性、经济性和使用性能。
一、短肢剪力墙的特点短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为 5 8 的剪力墙。
与普通剪力墙相比,短肢剪力墙具有自身独特的特点。
首先,短肢剪力墙的墙肢较短,布置相对灵活,可以更好地适应建筑平面的变化,使建筑空间的利用更加高效。
其次,由于其墙肢较短,在水平荷载作用下,其受力性能与普通剪力墙有所不同,更容易出现弯曲变形和剪切变形。
再者,短肢剪力墙的抗震性能相对较弱,需要在设计中特别关注。
二、框支剪力墙结构中短肢剪力墙的设计要点1、墙肢布置在框支剪力墙结构中,短肢剪力墙的布置应遵循均匀、对称的原则,以减少结构的扭转效应。
同时,应尽量避免在建筑物的端部和转角处布置短肢剪力墙,以防止应力集中。
2、墙肢厚度短肢剪力墙的墙肢厚度应根据建筑物的抗震设防烈度、层高、轴压比等因素综合确定。
一般来说,墙肢厚度不应小于 200mm,以保证其承载能力和稳定性。
3、轴压比控制轴压比是影响短肢剪力墙抗震性能的重要因素之一。
在设计中,应严格控制短肢剪力墙的轴压比,使其不超过规范规定的限值。
通过合理调整墙肢的截面尺寸和混凝土强度等级,可以有效地控制轴压比。
4、配筋设计短肢剪力墙的配筋应根据其受力特点进行设计。
在水平荷载作用下,墙肢的端部和转角处会产生较大的应力,因此应加强这些部位的配筋。
同时,应按照规范要求设置边缘构件,以提高墙肢的延性和抗震性能。
5、连梁设计连梁是连接短肢剪力墙墙肢的重要构件,其设计的合理性直接影响着短肢剪力墙的受力性能。
在设计连梁时,应考虑其在地震作用下的耗能能力,通过合理调整连梁的截面尺寸和配筋,使其具有良好的变形能力和耗能性能。
三、短肢剪力墙在框支剪力墙结构中的受力分析在水平荷载作用下,框支剪力墙结构中的短肢剪力墙主要承受弯矩、剪力和轴力。
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建筑短肢剪力墙结构的设计与计算
现代住宅建筑要求大开间,平面及房间布置灵活、方便,室内不出现柱楞、不露梁等。
目前,现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款,因此,结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题,需要设计人员积累经验,利用正确的概念进行设计。
本文旨在对短肢剪力墙结构设计中的相关问题进行分析,供结构设计人员参考。
标签:异形柱短肢剪力墙结构设计
随着人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。
于是在原有剪力墙的基础上,吸收了框架结构的优点,逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式,即“短肢剪力墙结构”型式。
一、短肢剪力墙结构与异形柱结构的简要介绍
1.短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5-8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
对短肢剪力墙结构的设计计算,因其是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同,可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。
2.异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。
它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。
这种结构的特点是:
①由于截面的这种特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异;
②对于长柱(H/h>4)可以不考虑剪切变形的影响,控制轴压比较小时,受力明确,变形能力较好。
而对短柱(H/h<4),剪切变形占有相当比例,构件变形能力下降。
异形柱通常在短柱范围,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因截面曲率M/EI或εcu/χ(εcu为砼的极限压应变,χ为截面受压区高度)较小,使弯曲变形性能有限,延性较差;
③异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心砼协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心砼处
于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显;
④特别是异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。
由国内外大量的试验资料和理论分析,异形柱的破坏形态为:弯曲破坏、小偏压破坏、压剪破坏等,影响其破坏形态的因素有:荷载角、轴压比、柱净高与截面肢长比(剪跨比),配箍率以及箍筋间距S与纵筋直径D的比值等。
二、短肢剪力墙的优点
短肢剪力墙既保留了异形柱不凸出墙面的优点,又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点。
由于住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供应紧张,高层住宅的建造成为众多开发商的首选。
与普通的剪力墙相比,短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,造价更低,且结构自重更小。
这种结构体系通常都是利用中部的竖向交通区设置较多的剪力墙,组成一个较为完整的或基本完整的筒体。
也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的筒体。
这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现。
至于外围部分,可以根据建筑的要求而定。
因为住宅建筑对平面的划分要求比一般的商业建筑、办公建筑以及旅馆建筑要求更高,房间的顶板不宜有梁、墙角不宜有柱子突出,所以住宅建筑通常都在核心筒的外围布置混凝土剪力墙。
而且短肢剪力墙在建筑上起到对建筑平面的分隔作用,在结构上,既可以承受竖向荷载,又可以抵抗水平地震作用。
三、短肢剪力墙结构及其计算
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。
其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。
在进行异形柱结构设计时,除满足高规中对结构布置要求外,还应注意几个方面的问题:
1、异形框架的计算由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计规范计算,特别是在框——剪,框——筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。
此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。
而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。
在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。
2、轴压比控制对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。
在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比
大小的控制对柱的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。
四、短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱
在现代高层住宅的地下室和下部几层,由于停车和商业用房需较大空间,就得通过转换层来实现。
在短肢剪力墙结构中,一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地,其于剪力墙框支。
框支剪力墙结构当转换层位置较高时,转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变,内力的传递仅转换层一层楼板的间接传力途径很难实现;转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服,转换层上部几层墙体易于破坏。
这种结构体系不利于抗震。
高烈度区(9度及9度以上)不应采用;8度区可以采用,但应限制转换层设置高度,可考虑不宜超过3层;7度区可适当放宽限制。
”因此,建议在6度抗震设防区,短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层,避免高位转换。
规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。
框支剪力墙结构当转换层位置较高时,如何定义框支柱,涉及到安全与经济的问题。
根据圣维南原理,局部处理的影响只限于局部范围,所以当转换层位置较高(如高位转换)时,除转换层附近楼层的内力较复杂外,下面的结构受到的影响很小,应与普通框架结构基本一样,不必按框支柱处理。
建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。
当有扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,底部外围的小墙肢,截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重,尤其“一”字形小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,使连梁受剪破坏的可能性增加。
因此,在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,更应加强概念设计和抗震构造措施。