高层剪力墙住宅转角窗处结构设计与分析

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近几年, 随着国民经济的不断增长和城市化进 程的推进, 人们对住宅的要求越来越高, 布局合理, 采光通风好, 视野开阔的户型备受人们青睐, 转角窗 的设置则尤为突出, 这样受力复杂的角部墙肢, 由于 转角窗的设置而被去掉, 因此地震时转角窗处的构 件受力便更加复杂, 致使结构的抗震性能有所降低, 本文结合实际工程的几种方案进行结构分析 , 给出 相关的看法和解决措施。
其余剪力墙。由于该结构下半部分的结构特点 ( 基 本上是关于结构平面中心 Y 轴对称, 内力也呈现轴 对称关系) , 故取左半部分为研究对象, 例如方案 1 , A 、 B 、 C 、 D a 、 b 、 c 中 墙肢 和连梁 构成了一榀腹板开 J、 K、 L 和连梁 h、 i、 j 墙肢 I、 洞剪力墙 ( 沿 X 方向 ) , 构成了一榀翼缘开洞剪力墙 ( 沿 Y 方向 ) 。 在 X 方 向地震作用下, 两种方案的底层部分墙肢、 连梁内力 表 4, 两种方案底层部分墙体的底部弯 依次见表 2 、
0705 收稿日期:2011作者简介:周文凯( 1984 - ) , 男, 湖北咸宁人, 硕士, 主要从事高层结 构抗震研究。 E - mail: zhouwenkai1984@ sina. com
2012 No. 6
周文凯, 等: 高层剪力墙住宅转角窗处结构设计与分析
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图1
各种方案结构平面布置
表1
方 案 1 2 3 4
各种方案的力学模型及构件尺寸
方 案 5 6 7 8 角部开洞情况 洞口宽度 / m 连梁高度 / m 1. 2 开洞 1. 8 0. 4 开洞 2. 1 0. 4 开洞 2. 4 0. 9 开洞 2. 4
1
转角窗的设置对结构的影响
就墙肢平面布置来讲, 由于角部外墙远离刚心,
图2 自振周期
矩比较见表 3 。
表2
方 墙 案 号 A B 1 C D I J 轴力 / kN 802. 3 689 - 385. 9 - 233. 1 891. 3 2090. 2
2 底层部分墙体内力 方案 1 、
X 方向 X 方向 剪力 弯矩 / kN / ( kN · m) - 32. 6 31. 6 - 5. 7 - 256. 5 - 28. 5 - 33. 1 11. 4 - 439. 1 - 156. 7 32. 9 38. 9
Hale Waihona Puke 38四川建筑科学研究 Sichuan Building Science
第 38 卷 第 6 期 2012 年 12 月
高层剪力墙住宅转角窗处结构设计与分析
1 2 2 王泽军 , 贺志坚 周文凯 ,
( 1. 中国建筑上海设计研究院有限公司 , 上海 200063 ; 2. 西安建筑科技大学土木工程学院 , 陕西 西安 710055 ) 摘 要:高层剪力墙住宅设置转角窗是当前结构设计经常遇到的情况 , 为了了解转角窗的设置对结构的影响 , 本文
X 方向 X 方向 方 墙 轴力 剪力 弯矩 案 号 / kN / kN / ( kN · m) - 44. 7 - 186. 3 K 2293. 3 1 - 92. 2 - 229. 7 L 1071. 5 - 49. 4 - 18. 4 - 8. 2 - 27. 6 - 88. 1 - 56. 1 9. 8 26. 3 2 A 1951. 7 E 2944. 3 F 3272. 7
[2 ]
整体分析 计算结果见图 2 ~ 4 。 根据《建筑结构荷载规 [3 ] 范》 附录 E. 2 剪力墙周期经验公式, 验算可知上 述模型基本符合要求。 但结构角部开洞与否, 对结 构整体效应的变化较明显。 虽然它们的平面布置、 荷载等基本相同, 构件尺寸也相差不大, 但结构的自 、 、 振周期 位移 基底剪力和弯矩变化较明显。角部墙 体不开洞比角部墙体开洞的结构自振周期 、 位移小, 基底剪力和弯矩则增大。 连梁跨度与截面高度对整个结构动力特性影响 也较大, 如角部同样开洞, 但洞口大小不同, 结构的 6、 7, 整体效应相差也是明显的, 如方案 2 、 仅洞口的 宽度依次增大, 自振周期和位移依次增大, 而基底剪 力逐渐减小。 3、 4、 5, 方案 2 、 其它条件相同, 仅连梁的高度依 次增大, 自振周期和位移依次减小, 而基底剪力逐渐 增大。
通过实例分析了角部墙体开洞前后 , 整体结构和角部构件的内力变化 , 然后针对该种结构的薄弱部位给出一些加 强措施。 关键词:高层住宅; 剪力墙结构; 转角窗; 结构设计 中图分类号:TU318 文献标识码:B 文章编号:1008 - 1933 ( 2012 ) 06 - 038 - 05
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2
实例的电算结果与分析
对表 1 所示的 8 个结构模型, 采用结构计算软 件 SATWE 对模型进行计算, 这几个模型所受荷载 基本相同, 层数、 平面布置、 层高及大部分构件几何 参数基本相同。仅在有的模型转角处设置了“L ” 型 剪力墙, 有的模型设置了交叉的转角连梁 , 各种方案 的结构模型、 底层结构平面布置和部分构件尺寸分 别见表 1 和图 1 。
角部开洞情况 洞口宽度 / m 连梁高度 / m — — — 不开洞 0. 4 开洞 1. 8 0. 6 开洞 1. 8 0. 9 开洞 1. 8
注: 方案 1 角部房间墙肢开洞位置在该房间外墙中部 , 宽度为 1. 8 m, 连梁高度为 0. 4 m, 且各方案均是 33 层。
2. 1
筑混凝土结构技术规程 》 第 4. 3. 5 条的位移比与 周期比限值。 转角处墙体开洞后, 由于在角部无竖向构件的 有效约束, 只能靠角窗上转角梁的水平向约束 , 又因 该梁本质上为悬挑梁, 故转角处楼板约束较弱, 当高 或结构总体明显布置不对 层结构核心筒稍有偏置, 称时, 楼板会因水平向偏心而受扭, 此时转角处的扭 转应力集中, 变形增大, 甚至会挤坏塌落。
Y 两个方向上都具有很大的抗扭刚度, 在 X、 同时还 是联系纵横墙协同工作的有利部位, 在对调整整个 结构设计指标方面起到重要作用, 而角部墙体开洞 后, 结构抗震性能会减弱, 尤其是对结构抗扭刚度的 “扭转不规则 ” 影响, 极易形成 的平面类型。 很可能
[1 ] 《建筑抗震设计规范》 第 3. 4. 3 条和《高层建 超过
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