高层剪力墙结构中剪力墙布置及合理数量影响因素的研究

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在实际工程设计中,高层剪力墙结构的墙体布置与截面选取通常是由设计师根据经验完成的,出于对安全及设计周期等因素的考虑,他们往往会把设计做的偏于保守,一定程度上造成浪费。所以,探讨剪力墙结构的剪力墙布置方法及其合理数量,对实际的工程设计具有一定的现实意义。目前关于剪力墙布置方法及合理数量的文献中提出的方法大多过于复杂,很难应用到实际的工程设计中。本文针对两个实际工程案例依次运用SATWE和Midas Gen进行分析计算,探讨剪力墙结构的墙体布置方法及其合理数量的影响因素,主要工作如下:通过实际工程案例,运用SATWE计算分析,在最终保证结构层间位移角基本不变的前提下,调整结构中剪力墙布置方案来对比分析结构动力特性(周期和周期比)、变形特性(最大层间位移比和最大层间位移角)以及混凝土用量的变化。结果表明:适当加大结构周边剪力墙厚度及周边梁的高度可提高结构的扭转刚度,减小其扭转效应,从方案一调整到方案二,结构的周期比减少了2.62%,第一扭转周期减少了3.75%,X向层间位移比减少0.9%,Y向层间位移比减少1.64%;同时,在保证结构安全的条件下适当削弱结构内部剪力墙,可使结构的刚度及分布更加合理,进而使得结构更加安全、经济,从方案一调整到方案三,结构的周期比减少了5.13%,第一扭转周期减少0.62%,X向层间位移比减少3.45%,Y向层间位移比减少3.28%,混凝土用量减少275.7m3,两方向层间位移角基本不变。该方法可为类似工程设计提供参考。通过实际工程案例,先依据上一部分提出的墙体布置方法对该工程实例进行优化布置,然后运用Midas Gen建模计算,在墙体布置方案不变下变更墙体开洞率、混凝土强度等级、墙厚,定量分析结构的自振周期、最大层间位移角、地震作用剪力、刚重比、剪重比、钢筋用量等的变化情况,并探讨了以上三个因素对剪力墙合理数量的影响。结果表明:开洞率分别增大47.8%、102.6%、138.3%时,结构的自振周期与最大层间位移角的变化量较结构的地震剪力的大,墙厚分别增大10%、25%、40%时,结构的自振周期与最大层间位移角的变化量较结构的地震剪力的小,且两者对剪力墙侧向刚度的影响程度都比较大。并非开洞率越大结构的钢筋用量就越小。结构的钢筋用量随着墙厚的增大而增大,但两者的增幅却不一致。混凝土强度等级对剪力墙合理数量及结构钢筋用量的影响都比较小。类似工程可运用相关结论进行优化设计。
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