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【摘 要】 本文通过对高层建筑框架剪力墙受力特性和影响因素的分析,指出在框架剪力墙构造设计时应注意的事项,并对如何改善其抗震性能做了简要阐述。
【关键词】 高层建筑;框架剪力墙;结构设计;主要事项
1框架剪力墙结构体系概述
框架—剪力墙结构体系是框架和剪力墙共同作为承重结构。框架结构抗侧刚度小,剪力墙结构开间过小,自重较大。而框架—剪力墙结构则避免了这些缺点,同时兼有二者的优点,既可使建筑平面灵活布置,又能给高层建筑物提供足够的抗侧刚度。相对也能节省材料及造价。在办公类高层建筑中应用相当普遍。
2框架剪力墙结构考虑因素
框架—剪力墙结构的布置主要是剪力墙的数量及位置问题,一般有四种常用组成形式:单片式剪力墙,带边框剪力墙,单片框架和剪力墙,混合式剪力墙。框架—剪力墙结构竖向荷载作用下,框架和剪力墙分别承受各自传递范围内的楼面荷载,而水平荷载则由框架和剪力墙共同承受。但由于二者在水平荷载作用下的侧移曲线不一致,框架为剪切型,剪力墙为弯曲型。外荷载在框架和剪力墙之间的分配沿高度是变化的。计算中一般假定楼板平面内刚度无限大,即认为楼板平面内不变形,但在框架—剪力墙结构中,抗震墙的间距一般比较大,楼板会产生部分变形,而该变形会使得框架部分的水平位移大于抗震墙的水平位移,相应的框架实际承受的水平力大于刚性板假定的计算结果,因此,楼盖结构在其自身平面内的刚度必须得到保证。另外,抗震墙的刚度大,承受了大部分的水平力,因此,在地震荷载作用下,抗震墙会首先开裂,刚度降低,从而使一部分地震力向框架转移,框架受到的地震作用会明显增加,因此,应对框架剪力进行适当的调整,使框架具有足够的抗震能力,是框架成为框架—剪力墙结构的第二道防线,框架部分按侧向刚度分配的剪力值不得小于结构底部地震总剪力的20%和框架部分各楼层地震剪力中最大值的1.5倍二者的较小值。进行调整时,首先估算各楼层的调整系数η,η取min﹛﹜用η乘本层柱的弯矩,剪力计算值,即得调整后内力值,而柱的轴力可不用调整。对框架地震剪力的调整应注意对结构均匀性的要求,当结构分段均匀变化时可分段调整,按框架柱数量沿竖向有规律的分段变化,分段调整,可避免全楼取统一调整系数而造成某些楼层柱承担剪力过大的现象,使调整更趋于合理。
影响框架—剪力墙结构体系的因素除了框架和剪力墙的剪力配比外,倾覆力矩比则是其中另一个较为重要主要的因素了,规范规定了倾覆力矩比在10%以下,10%~50%,50%~80%及80%以上四种情况。初步设计时应尽量采用常规的框架—剪力墙结构及框架部分承受的地震倾覆力大于结构总倾覆力矩的10%但不大于50%,这样结构布置及造价才更趋于合理,结构底层框架和剪力墙地震倾覆力矩的计算方法有两种“规范算法”即按《抗震规范》6.1.3条规定的简化公式计算“轴力算法”即按倾覆力矩定义考虑弯矩,剪力及轴力等的综合影响,实际工程应用中建议的“规范算法”为主,必要时采用“轴力算法”进行补充比较计算,倾覆力矩比的计算部位一般竖向规则结构可只看底层,而对于复杂结构应检查其底部加强部位的每一层,以确定合理的倾覆力矩比。
3框架剪力墙结构构造
框架—剪力墙结构体系是由框架和剪力墙共同承担风荷载或地震作用,因此宜使框架和剪力墙协同工作。剪力墙的平面布置宜均匀对称布置,在结构两主轴方向均应布置,各片墙的刚度宜相近。为了增强结构的抗扭转能力,横向剪力墙宜布置在建筑物的端部附近。纵向剪力墙宜布置在单元的中间区段。伸缩缝,沉降缝两侧不宜设置剪力墙。为避免影响建筑使用功能,剪力墙应均匀布置在建筑物的周边附近,楼梯间,电梯间平面形状变化及恒载比较大的部位,剪力墙应尽量采用L形,T形或[形,避免产生较多的单片剪力墙,同时应避免剪力墙两侧均有大洞口,否则无法保证楼盖与剪力墙的剪力传递,类似楼梯间等洞口两侧均应设剪力墙。抗震设计有边框剪力墙的框梁和端柱对剪力墙起约束作用,即使剪力墙破坏,周边框架仍能承受竖向荷载且具有一定抗侧能力。楼层处设置的横梁能控制剪力墙斜裂缝的延伸,因此边框柱应有足够的截面,以承受剪力墙通裂时对边框端柱产生的附加剪力。边框柱与墙形成整体,属于墙的延伸部分。框架—剪力墙结构中剪力墙是结构主要受力构件,承受著绝大部分侧力和地震作用,因此在构造上要保证其承载力和延性
4结束语
综上所述,在高层建筑框架—剪力墙结构设计中应把握主要因素,并同时考虑计算参数的取值及连梁,底部加强层的设计,着眼于概念设计,包络设计,才能使框架剪力墙结构设计得更合理,更好的发挥其应有的作用。
参考文献:
[1]朱炳寅高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析北京:中国建筑工业出版社2012.8
[2]王文栋混凝土结构构造手册中国建筑工业出版社2013
【关键词】 高层建筑;框架剪力墙;结构设计;主要事项
1框架剪力墙结构体系概述
框架—剪力墙结构体系是框架和剪力墙共同作为承重结构。框架结构抗侧刚度小,剪力墙结构开间过小,自重较大。而框架—剪力墙结构则避免了这些缺点,同时兼有二者的优点,既可使建筑平面灵活布置,又能给高层建筑物提供足够的抗侧刚度。相对也能节省材料及造价。在办公类高层建筑中应用相当普遍。
2框架剪力墙结构考虑因素
框架—剪力墙结构的布置主要是剪力墙的数量及位置问题,一般有四种常用组成形式:单片式剪力墙,带边框剪力墙,单片框架和剪力墙,混合式剪力墙。框架—剪力墙结构竖向荷载作用下,框架和剪力墙分别承受各自传递范围内的楼面荷载,而水平荷载则由框架和剪力墙共同承受。但由于二者在水平荷载作用下的侧移曲线不一致,框架为剪切型,剪力墙为弯曲型。外荷载在框架和剪力墙之间的分配沿高度是变化的。计算中一般假定楼板平面内刚度无限大,即认为楼板平面内不变形,但在框架—剪力墙结构中,抗震墙的间距一般比较大,楼板会产生部分变形,而该变形会使得框架部分的水平位移大于抗震墙的水平位移,相应的框架实际承受的水平力大于刚性板假定的计算结果,因此,楼盖结构在其自身平面内的刚度必须得到保证。另外,抗震墙的刚度大,承受了大部分的水平力,因此,在地震荷载作用下,抗震墙会首先开裂,刚度降低,从而使一部分地震力向框架转移,框架受到的地震作用会明显增加,因此,应对框架剪力进行适当的调整,使框架具有足够的抗震能力,是框架成为框架—剪力墙结构的第二道防线,框架部分按侧向刚度分配的剪力值不得小于结构底部地震总剪力的20%和框架部分各楼层地震剪力中最大值的1.5倍二者的较小值。进行调整时,首先估算各楼层的调整系数η,η取min﹛﹜用η乘本层柱的弯矩,剪力计算值,即得调整后内力值,而柱的轴力可不用调整。对框架地震剪力的调整应注意对结构均匀性的要求,当结构分段均匀变化时可分段调整,按框架柱数量沿竖向有规律的分段变化,分段调整,可避免全楼取统一调整系数而造成某些楼层柱承担剪力过大的现象,使调整更趋于合理。
影响框架—剪力墙结构体系的因素除了框架和剪力墙的剪力配比外,倾覆力矩比则是其中另一个较为重要主要的因素了,规范规定了倾覆力矩比在10%以下,10%~50%,50%~80%及80%以上四种情况。初步设计时应尽量采用常规的框架—剪力墙结构及框架部分承受的地震倾覆力大于结构总倾覆力矩的10%但不大于50%,这样结构布置及造价才更趋于合理,结构底层框架和剪力墙地震倾覆力矩的计算方法有两种“规范算法”即按《抗震规范》6.1.3条规定的简化公式计算“轴力算法”即按倾覆力矩定义考虑弯矩,剪力及轴力等的综合影响,实际工程应用中建议的“规范算法”为主,必要时采用“轴力算法”进行补充比较计算,倾覆力矩比的计算部位一般竖向规则结构可只看底层,而对于复杂结构应检查其底部加强部位的每一层,以确定合理的倾覆力矩比。
3框架剪力墙结构构造
框架—剪力墙结构体系是由框架和剪力墙共同承担风荷载或地震作用,因此宜使框架和剪力墙协同工作。剪力墙的平面布置宜均匀对称布置,在结构两主轴方向均应布置,各片墙的刚度宜相近。为了增强结构的抗扭转能力,横向剪力墙宜布置在建筑物的端部附近。纵向剪力墙宜布置在单元的中间区段。伸缩缝,沉降缝两侧不宜设置剪力墙。为避免影响建筑使用功能,剪力墙应均匀布置在建筑物的周边附近,楼梯间,电梯间平面形状变化及恒载比较大的部位,剪力墙应尽量采用L形,T形或[形,避免产生较多的单片剪力墙,同时应避免剪力墙两侧均有大洞口,否则无法保证楼盖与剪力墙的剪力传递,类似楼梯间等洞口两侧均应设剪力墙。抗震设计有边框剪力墙的框梁和端柱对剪力墙起约束作用,即使剪力墙破坏,周边框架仍能承受竖向荷载且具有一定抗侧能力。楼层处设置的横梁能控制剪力墙斜裂缝的延伸,因此边框柱应有足够的截面,以承受剪力墙通裂时对边框端柱产生的附加剪力。边框柱与墙形成整体,属于墙的延伸部分。框架—剪力墙结构中剪力墙是结构主要受力构件,承受著绝大部分侧力和地震作用,因此在构造上要保证其承载力和延性
4结束语
综上所述,在高层建筑框架—剪力墙结构设计中应把握主要因素,并同时考虑计算参数的取值及连梁,底部加强层的设计,着眼于概念设计,包络设计,才能使框架剪力墙结构设计得更合理,更好的发挥其应有的作用。
参考文献:
[1]朱炳寅高层建筑混凝土结构技术规程应用与分析北京:中国建筑工业出版社2012.8
[2]王文栋混凝土结构构造手册中国建筑工业出版社2013