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【摘 要】 经济的快速发展和科技的进步,在高层建筑的建设过程中各种结构体系都得到了不同的应用。其中高层建筑中应用最为广泛的就属框架—剪力墙结构。框架—剪力墙结构在高层建筑的应用关键就是对其进行合理的设计和布局,这也是业界现在研究的热点。高层建筑的效益在很大程度上都受剪力墙设置的影响,最为重要的是高层建筑的抗震能力也受剪力墙的影响。
【关键词】 框架剪力墙;抗震;应用
引言:
现代社会,随着经济的快速发展和人民生活水平的提高,物价也不断地上涨,其中最为引人注意的就是房价的上涨。人们对自己的住房要求随着自己的生活水平的提高而提高,为了建设出更加符合人们要求的住房,开发商和建筑者在建筑上投入了很多的精力和财力。框架—剪力墙结构是建筑方面的一个突出的成就。
一、高层—框架剪力墙结构的来源
框架—剪力墙结构又被称为框一剪结构,从其名称的字面意义上可以看出这种结构是由两部分组成,分别是框架结构和剪力墙,这个结构还在不断地完善中。在应用中不断地改善两者的不足之处,另外吸取两者的优点,使得框一剪结构的抗震能力不断增强,使用这种结构的建筑能够抗击百分之八十的水平地震。
二、框—剪的设计思想
由于现在人们对建筑质量的要求越来越高,在建筑的过程中把框架结构和剪力墙有机的结合和统一,从而形成抗震能力更强的体系结构,简而言之就是在主轴位置设置剪力墙,并且两个剪力墙必须堆积而成。
三、框—剪的设计特点
3.1变形协调。框架和剪力墙是两种不同的建筑结构,所以两者在抗击侧能力方面也是不同的,因此在两者构成一个统一的结构时就要考虑它们的特点和性质,寻找一个比较中和的位置来平衡受力。在水平受力的情况下,两者一同抵抗受力,随着建筑的增高,建筑的水平位移也会增加,当楼层的高度上升到一定高度时,两者会一同发生变形,也就是说起变形协调会变得统一。因此,框架和剪力墙在高层建筑中两者的变形会发生统一。在一个建筑中,靠近低层的楼层的剪力墙发生的位移比较小,框架随着它发生变化,总体来说是剪力墙承担了水平力。在靠近高层的楼层中,剪力墙发生的位移就比较大,剪力墙是随着框架而变形的。
3.2受力状态。框—剪结构在同一楼层中,因为在楼层的上部框架所受的力和其在水平方向上所受的力是同一方向的,因此框架顶部的水平力是不断变大的,而楼层下部和顶部就正好相反了,楼层下部因为两面产生的压力和水平的受力方向相反,使框架下部的水平剪力走不断减少的趋势。总的来说,框架在上下和左右位置上都受力均衡。在这样的情况下,建筑产生的剪力就会减小,因此框架的顶部产生的剪力就会变大。
3.3框—剪设计的设计指标。现代社会的很多建筑都注入了新的设计元素,人们对于建筑的认识也已经突破传统,并且逐步形成新的建筑观念,其中框—剪结构就是一种新的形式,当然框—剪的结构指标就是其墙的长度是其厚度的5~8倍。
四、高层框剪结构抗震设计的技术要点
4.1提高剪力墙的抗震能力
(1)在对剪力墙进行设置时,通过在剪力墙的四周加上梁柱可以构成边框剪力墙。这样做的主要目的是防止剪力墙在出现裂痕时出现恶化,向周围的结构蔓延。并且边框有增加承压能力的作用,可以抵抗来自其他的结构的剪力。
(2)适当的肢墙结构。一般的肢墙的面积比较大,这里是通过减少肢墙的大小,使用一些结构形式来将肢墙结构进行完善,例如多肢墙和双肢墙结构,能够有效地控制裂缝和一些洞口。另外,这种结构能够使建筑的刚度降低,加强建筑的抗震能力。
4.2改善框架的抗震能力
(1)强化框架的角柱。角柱的作用就是对框架进行连接,所以框架的抗震能力的提升需要角柱的抗震能力的提升。
(2)外围框架的设计要使用的剪力墙材质与其他框架不同,其使用的是钢筋混凝土材质,因为钢筋混凝土可以有效防止剪力之后的情况发生,一方面能够增加框架的承压和抗震能力,另一方面可以减少水平的位移。这样做也有一定的缺点,主要体现在其延展性比较差,如果墙面上有十字形的开口,那么这个墙面就会有一些薄弱的结构产生,这样墙面的耗能就会增加。
(3)框架—剪力墙中加入一些构件,这些构件在结构中充当的是耗能角色。具体的建筑材质有钢纤维混凝土,用来制造一些折曲的支撑构件。一些偏心支撑构件使用的是钢杆来构成。如果发生强烈的地震,这些杆件可以通过屈服以及形变的方式消耗地震产生的能量,同时当这些杆件由于形变而失去作用以后,整个建筑的稳定系数会发生变化,从而导致建筑自振周期的变化,在一定程度上降低地震带来的共振效应。
4.3改善整体抗震能力
(1)设计中采用机构控制达成总体屈服效果。在框架—剪力墙结构的设计中加入一些额外的机构控制可以使整个结构变得更加安全可靠。例如在一些位置加入塑性铰,主要是为了实现对位移量的控制,因为这个机构可以在建筑受到震动时进行震动分担。所以在水平方向加入必要的构建可以减小水平方向的作用力。同样,竖向方向也是如此。
(2)平衡结构刚度和承载能力。框架—剪力墙结构中剪力墙的主要作用是提高结构的结实度,这就意味着如果剪力墙的数量增加,整个建筑的结实度也会增加。但是剪力墙不能一味地增加,因为结实度增加意味刚度增加,这就会使结构的自振周期变小,总体水平地震作用加大。结构的自振综合考察各方面的因素,将一些必要的建筑因素考虑进去这样才能确定剪力墙的能力减小,这对建筑的韧性提出了不小的挑战。所以,在实际的建筑设计中,要的具体设计方案,并且增加建筑的安全性。
(3)刚度与延性的和谐统一。框架—剪力墙结构在很多地方与其他的建筑结构不同,这主要是因为框架和剪力墙存在着不同性。这些不同之处在一定程度上给框架—剪力墙结构在建筑中的有效作用的发挥添加了阻礙。因为框架—剪力墙结构的作用不能按照理论而进行发挥,所以这个结构的抗震性能的发挥提出了一定的难题。因此,在该结构的设计过程中,应该将各个结构部件协调组合起来,使其刚度、延性系数以及弹性限度值达到和谐统一的状态,以确保高层建筑的抗震需求。
五、结语
框架—剪力墙在现在的建筑建设过程中的应用越来越广泛了,其主要的原因就是这种结构在功能上有很大的互补的特点。但是框架—剪力墙结构在具体的设计过程中要汲取两者的优点,这样才能最大程度地提高建筑的抗震性能,设计的重要方面就是如何把握剪力墙的设计。所以,在设计和应用的过程中,要遵守建筑中的原则,以此来对框架—剪力墙中的使用形势进行安排,并且进一步提高高层建筑的抗震和抗压能力。
参考文献:
[1]张瑞文.框架-剪力墙高层建筑结构优化设计研究[J].山西建筑,2010,36(1):78-79.
[2]王艳军.高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑,2010,36(5):73-74.
[3]王传甲,胡守营,陈志强,等.某高层框架剪力墙结构抗震优化设计及验证[J].工程抗震与加固改造,2008,30(3):46-49,57.
【关键词】 框架剪力墙;抗震;应用
引言:
现代社会,随着经济的快速发展和人民生活水平的提高,物价也不断地上涨,其中最为引人注意的就是房价的上涨。人们对自己的住房要求随着自己的生活水平的提高而提高,为了建设出更加符合人们要求的住房,开发商和建筑者在建筑上投入了很多的精力和财力。框架—剪力墙结构是建筑方面的一个突出的成就。
一、高层—框架剪力墙结构的来源
框架—剪力墙结构又被称为框一剪结构,从其名称的字面意义上可以看出这种结构是由两部分组成,分别是框架结构和剪力墙,这个结构还在不断地完善中。在应用中不断地改善两者的不足之处,另外吸取两者的优点,使得框一剪结构的抗震能力不断增强,使用这种结构的建筑能够抗击百分之八十的水平地震。
二、框—剪的设计思想
由于现在人们对建筑质量的要求越来越高,在建筑的过程中把框架结构和剪力墙有机的结合和统一,从而形成抗震能力更强的体系结构,简而言之就是在主轴位置设置剪力墙,并且两个剪力墙必须堆积而成。
三、框—剪的设计特点
3.1变形协调。框架和剪力墙是两种不同的建筑结构,所以两者在抗击侧能力方面也是不同的,因此在两者构成一个统一的结构时就要考虑它们的特点和性质,寻找一个比较中和的位置来平衡受力。在水平受力的情况下,两者一同抵抗受力,随着建筑的增高,建筑的水平位移也会增加,当楼层的高度上升到一定高度时,两者会一同发生变形,也就是说起变形协调会变得统一。因此,框架和剪力墙在高层建筑中两者的变形会发生统一。在一个建筑中,靠近低层的楼层的剪力墙发生的位移比较小,框架随着它发生变化,总体来说是剪力墙承担了水平力。在靠近高层的楼层中,剪力墙发生的位移就比较大,剪力墙是随着框架而变形的。
3.2受力状态。框—剪结构在同一楼层中,因为在楼层的上部框架所受的力和其在水平方向上所受的力是同一方向的,因此框架顶部的水平力是不断变大的,而楼层下部和顶部就正好相反了,楼层下部因为两面产生的压力和水平的受力方向相反,使框架下部的水平剪力走不断减少的趋势。总的来说,框架在上下和左右位置上都受力均衡。在这样的情况下,建筑产生的剪力就会减小,因此框架的顶部产生的剪力就会变大。
3.3框—剪设计的设计指标。现代社会的很多建筑都注入了新的设计元素,人们对于建筑的认识也已经突破传统,并且逐步形成新的建筑观念,其中框—剪结构就是一种新的形式,当然框—剪的结构指标就是其墙的长度是其厚度的5~8倍。
四、高层框剪结构抗震设计的技术要点
4.1提高剪力墙的抗震能力
(1)在对剪力墙进行设置时,通过在剪力墙的四周加上梁柱可以构成边框剪力墙。这样做的主要目的是防止剪力墙在出现裂痕时出现恶化,向周围的结构蔓延。并且边框有增加承压能力的作用,可以抵抗来自其他的结构的剪力。
(2)适当的肢墙结构。一般的肢墙的面积比较大,这里是通过减少肢墙的大小,使用一些结构形式来将肢墙结构进行完善,例如多肢墙和双肢墙结构,能够有效地控制裂缝和一些洞口。另外,这种结构能够使建筑的刚度降低,加强建筑的抗震能力。
4.2改善框架的抗震能力
(1)强化框架的角柱。角柱的作用就是对框架进行连接,所以框架的抗震能力的提升需要角柱的抗震能力的提升。
(2)外围框架的设计要使用的剪力墙材质与其他框架不同,其使用的是钢筋混凝土材质,因为钢筋混凝土可以有效防止剪力之后的情况发生,一方面能够增加框架的承压和抗震能力,另一方面可以减少水平的位移。这样做也有一定的缺点,主要体现在其延展性比较差,如果墙面上有十字形的开口,那么这个墙面就会有一些薄弱的结构产生,这样墙面的耗能就会增加。
(3)框架—剪力墙中加入一些构件,这些构件在结构中充当的是耗能角色。具体的建筑材质有钢纤维混凝土,用来制造一些折曲的支撑构件。一些偏心支撑构件使用的是钢杆来构成。如果发生强烈的地震,这些杆件可以通过屈服以及形变的方式消耗地震产生的能量,同时当这些杆件由于形变而失去作用以后,整个建筑的稳定系数会发生变化,从而导致建筑自振周期的变化,在一定程度上降低地震带来的共振效应。
4.3改善整体抗震能力
(1)设计中采用机构控制达成总体屈服效果。在框架—剪力墙结构的设计中加入一些额外的机构控制可以使整个结构变得更加安全可靠。例如在一些位置加入塑性铰,主要是为了实现对位移量的控制,因为这个机构可以在建筑受到震动时进行震动分担。所以在水平方向加入必要的构建可以减小水平方向的作用力。同样,竖向方向也是如此。
(2)平衡结构刚度和承载能力。框架—剪力墙结构中剪力墙的主要作用是提高结构的结实度,这就意味着如果剪力墙的数量增加,整个建筑的结实度也会增加。但是剪力墙不能一味地增加,因为结实度增加意味刚度增加,这就会使结构的自振周期变小,总体水平地震作用加大。结构的自振综合考察各方面的因素,将一些必要的建筑因素考虑进去这样才能确定剪力墙的能力减小,这对建筑的韧性提出了不小的挑战。所以,在实际的建筑设计中,要的具体设计方案,并且增加建筑的安全性。
(3)刚度与延性的和谐统一。框架—剪力墙结构在很多地方与其他的建筑结构不同,这主要是因为框架和剪力墙存在着不同性。这些不同之处在一定程度上给框架—剪力墙结构在建筑中的有效作用的发挥添加了阻礙。因为框架—剪力墙结构的作用不能按照理论而进行发挥,所以这个结构的抗震性能的发挥提出了一定的难题。因此,在该结构的设计过程中,应该将各个结构部件协调组合起来,使其刚度、延性系数以及弹性限度值达到和谐统一的状态,以确保高层建筑的抗震需求。
五、结语
框架—剪力墙在现在的建筑建设过程中的应用越来越广泛了,其主要的原因就是这种结构在功能上有很大的互补的特点。但是框架—剪力墙结构在具体的设计过程中要汲取两者的优点,这样才能最大程度地提高建筑的抗震性能,设计的重要方面就是如何把握剪力墙的设计。所以,在设计和应用的过程中,要遵守建筑中的原则,以此来对框架—剪力墙中的使用形势进行安排,并且进一步提高高层建筑的抗震和抗压能力。
参考文献:
[1]张瑞文.框架-剪力墙高层建筑结构优化设计研究[J].山西建筑,2010,36(1):78-79.
[2]王艳军.高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑,2010,36(5):73-74.
[3]王传甲,胡守营,陈志强,等.某高层框架剪力墙结构抗震优化设计及验证[J].工程抗震与加固改造,2008,30(3):46-49,57.