鋼筋混凝土剪力牆結構設計與案例分析

2022-05-18 01:30:59 字數 3902 閱讀 3561

【摘要】

剪力牆是現代高層建築中一項重要建築內容,框架剪力牆的尺寸大小必須符合建築規定.原則是尺寸較大但厚度必須較小,幾何特徵應該呈板狀,受力接近於柱形。在剪力牆結構中牆是平面構件.其承受力沿著平面作用的水平剪力和彎矩外,還必須考慮到豎向壓力。在彎矩和軸力及剪力的共同作用下進行作業,其受力水平作用下可以看成了底部嵌固於基礎上的懸臂深梁。

在實際工程中剪力牆分為整體牆和聯肢牆,整體牆就比方如一般房屋建築的山牆或者魚骨式結構片牆和小開洞牆。當剪力牆開洞過大時便形成寬梁、寬柱所組成的短牆肢,構件形成的兩端帶有剛域的變截面桿件在內力作用下許多牆肢將出現反彎點,因此,計算和構造應該按照近似框架結構來考慮。

關鍵詞【關鍵詞】:剪力牆; 抗震力;抗側力;構築設計;牆體;

一、建築框架剪力牆數量設計

框架剪力牆結構,通過在建築物框架結構中布置一定數量的剪力牆,從而構成具有靈活自由度的使用空間,簡稱框剪結構。這種結構不僅能滿足不同建築的功能要求,而且由於其布置了足夠數量的剪力牆,所以在保證建築物整體的剛度上相當可靠。在如今的工程實踐中,對於框架剪力牆結構剪力牆數量的確定往往是整個建築工程中的乙個十分重要的重點,因為在這個層面上出現差錯很可能就會導致重大工程事故的發生。

如今的工程實踐中對於框架剪力牆設計數量上的確定主要從以下幾點來考慮:規範要求;抗震因素;幾何構造因素等。

1.規範要求。在獨立結構單元內,剪力牆要求能充分發揮框剪結構的特性,剪力牆在結構底部需要對**傾覆力矩值有一定程度的承擔能力。

在框架抗震牆結構,任意一層框架部分的**牆,其側向剛度延豎向分布時必須做到基本均勻,其**剪力不應小於某個數值。根據《抗震規範》,剪力牆的布置不宜過分集中,每個剪力牆承受的水平力需要有一定的限定,而在其結構單元兩個主軸方向上,通過**力計算出的結構彈性階段層間位移角,應不大於1/800。

2.抗震因素。剪力牆的設計目的是為抗震準備的,因此,在實際工程操作中,必須將抗震因素考慮進來。

現今工程中一般會考慮到的抗震因素有:抗震設防烈度;震中距;場地類別等。在抗震牆的設計布置中,需要對設防烈度有乙個綜合考慮,一般是烈度增高一度,抗震牆就要增加一倍多的數量。

震中距的考慮是個比較難確定的問題,往往只能根據經驗公式來確定。一般是近**,水平作用小,抗震牆數量就少;遠**,水平作用大,抗震牆數量就多。建築物的抗震程度大小還可場地類別有緊密的關係。

在框剪結構的設計中,需要根據場地的具體特性做綜合的考慮,硬質場地,**反應較弱,抗震牆數量少;軟質場地,**反應強,抗震牆數量多。

3.幾何構造因素。在框剪結構的設計布置中,剪力牆的布置往往要受到實際幾何構造因素的限制。

具體而言,剪力牆的布置要受到:剪截面要求;框架梁柱節點剪承載力要求;柱軸壓比限制要求;框架梁所能承受的最大彎矩;剛重比要求;剪重比以及結構自振週期要求;框架樓層剪力要求等。

二、剪力牆位置的布置

剪力牆的布置問題是工程實踐中的重要問題。布置的好壞直接影響到整幢建築物的剛度,因此在框剪結構布置時,一般都是按照「均勻、對稱、分散、周邊」的原則進行剪力牆的布置。剪力牆應對稱地布置在建築物的周邊形狀變化及恆載較大的部位,單片牆的剛度宜接近,縱向剪力牆宜布置在結構單元的中間區段內,宜在造成樓層連續開洞,如樓梯間、豎井等洞邊設定剪力牆,剪力牆間距不宜過大。

框剪結構中,在進行剪力牆的布置設計時,宜設計成周邊有粱柱或暗梁柱的形式。

剪力牆應在滿足建築使用要求的前提下,沿建築物的結構主要軸線,盡可能地規則地進行對稱布置,減少偏心,減弱扭轉效應。同時在布置時還應盡量避免出現獨立小牆肢,謹慎採用短肢剪力牆結構,且單片剪力牆的剛度不能過大,而框剪結構的整體剛度則不宜過大。在工程實際設計中,對牆肢軸壓比等都有十分嚴格的限制,獨立小牆不允許出現,若萬一出現,則必須通過合併洞口等方法進行消除。

在實際工程設計中,短肢剪力牆的應用雖有利於建築的靈活布置、可減輕結構自重,但是其抗震性較差,不適宜**區採用,因此對於這種結構布置需要進行謹慎的考慮和驗證才可採用。而對於剪力牆的構造設計,其中單片剪力牆的剛度必須保持在一定的程度上,不能過大。因為剪力牆要求具有足夠的延展性,可避免脆性的剪下破壞。

單片剪力牆若是剛度過大,一旦破壞就會出現嚴重後果,因此在進行單片剪力牆的設計布置時,需對其的剛度進行適當限制。在框剪結構中,一般而言,若剪力牆剛度很大,其對材料的消耗將增多,造成成本公升高,且在**力過大時,會導致部分牆肢等結構上的問題,從而造成截面設計困難。一般在剪力牆剛度的控制中,使其剛度能滿足位移限值的要求即可。

這樣不僅在結構設計上能更加合理,而且也能實現建築材料的經濟節約。

三:框架剪力牆的構造設計內容

1.很多高層建築都是在工程中運用剪力牆,框架牆結構中就高層而言,在實際的工程中所用的最多,抗震牆必須有足夠的相關數量,滿足層之間的位移和限值,它的位置相對下靈活。對抗震牆適合於連續的布置、全長的貫通。

設計中應該避免其牆肢的長度的突變以和洞口的上下對齊。與此同時洞邊的距柱內側都應不小於300mm,保證柱中作為邊緣的構件作用和相關約束邊緣構件其長度。

2.通過雙向的抗側力結構形式就是使縱橫的牆相連。剪力牆的雙向抗側能力都是通過測定後得出的,從而使彼此成有緣的剪力牆。在一 、二級的抗震框架剪力牆中,就連梁跨高的比都不宜大於5,而且其中高度都不小於400mm。

在柱中線與梁和牆的中線都不宜大於其柱寬的1/4,我們以減少其中**作用,對柱的相關扭轉效應。都可以採取一些加強柱內配箍率等方法來填充彌補。在剪力牆的區域裡設計有關圖形是建築的重點,剪框架的剪力牆中的結構底部都是加強區設計範圍內,都應該不能小於200mm,並且不小於其層高的1門6,剩下其他部位都應不小於160mm,並且不小於其層高的1/20.在框架剪力牆的結構牆的周圍都應設定梁、暗梁端柱所組成的邊框。

在剪力牆中的水平分布就能夠起抗剪的作用,在這種設計當中當建築物較高、較長都為框剪結構的時候,配筋都應該適當的增加,特別是梁部位、溫度 、剛度的變化等相關敏感部位都要適當的增加,在這時我們還應該考慮牆的豎向所用鋼筋,因為它是主要起抗彎的作用,在一些多層剪力牆的構造和配筋時所取取的配筋率,一般不會扣除約束的邊緣構件或者構件的邊緣構件鋼筋。

四、框架剪力牆構造的設計注意事項

部分框架支的有關設計是針對於抗震牆的結構和它部分框支的抗震牆結構,如果內縱牆比較長,連梁的相對跨高比較小,其剛度很那大,那麼牆的有關整體性較好的在水平**的作用下,牆剪下面變形比較大.在牆肢的破壞範圍內的高度都可能超過相關底部加強的部位高度,所以將長牆一一分成牆段.從而使牆的相對高寬比要大於2,這樣可以使牆段由牆肢和連梁結合構成。

1、我們的目的是想設定兩個零度和承載力較小的跨高比平均不小六的連粱,同時可以防止**時的破壞力先破壞連梁,這樣的牆段就能成為抗側力的單元.而且牆段都以彎曲的變形為主。

2、在抗震端的相關設計。抗震端的設計和相關部分框支牆結構或牆肢截面的長度沿高度都不宜有太比較大的出入和變化.在二級的抗震牆中,相關底部加強區都以牆體洞口較大為好,不要有錯洞布置的剪力牆。

3、框支層的相關設計。大部分的框支抗震牆結構都在**作用時可能將其中變形集中在內部框支層上.同時可以加固框支層讓其牢固。在一般的規範規定內是框支層有關側向的剛度都不應小於在上一層的非框形支層側向的剛度為50%。

4、框支牆的水平**剪力。框支牆主要由落地剪力牆來承擔,可以保證樓板中有足夠大的內部平面內剛度等相關傳遞水平的力。同時落地牆也是最大水平間距都不宜大於24m。

5、牆的豎向鋼筋的設計。框架剪力牆尤其是高層的工程設計裡,在豎向鋼筋主要起到的抗彎作用。高層建築都與底層不同,目前有一些多層低高層的剪力牆中多為構造配筋.但是用配筋時在其中取的配筋率不同,有的人扣除了約束的邊緣構件或者有關構造的邊緣構件鋼筋,在高層建築中剪力牆設計是不能這麼做的。

五、剪力牆要設定有關合理檢驗

在國家檢驗機關中,剪力牆在水平位移中滿足建築高層規程的相關要求,這是合理設計時必需條件之一,但這不代表充分條件。通過檢驗的建築才能有效的給客戶帶來保證,同時在合理的設計中,水平位移都應滿足最基本限值,但是在水平位移中的限值滿足,就不一定是很合理的結構,所以還要考慮到週期,在**力的大小等其他綜合條件。國家規定的抗震係數必須達標,在抗震設計時,在**力的大小都和剛度有著直接聯絡。

同時抗側的剛度小,其結構設計也並不見得很合理,都是由於**力其實也小,位移多少也有可能在必要限值範圍內,我們並不能認為這結構設計的就合理.所以在滿足其中的側移條件外,更應該綜合其他要素。

6、結論

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