剪力牆結構設計原則

2022-09-13 14:30:04 字數 4077 閱讀 8884

1 剪力牆布置原則

(1)剪力牆的位置:

1)遵循均勻、分散、對稱和周邊的原則。

2)剪力牆應沿房屋縱橫兩個方向布置。

3)剪力牆宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恆荷載較大處以及兩端樓(電)梯處,在結構中部儘量減少剪力牆的布置量。

4)在平面布置上盡可能均勻、對稱,以減小結構扭轉。不能對稱時,應使結構的剛度中心和質量中心接近。

5)沿高度均勻變化;在豎向布置上應貫通房屋全高,使結構上下剛度連續、均勻。

6)多均勻長牆(增加抗側剛度和減少剪力牆數和混凝土用量),少短牆(抗震性差);可布置成單片形(不少於三道,長度不超過8m)、l形、t形、工字形、十字形或筒形最佳,h/l≥2, 少複雜形狀轉折。

7)洞口布置在截面中部,避免布置在剪力牆端部或柱邊。

(2)剪力牆的間距:

為了保證樓(屋)蓋的側向剛度,避免水平荷載作用下樓蓋平面內彎曲變形,應控制剪力牆的最大間距。

(3)剪力牆的厚度:

剪力牆厚度取值由以下因素確定:

1) 通過結構分析,在滿足最大層間位移、週期比、位移比的各項指標確定每層剪力牆的厚度;

2) 不同抗震等級的軸壓比的限制;

3) 構造性及穩定性要求(而穩定性一般會滿足);

對於普通的住宅建築在 7度或 8度地區, 牆厚大多情況下是按穩定性和構造要求所控制的;

首先剪力牆厚度應滿足《高規》7.2.1條 7.7.2條規定(其實是高厚比要求),當不能滿足上面幾條的時候應按 《高規 》附錄d 計算牆體的穩定 ,從大量工程例項看 ,

按 《高規 》附錄d 計算的牆厚比《高規》7.2.1條 7.7.2條規定的小得多。故穩定性一般會滿足;此時剪力牆牆厚主要由構造與施工要求控制。

建築物高度在百公尺以下時剪力牆厚度一般取200~300mm

(3)剪力牆的牆肢長度:

剪力牆牆肢長度不能太短,否則就短肢(4-8倍),不能太長(大於8 m),受彎後產生的裂縫寬度會較大,牆體的配筋容易拉斷。

故我們控制剪力牆的牆肢長度大於厚度的8倍一點點,比如200牆;取1650牆肢長度,300牆取2450牆肢長度就行,但整個剪力牆的牆肢長度一般不要超過4m,當牆的長度很長時,可通過開設洞口將長牆分成兩段長度較小的牆段。用以分割牆段的洞口上可設定約束彎矩較小的弱連梁(其跨高比一般宜大於6)。

剪力牆翼緣的尺寸要求:牆肢旁邊為門垛時,門垛與牆肢合為整體。門窗邊離牆肢距離較近時(<200mm),牆肢作適當加長,做至門窗邊。牆肢翼緣尺寸宜≥500mm。

(短肢剪力牆定義詳高規7.1.8)

(4)剪力牆的數量:

與結構體型、高度等有關。從抗震性考慮,增加剪力牆數量,雖然結構抗側力的能力提

高 ,同時結構所承受的**力也加大 , 材料用量增大,二者不一定是成正比。因此,可儘量減少剪力牆的布置量及結構自重,只需滿足側向變形的限值即可,剪力牆軸壓比基本接近。

一般剪力牆承受的第一振型底部**傾覆力矩不宜小於結構總底部**傾覆力矩的50%。當不能判斷時,可控制第一振型下一般剪力牆底部**剪力不應小於總剪力的50%。

2 梁板布置原則

(1)對高層住宅, 荷載一般不大, 樓板絕大多數均為構造配筋, 板厚就決定了樓板用鋼量的大小, 所以樓板厚度一般按撓度、 裂縫及板內裝置穿管的最低要求取值,不必過厚。

客廳、臥室、廚房、衛生間:lo(短跨)≤2.9m,h=90mm;lo=2.

9~3.9m,h=100mm;lo=4.0~4.

4m,h=110㎜;lo=4.5~4.8m,h=120㎜;lo=4.

9~5.2m,h=130㎜

陽台: h=90

屋面板:h≥120㎜, 屋面板負筋拉通筋應優先用φ10@200或φ10@180(hrb335),板麵通長鋼筋不足時,板支座處另設計附加鋼筋,施工圖中應註明貫通鋼筋與附加支座鋼筋應間隔錯開布置;

(2)樓層梁布置時, 應保證梁具有簡單明確的傳力路徑, 避免多重次梁、 多次傳力的情況。剪力牆結構中的梁經濟跨度一般在 3.0~ 5.0m 之間;

(3)若非剛度及連線一字形牆的需要, 不宜設定高連梁;

(4)建築的洞口頂可設定後澆過梁, 再砌梁上填充牆;

(5)較小跨度( 3.6m 以內)的板上有隔牆或開有洞口時, 牆位置或洞口邊可不設定梁, 可在板內設定加強筋的方式予以解決.

(6)梁截面一般按如下規定取:

外牆梁:200(250)×600

內牆框梁:200(250)×400~600

內牆小梁:200×300~400

陽台挑樑和邊梁:200×400(受力較大處,不影響立面處可加大)

100厚小隔牆下樑:150×300~350

3 剪力牆結構分析流程

(1)試算分析

以乙個標準層為基準,建立乙個初步的結構模型, 根據層數及層高進行簡單組裝,不考慮**作用及配筋情況下(計算速度快)求出各樓層牆肢軸壓比, 以

符合「剪力牆軸壓比基本接近」的要求; 比較計算軸壓比及規範規定的軸壓比限值, 調整牆肢的長度、 寬度及混凝土強度等級, 並對模型進行修改, 此次修改將形成多個標準層,, 分析計算結果中的週期比、 位移比、 層間位移角等結構整

體計算指標是否滿足規範要求。

(2)計算文字檢視

(1)位移比(高規3.4.5)。位移比是在剛性樓板假定下計算的;ratio-(x),ratio-(y): 最大位移與層平均位移的比值

ratio-dx,ratio-dy : 最大層間位移與平均層間位移的比值

(2)層間最大位移與層高之比(層間位移角)(高規3.7.3)。是在剛性樓板假定下計算的;max-dx/h, max-dy/h.

(3)週期比(高規3.4.5)。建議在剛性樓板假定下計算的;若不滿足,可增加結構周邊剛度,降低結構中部的剛度。

振型號週期轉角平動係數 (x+y) 扭轉係數

1 1.8428 2.36 0.97 ( 0.97+0.00 ) 0.03

2 1.5300 97.00 0.82 ( 0.01+0.81 ) 0.18

(4)層間剛度比(抗規3.4.3高規3.5.2 )。ratx1,raty1 : x,y 方向本層塔側移剛度與上一層相應塔側移剛度70%的比值

或上三層平均側移剛度80%的比值中之較小者

(5)層間受剪承載力比(高規3.5.3 )。x方向最小樓層抗剪承載力之比: 0.53 層號: 2 塔號: 1

y方向最小樓層抗剪承載力之比: 0.69 層號: 2 塔號: 1

(6)剪重比(抗規5.2.5);

抗震規範(5.2.5)條要求的x向樓層最小剪重比 = 0.80%

x 方向的有效質量係數: 99.50%

(7)剛重比(高規5.4.1 )

通過剛重比控制滿足高層建築穩定性要求;若不滿足,通常調整結構的高寬比。

(8)規定水平力框架柱及短肢牆**傾覆力矩百分比(抗規)。在後處理文字「框架柱傾覆彎矩及調整係數」中檢視。

(3)計算調整

若層間位移角不滿足規範要求, 可採取以下措施: 檢視位移檔案以確定哪些樓層位移角超限, 一般情況是結構中上部樓層, 若超限不多, 可通過提高剪力牆變

厚度位置加以解決, 否則需增加剪力牆的布置量或關鍵連梁的高度。

若週期比、 位移比不滿足規範要求, 可採取以下措施: 1) 將結構周邊程式定義為連梁的梁改為框架梁或增加連梁高度, 以增加結構外圍剛度; 2) 減少結構中部剪力牆布置量及降低連梁高度以增大結構的平動週期而間接改善週期比、 位移比;

若層間位移角較規範限值富餘較多, 應適當調整梁布置及減小梁截面, 將部分連線複雜的梁改為鉸接梁(通過特殊構件定義), 以降低梁剛度, 從而減小**作用, 降低成本。

4 計算中若干問題的處理

(1)連梁超筋: 計算分析中, 個別連梁超筋經常出現。方法一:

對超筋連梁, 加高連梁尺寸;方法二:若方法一收效不大,應擴大洞口寬度或減小梁截面, 增大連梁的跨高比, 減小該片聯肢牆剛度, 轉移其承擔的部分**力, 從而降低連梁內力達到不超筋的目的; 對調整確有困難的梁,若有其他可靠水平力傳遞路徑也可以通過降低梁的彎剪剛度而不減小梁截面的方法進行調整(通過特殊構件定義)。

(1)框-剪結構進行剪力調整的目的, 是讓作為第二道防線的框架有足夠的安全儲備, 對僅有少量柱的剪力牆結構, 柱起不到第二道防線的作用, 可以不做剪

力調整(在調整係數中,將0.2v0的調整起始和終止層均填0), 一般認為框架柱承擔傾覆力矩比不到 15%的可不進行調整。

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