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正文
2018-12-12 13:06:31 | 分类:设计开发| 标签:结构专业

1 前言

  剪力墙结构是利用钢筋混凝土墙体作为建筑物的竖向承载体系,并用它抵抗水平力的一种结构体系。由于其良好的整体性和抗震性能,可以建造较高的建筑物,特别适合于高层居住建筑。其侧向刚度大,整体性好,用钢量较省,其缺点是自重大、建筑内部平面布置的灵活性受到限制。

  剪力墙布置不仅要满足结构刚度、结构延性等要求,还要满足建筑空间的要求。在高层剪力墙结构中,剪力墙的数量既不能过多,也不能过少。墙体数量过少,结构的变形过大,非结构构件的损坏比较严重,平面内楼板刚度无限大的假定也会不满足。反之,如果剪力墙的数量太多,会使结构的刚度和重量都增大,不仅材料用量增加,而且地震力也增大,所以剪力墙的数量应合理确定。剪力墙结构布置则应根据工程的建筑使用功能及综合经济技术指标等多种因素来确定。本文简明的归结了剪力墙布置的几个基本原则。

  2 剪力墙平面布置的基本原则

  2.1剪力墙布置应均匀、分散、对称和周边的原则。均匀:在地震力作用下,刚度大的墙肢会承担更多的地震力,刚度均匀有利于整体受力;分散:过度集中的墙体布置不易达到多道设防的性能指标,还要避免单片剪力墙底部承担的水平力超过结构底部总水平剪力的40%;对称和周边:可以增加抗倾覆能力,以减小结构扭转。

  剪力墙宜均匀布置在建筑物的周边附近、楼梯间、楼电梯间处、平面形状变化及恒载较大的部位,应使结构的刚度中心和质量中心接近。平面形状凸凹较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙,增加结构整体刚度。

  2.2剪力墙结构中全部竖向力和水平力都由剪力墙承受,剪力墙的布置应使建筑物具有良好的空间工作性能,所以一般应沿建筑物的主要轴线纵横两个方向布置,特别是在抗震结构中,应避免仅单向有墙的结构布置形式,并宜使两个方向抗侧刚度接近,即两个方向的自振周期宜相近。纵、横剪力墙宜组成L形、T形和槽形、工字形、十字形或筒形等刚度较大的截面,尽量少出现一字形。

  2.3 长墙应通过设置结构洞分成联肢墙以改善结构整体刚度并使刚度合理分布。较长的剪力墙宜开设洞口,将其分为均匀的若干墙段,墙段之间宜采用弱梁连接,每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2,墙长较小时,容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,受弯产生的裂缝宽度较小,墙体配筋能够充分的发挥作用,从而可避免脆性破坏的剪切破坏。因此墙肢截面高度不宜大于8 m。

  2.4洞口布置在剪力墙的截面中部,避免布置在剪力墙端部或柱边。以防洞口与墙边,洞口与洞口之间形成小墙肢,因为小墙肢剪力墙不能将剪力墙抗剪的优势发挥出来,且会增加含钢量,经济指标不理想。

  3 剪力墙竖向布置的基本原则

  3.1 剪力墙应尽量拉通对直,以增强抗震能力。门窗洞口上下各层对齐,形成明确的墙肢和连梁,使受力明确,有良好的抗震性能。在剪力墙结构中,应尽量避免出现错洞剪力墙和叠合错洞墙。叠合错洞墙的特点是洞口错开距离很小,甚至叠合,不仅墙肢不规则,而且还在洞口之间形成薄弱部位,对抗震尤为不利。

  3.2剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高,使结构上下刚度连续、均匀。剪力墙沿竖向改变时,允许沿高度改变墙厚和混凝土等级,或减少部分墙肢,使抗侧刚度逐渐减小,避免各层刚度突变,造成应力集中。楼层的侧向刚度不宜小于相邻上一层的70%和其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。

  4 剪力墙间距和数量的布置原则

  4.1剪力墙间距的布置原则

  住宅建筑的常见开间为3~4米,剪力墙布置可以结合开间情况布置,一般墙体布置按按承重情况可分为小开间横墙承重和大开间横墙承重两种方案。

  第一种方案为每个开间布置,墙间距一般为3~4米,形成小开间横墙承重,第二种方案为隔开间布置,墙间距一般为6~8米,形成大开间横墙承重。

  方案一适用于结构层数较高的建筑,如房间规整的高层公寓,可以控制结构整体变形,但结构刚度较大,自重大,含钢量高,造价较高。

  方案二适用于一般住宅及底部为商业,上部为住宅的结构形式,钢筋砼墙体数量的减少,不仅有利于建筑的灵活布置,增大使用面积,方便用户,而且钢筋及砼用量减少,省材料,自重轻,降低结构造价。但为了保证楼、屋盖的侧向刚度,能保证楼、屋盖有效地传递地震剪力给剪力墙,避免水平荷载作用下楼盖平面内弯曲变形应控制剪力墙的最大间距。

  4.2剪力墙数量的布置原则

  剪力墙的数量一般与结构体型、高度等有关。从抗震性考虑,在一定范围内数量越多越好,但从经济性考虑,数量太多会使结构刚度和自重很大,地震力和材料用量增大,造价提高。因此,剪力墙的数量应适宜,只需满足侧向变形的限值即可。

  根据工程设计经验,在7度(0.15)区Ⅱ类场地,20层左右的高层剪力墙结构布墙率(本层剪力墙的面积与本层总建筑面积之比)在5%左右为宜,可同时满足规范要求和经济性指标。

  5 剪力墙布置的细节问题

  5.1 高层建筑不应采用全部为短肢剪力墙的结构形式,B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高层建筑,不宜布置短肢剪力墙。当结构体系属短肢剪力墙结构时,按《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.2条规定,对实际设计影响较大的有墙厚的限制、轴压比限值降低、剪力设计值提高及配筋率的提高的加强措施,实际设计时,宜尽量避免采用短肢剪力墙结构体系,以获得较优的经济指标。在短肢剪力墙较多时,应连接成筒体或一般剪力墙(墙肢截面的高厚比大于8),以形成共同抵抗水平力的剪力墙结构。当不可避免要布置短肢墙时,应尽可能设置翼缘。

  5.2控制剪力墙平面外弯矩,应采取增加与沿梁轴线方向的垂直墙肢,或增加壁柱、柱等方式,来减少梁端部弯矩对墙的不利影响。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接,减小墙肢平面外弯矩。另外剪力墙两侧楼板不宜同时开大洞以保证墙体的侧向稳定。

  5.3不宜将楼面主梁直接支承在剪力墙之间的连梁上。一方面连梁刚度较弱,支撑在连梁上的主梁端部约束达不到要求,连梁没有抗扭刚度去抵抗平面外弯矩;另一方面连梁跨高比小,以剪切变形为主,支撑主梁会进一步加大连梁本身的剪切内力,容易出现裂缝,在地震力作用下连梁的脆性破坏会导致主梁随之破坏,因此应尽量避免,否则,在结构计算中,可以在SATWE特殊构件定义中将梁端定义为铰接,并应采取可靠的构造加强措施。

  6 结论

  总之,在高层剪力墙结构中,剪力墙的数量、间距、结构平面及竖向布置应根据具体工程的建筑使用功能、综合经济技术指标等诸多因素加以确定,并对工程进行优化设计,墙体配筋率适宜,使结构设计既符合现行规范要求,又达到经济指标合理适用。

剪力墙结构的布置原则

1、尽量在角部布置剪力墙。

2、核心筒,竖向交通处布置剪力墙。

3、在离刚心最远处要特别加强。

4、墙体尽量布置成L, T等简单形式,不要过于复杂,同时剪力墙的翼墙长度尽量大于等于翼墙厚度的3倍,以减少约束边缘构件的长度及配筋。

5、尽量减少短肢剪力墙的出现,当短肢剪力墙承受的倾覆力矩超过 30%时,即为具有较多短肢剪力墙的结构,此种结构短肢墙承受的倾覆力矩不宜超过 50%

6、墙长度不宜大于 8米,避免受弯后产生大裂缝及拉断钢筋。

7、避免刚度突变,比如出屋面电梯间要适当加强,减小鞭稍效应。

《浙江省工程建设施工图设计文件审查要点》


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