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对建筑框架剪力墙结构设计合理配置分析
对建筑框架剪力墙结构设计合理配置分析
摘要:现代城市发展,框架式建筑逐渐成为建筑工程主导,本文结合笔者在工作中的经验论述了框架剪力墙中剪力墙的合理配置,合理地确定剪力墙的数量是关系到结构的安全和技术经济合理最为关键的问题。并结合工程案例,对框架剪力墙的相关方面设计进行了分析。
关键词:建筑工程;框架剪力墙;结构设计;箍筋配箍特征值
1 框架剪力墙中剪力墙的合理配置
根据国内外遭受到地震后展开调查所得到的数据,得到了一些经验。日本采用平均压应力-墙面积表示法来分析,其中平均压应力σ= G/(AC+ AW),G为楼层重量,AC,AW分别为框架柱及剪力墙的面积。国内根据已建的大量框架- 剪力墙结构,提出底层结构截面面积AC+AW与楼面面积Af之比及AW与楼面面积Af之比( 见表1),供设计参考(如图1)。
剪力墙设置是否合理的计算标准主要根据结构在风荷载和地震荷载作用下的位移比、位移角,地震作用下结构的振型曲线、自振周期、结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比、结构薄弱层判断及风荷载和地震作用下建筑物底部剪力和总弯矩是否在合理范围内。
2 工程案例
某建筑物总建筑面积20000m2。其中,地上部分建筑面积18880m2,共16层,带5层裙房和一层设备转换层,,地下部分建筑面积1161m2,共1层。结构体系为框架-剪力墙结构,抗震设防烈度7°,,设计地震为第二组,II类场地,,,。
在框架剪力墙设计中,剪力墙的平面布置要遵循以下几点原则:均匀、分散、对称、周边等。每片剪力墙刚度不要太大,连续尺寸不要太长,每一片墙肢的弯曲刚度适中,不会因为个别墙肢的局部破坏而影响整体的抗侧力性能。刚度愈大的墙肢吸收的荷载也愈大,所以考虑墙肢开洞来减轻墙肢的刚度集中问题。剪力墙布置在平面形状变化处,如角隅、端角,因为凹凸角部位是应力集中处,宜设置剪力墙加强。同时电梯间、楼梯间楼面开洞严重地削弱楼板刚度,所以不能保证框架与剪力墙协同工作,需要设置剪力墙来加强。平面图中3轴与A轴处建筑平面布置不允许布置剪力墙,故在4轴与A轴处布置剪力墙。同时为防止墙肢刚度过大而吸收大量的地震力而破坏,在较长的剪力墙中开设洞口,将其分成长度较为均匀的若干墙段,墙肢之间采用连梁连接,使每片剪力墙的弯曲刚度适中,不会出现个别墙的受力太集中而引起破坏。本设计中,主楼楼层面积Af为1050m2,,框架柱面积AC为14m2,AW /Af=%,(AC+AW)/Af=%,符合图1数据(如图2所示)。
图2 框架柱面积数据
设计中对扭转效应的控制采取了一些措施: ①由于主楼标准层凸出部分大于平面总宽度的30%,故将该凸出部位板厚加厚至150mm,并在计算时设为弹性楼板;②设备层层高低,其刚度虽大于相邻上部楼层侧向刚度的70%,但刚度相对其相邻层还是比较薄弱,故将设备层及其相邻的上下层强制设为薄弱层,加强该处的竖向构件;③采取措施使各楼层的刚心、,主楼与裙房屋面的质心、刚心偏心距小于建筑相应边长的20%