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框架剪力墙结构中剪力墙设计探讨
框架剪力墙结构中剪力墙设计探讨
摘要:框架剪力墙在建筑工程中发挥越来越重要的作用,要分析其结构特点,并研究其中剪力墙设计。
关键词:框架剪力墙结构;特点;剪力墙设计
中图分类号:S611文献标识码: A
前言
着我国国民经济不断发展对高层建筑的需求愈来愈大且高层建筑体型日趋复杂,各种不同功能的用房综合在一起组成形态各异,高层建筑给结构设计增加了一定的难度,在我国,大多数高层建筑都采用的是框架-剪力墙结构进行设计,该结构除了抗震性能优越,还能够更好的发挥建筑功能。
一、框架-剪力墙结构的特点
1、框架-剪力墙结构的变形特点
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构所组成。这两种结构的受力特点和变形性质是不同的。在水平力作用下,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构。其变形曲线呈弯曲型,楼层越高水平位移增长速度越快,顶点水平位移值与高度是四次方的关系。框架在水平力作用下,其变形曲线为剪切型,楼层越高水平位移增长越慢。
框剪结构,既有框架,又有剪力墙,它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,在水平力作用下,楼板使它们水平位移协调一致,不能各自自由变形,在不考虑扭转影响的情况下,在同一楼层的水平位移必定相同。因此,框剪结构在水平力作用下的变形曲线呈反S形的弯剪型位移曲线。
2、框架-剪力墙结构的受力特点
框剪结构在水平力作用下,由于框架和剪力墙协同工作,在下部楼层,因为剪力墙位移小,它拉着框架变形,使剪力墙承担了大部分剪力;上部楼层则相反,剪力墙的位移越来越大,而框架的变形反而小,所以,框架除负担水平力作用下的那部分剪力以外,还要负担拉回剪力墙变形的附加剪力,因此,在上部楼层即使水平力产生的楼层剪力很小,但框架中仍有相当数值的剪力。框架与剪力墙之间的楼层剪力分配比例和框架各楼层剪力分布情况,随着楼层所处高度不同而变化,与结构刚度特征值直接相关。
二、框架剪力墙设计
1、剪力墙的布置
在进行剪力墙布置时,要求均匀、分散和对称以及周边。分散就是要求控制好剪力墙的数量,不能太少,而且刚度不要太大,要适中,因为刚度太大,墙承受的压力也比较大,很容易过早的被破坏,处理起来难度也比较大,很难满足施工要求。在施工过程中不要因为局部发生损坏而影响到整体的性能,要保证不会使个别墙受力太集中;连续的尺寸不要太长,抗侧力构件数量相对多一些,分散一些。周边主要是考虑建筑物抵抗扭转的能力,能够保证刚度中心与平面中心吻合。在布置剪力墙时,使其保证对称,从而大大增强抵抗扭转的内臂力,有效提高抗扭转的能力。
剪力墙布置的具体位置应设置在平面形状变化的位置,通常是端角和角隅等部位的应力集中处,比如高层建筑的楼梯间、电梯间以及管道井处,都在一定程度上会削弱楼板的刚度,对框架剪力墙的设计造成不良的影响,因此,在建筑工程中,可以采用钢筋混凝土剪力墙来加固这些薄弱的部位。对于剪力墙的间距,原则上是随着建筑物不断的升高,抗震设防的烈度越高,取值越小。
2、剪力墙数量的确定
在框架剪力墙结构设计阶段,柱、梁截面的尺寸可以由结构构造的要求决定。但是剪力墙的数量关系到整个结构体系的安全和经济的合理性,因为从抗震的角度来说,增加剪力墙的数量可以提升整个高层建筑物的抗震性能,但是从经济的角度来说,应当适量的