剪力墻結構設計范文

時間:2023-04-01 20:39:04

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篇1

關鍵詞:剪力墻結構設計;體會

中圖分類號:TU398文獻標識碼: A

在高層建筑結構中,剪力墻結構因其結構剛度大、整體性好、抗震性強等優點而被大量應用,日益受到房地產開發商和業主的歡迎。我們在對剪力墻結構進行應用的時候,要認真分析其所具有的優缺點,不斷提高剪力墻結構的綜合利用水平,更好的促進我國建筑行業快速健康的發展。

一、剪力墻結構

1、剪力墻結構分類,一般按照剪力墻上洞口的大小、多少及排列方式,將剪力墻分為以下幾種類型:

1.1整體墻 沒有門窗洞口或只有少量很小的洞口時,可以忽略洞口的存在,這種剪力墻即為整體剪力墻,簡稱整體墻。 當門窗洞口的面積之和不超過剪力墻側面積的15%,且洞口間凈距及孔洞至墻邊的凈距大于洞口長邊尺寸時,即為整體墻。

1.2小開口整體墻 門窗洞口尺寸比整體墻要大一些,此時墻肢中已出現局部彎矩,這種墻稱為小開口整體墻。

1.3 聯肢墻剪力墻上開有一列或多列洞口,且洞口尺寸相對較大,此時剪力墻的受力相當于通過洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢,故稱連肢墻。

1.4框支剪力墻當底層需要大空間時,采用框架結構支撐上部剪力墻,就形成框支剪力墻。

1.5壁式框架 在聯肢墻中,如果洞口開的再大一些,使得墻肢剛度較弱、連梁剛度相對較強時,剪架。力墻的受力特性已接近框架。由于剪力墻的厚度較框架結構梁柱的寬度要小一些,故稱壁式框。

2、剪力墻結構設計

通常情況下,剪力墻結構的寬和高都比較大,但是其厚度相對來說卻比較小,而這也決定了剪力墻結構的受力形態和幾何特征。剪力墻結構的幾何特征相類似于板,但是其受力形態卻與柱子有著高度的相似性,但在比值上還是與柱子有著一定的區別。在剪力墻結構中,墻整體是個平面結構,其承受著來自豎向的壓力和其平面作用下來自水平的剪力兩種力量。地震環境和風載作用下剪力墻結構僅僅是滿足剛度強度需求還是遠不夠的,其還需要滿足非彈性變形反復循環作用下的延展性,在控制結構斷裂和能量消耗中卻不倒的要求。為此,我們一般在剪力墻結構設計中會將其設計成為一種延性彎曲型。

二、剪力墻結構厚度和長度選擇

1、剪力墻結構厚度

按照國家抗震規范的有關規定,剪力墻結構的底部加強墻厚一、二級抗震等級時,其厚度最好能在200mm以上,同時不能小于樓層高的1/16,而其它地方需在160mm以上。在剪力墻結構設計中,如果遇到特殊的情況,建筑物可以采用概念設計分析,有效地控制住墻肢軸壓的比值,確保整體連結,從而實現降低墻厚度的目的。

2、墻肢長度

剪力墻結構墻肢截面高度就是剪力墻墻肢的長度,此長度通常不會大于8m。在剪力墻結構設計中,我們要確保剪力墻結構的延性。為了有效地避免脆性的剪切破壞,可以把高寬比大于2的細高剪力墻結構設計成為彎曲破壞的延性剪力墻。但是,有些墻體長度過長,為有效地確保墻體高寬比大于2,可以適當的采用開設洞口的方式將長墻分成均勻的、長度較小的連肢墻,而對于其洞口而言,最好是采用一些約束彎矩比較小的弱連梁。

三、剪力墻結構設計計算原則

剪力墻結構在進行設計的過程中,切忌不可采取盲目的手段,而是要根據設計規范的相關規定,具體考察結構的設計是否合理。在進行設計時,為了促進剪力墻結構設計的規范化,我們需要在技術層面上遵循一些原則:

1、樓層間最小剪力系數的調整原則

為了減輕結構自重,有效地避免地震發生時建筑物的損壞,我們在進行設計過程中可以適當的進行短肢剪力墻的布置,但是此操作需要一個前提,必須要求短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩控制在40%以內。我們可以采用大開剪力墻的方式,讓剪力墻結構有更好的側向剛度,保證樓層最小剪力系數在規范限值之上,由此方可大大減少工程造價。

2、樓層間最大位移與層高之比的調整原則

在對一些普通建筑進行設計時,其設計的重點應該是樓層間的剪切變形和扭轉變形。剪切變形控制多以豎向構件多少來衡量,如果豎向構件數量很大,會造成墻的剪重比偏大,設計不合理,導致扭轉變形過大,同樣也無法有效地滿足樓層間位移的需要。所以,我們在建筑物中要盡可能的減少扭轉變形,決不能僅僅靠增加豎向構件的剛度來調整樓層間的位移。

3、剪力墻連梁超限的調整原則

剪力墻跨高比在2.5以下的連梁較為容易出現彎矩和剪力超過規定限度的情況,所以在通常情況下會規定剪力墻連梁跨高比需要在2.5以上。對于跨高比在5以上的連梁,則最好是按框架梁進行設計。針對連梁超筋的處理,取不小于0.5的連梁折減系數計算,驗算小震作用與正常使用極限狀態組合下,連梁的承載力是否滿足要求。所以,我們在進行剪力墻結構設計時要充分利用連梁超限調整原則,而這又會大大節省工程造價,有效的節約工程投資。

四、根據剪力墻結構體系特點,優化結構設計

1、剪力墻結構體系特點

剪力墻作為建筑結構中一項不可或缺的建筑構件,其有著自身較為獨特的特點。建筑設計中剪力墻結構的優點較為突出,承載力強,平面內剛度大。但是我們也要看到其剪切變形相對也較大,平面外較為薄弱,外加開洞后剪力墻形式多變復雜,受力也較為繁瑣,這些都極大的阻礙了剪力墻在建筑結構中功能的發揮。在承受豎向荷載和水平荷載時,剪力墻的能力還是比較大。其側向剛度大,整體性能較好,水平力作用下側移較小,加上剪力墻設計中沒有梁和柱的外露與突出等問題,非常方便房間的內部設置。但是這樣也會導致無法提供一個大空間的房屋。從地震后的震害統計數據來看,剪力墻結構剛度的不同,則受震害的影響不同。剛度大的剪力墻結構通常受震害影響較輕,但此剛度范圍是有限定,并不能無限制擴大。剪力墻結構設計雖然優點較多,但其工程造價也相對高一些。所以,我們在進行優化設計時要充分發揮其抗側能力強等優點,但要盡量減少工程費用。

2、優化剪力墻結構設計

在對剪力墻結構設計進行優化時,為了讓受力均衡,需采取一些恰當有效的手段。剪力墻結構安全可靠,爭取讓每一個此結構都能發揮其最大作用,達到經濟合理的目的。首先需要對工程的安全性能和造價進行考慮,結合這兩項因素合理調整剪力墻布置。另外,可從技術和原材料應用兩方面著手控制工程造價。在工程施工中,把實際含鋼量控制在一定范圍內,既不損害建筑的安全性,也能充分發揮原材料的最大用途。

篇2

關鍵字:高層剪力墻 結構設計

Abstract: This article from the case, analysis of high building shear wall structure system has the advantages of shear wall structure, layout, shear wall structure calculation and analysis of shear wall structure design should pay attention to the problems and shear wall structure requirements are described in detail.

Keyword:high building Shear wall Structure design

一、剪力墻的優點

剪力墻既保留了異形柱不凸出墻面的優點,又克服了異形柱框架抗震性能不理想等缺點。由于住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供應緊張,高層住宅的建造成為眾多開發商的首選。

這種結構體系通常都是利用中部的豎向通道區設置較多的剪力墻,共同組成一個較為完整的或基本完整的筒體。也可以將由豎向交通區所構成的混凝土筒設置在結構外邊,而靠中間的樓梯間可用混凝土剪力墻構成一個相對完整的半開放的筒體。這一部分的結構布置與建筑平面的劃分較容易達成一致,易于實現;至于部分,可以根據建筑的要求而定。

因為住宅建筑對平面的劃分要求比一般的商業建筑、辦公建筑以及旅館建筑要求更高,房間的頂板不宜有梁,墻角不宜有柱子突出,所以住宅建筑通常都在核心筒的布置混凝土剪力墻。建筑需要開較大的門窗洞口時局部采用短肢剪力墻,可以較好地滿足住宅建筑的采光與通風要求而不改變剪力墻結構體系。剪力墻在建筑上起到對建筑平面的分隔作用,在結構上既可以承受豎向荷載,又可以抵抗水平地震的破壞力。

二、工程案例

本文所提案例為紹興?金昌?柯橋湖東路住宅小區小區的A1#樓高層,嵌固在大底盤地下室頂板。上部結構體系采用剪力墻結構,框架抗震等級為四級,剪力墻抗震等級為四級。

三、自然條件:

1、基本風壓: 0.45kN/;

2、基本雪壓: 0.45kN/;

3、地面粗造度類別:B類;

抗震設防烈度為6度,地震動峰值加速度基本值為0.05g(g為重力加速度),設計地震分組為第一組,場地為軟弱場地土,建筑場地類別為III類,特征周期為0.45秒。

四、設計要求:

1、結構設計使用年限:五十年;

2、建筑抗震設防類別:丙類建筑;

3、建筑結構安全等級:二級;

4、地基基礎設計等級:乙級;

5、地下工程防水等級:二級;

6、地下防水混凝土設計抗滲等級:S6級

7、結構抗震等級:

1)上部高層采用鋼筋混凝土剪力墻結構,框架抗震等級為四級,剪力墻抗震等級為四級;

2)地下室框架、剪力墻抗震等級均為抗震等級四級。

8、砌體施工質量控制等級: B級;

9、鋼筋砼結構裂縫控制等級為三級,最大裂縫寬度對于一類環境類別(如上部結構)不大于0.3、二類環境(如地下室、水池)為0.2。

10、主要樓面活荷載標準值:

其它功能用房使用荷載均按規范取值,若有特殊或重大設備按實重另加。

五、結構設計:

1、基礎: 各主樓樁基采用鉆孔灌注樁,樁身混凝土強度等級為C30,靜載試樁樁身混凝土強度等級為C35, (10-3a)層中風化凝灰巖或(10-3b)層中風化泥質粉砂巖,樁尖進入持力層深度不小于0.5m。

2、上部結構體系

采用鋼筋混凝土框架-剪力墻結構,框架抗震等級為四級,剪力墻抗震等級為四級。

3、樓、屋面結構布置

均采用現澆梁板式鋼筋混凝土樓面板和屋面板。

4、結構分析

本工程結構計算采用中國建筑科學研究院編制的PKPM系列“多、高層建筑結構空間有限元分析程序SATWE(2009.02版)計算軟件分析計算。

5、材料

(1)鋼筋: HPB235 fy=210N/mm2;HRB335 fy=300N/mm2;

HPB400 fy=360N/mm2。

(2)鋼板、型鋼:Q235B

(3)混凝土:構造柱、過梁、壓頂均采用C20,基礎墊層為C15,其余按圖紙。

(4)填充墻和砂漿:

地面標高以下:采用MU15砼實心磚,M10水泥砂漿砌筑;

標高±0.000以上:采用240mm或200mm厚煤矸石空心砌塊(容重≤9kN/),專用砂漿砌筑,衛生間墻均采用MU10砼實心磚(容重≤18kN/),M5水泥砂漿砌筑。

六、主要計算結果

1、結構自振周期

2、結構在地震及風荷載作用下的位移

七、設計要點

1、《高規》對剪力墻截面厚度的規定:按三、四級抗震等級設計的剪力墻的截面厚度,底部加強部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/20,且不應小于160mm;其他部位不應小于層高或剪力墻無支長度的1/25,不應小于160mm。分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可采用160mm。

2、一般剪力墻分布鋼筋的配置:豎向和水平分布筋的配筋率,一、二、三級抗震設計時不應小于0.25%,四級抗震設計和非抗震設計時不應小于0.20。豎向和水平分布鋼筋間距均不應大于300mm,分布鋼筋直徑均不應小于8mm。

3、一般與短肢剪力墻的判別:

(1)短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比hw/bw為5~8的剪力墻,一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比hw/bw大于8的剪力墻。

(2)下列情況的剪力墻不認為是短肢剪力墻:

a)對于兩肢以上的多肢墻(T,Z,十字形墻肢),不論其墻肢的長短,均可不判定為短肢墻。

b)對于L形墻肢,當滿足兩肢長度均不小于5倍墻厚時,可不判定為短肢墻。

c)當墻肢截面高厚比雖為5~8,但墻肢兩側均與較強連梁(連梁的跨高比≤2.5)時,可不判定為短肢墻。

4、短肢剪力墻較多的剪力墻結構的判別標準:符合下列兩款中的任一款,則可判定為短肢剪力墻較多的剪力墻結構。

(1)短肢剪力墻承受的傾覆力矩占結構底部總傾覆力矩的40%~50%;

(2)高層剪力墻結構,短肢剪力墻負荷的樓面面積與全部樓面面積的比值大于1/2時;多層剪力墻結構,短肢剪力墻負荷的樓面面積與全部樓面面積的比值大于2/3時。

5、高層一般剪力墻結構中,如果存在少量的短肢剪力墻,不必遵守《高規》第7.1.2條的規定。

6、剪力墻邊緣構件鋼筋配置原則:一個暗柱可采用兩種直徑的縱筋;縱筋間距不大于300mm;一個暗柱可采用兩種直徑的箍筋,但箍筋間距應相同;當為端柱且承受集中荷載時,縱筋間距、箍筋直徑和間距應滿足柱的相應要求;約束邊緣構件的箍筋,每個方向拉筋的肢數不應多于該方向總肢數的1/3;構造邊緣構件除外箍采用封閉箍外,其他箍筋采用拉筋。

7、控制剪力墻平面外彎矩:

(1)不宜布置與一字形短肢剪力墻單側相交的樓面梁;

(2)與無壁柱或翼墻的剪力墻相交的樓面梁截面高度,不宜大于剪力墻厚度的2倍;

(3)與無壁柱或翼墻的剪力墻單側相交的樓面梁連接,采取梁端鉸接或半剛接,相應加大梁跨中彎矩。

八、結語

綜合上述案例可知, 關于高層住宅建筑中剪力墻結構的設計,文章主要從剪力墻結構的布置、計算分析、構造要求及結構設計中應注意的問題這幾個方面進行論述。目前,隨著高層建筑的逐漸發展和人們對住宅使用功能要求的逐步提高,由于剪力墻結構可以靈活布置,可落地也可帶轉換層,房間內不會出現露梁露柱的現象,且剪力墻的抗震性能也優于異形柱剪力墻結構,因此在設計中根據其受力的特點,充分掌握和了解其受力特點和破壞機理后,并選擇合理的布置形式,正確掌握計算分析方法,它將在多、高層的住宅中有著廣闊的發展前景。

參考文獻:

[1]《建筑抗震設防分類標準》(GB50223-2004)

[2]《建筑樁基技術規范》 (JGJ94-2008)

[3]《建筑地基基礎設計規范》(DB 33/1001-2003)

[4]《紹興市混凝土多孔磚建筑技術暫行規定》 (紹市建管[2003]47號)

作者簡介:

篇3

【關鍵詞】:框架-剪力墻;抗震原理;結構設計;合理布置

中圖分類號:TU973+.31 文獻標識碼:A 文章編號:

一.引言:

隨著現代經濟的快速發展,現代高層建筑正在朝著多功能、綜合應用的方向發展,在設計高層建筑的過程中時,必須要考慮各種各樣的受力結構形式,而在這些形式中,豎向傳力體系是設計中要考慮的重中之重。結構傳力體系支撐著建筑結構的空間形態,除此之外,傳力體系的剖面形式也非常簡明的體現了結構豎直荷載傳遞的路徑,同樣也影響到建筑物設計的使用功能。值得一提的是,在不同的建筑結構中,它的傳力體系也是各不一樣,由此看來考慮諸多細節以及采用正確的計算方法是設計好的框架結構的必要前提。

二、框架-剪力墻結構的抗震原理

框架-剪力墻結構是一種雙重抗側力結構。眾所周知,在框架結構中,剪力墻的剛度比框架大,起著大部分的剪力責任,而框架在承擔側向力方面起著相對較小的作用;如果在遇到強力地震的情況是,剪力墻的連梁往往先承擔受力,這樣也就使剪力墻的剛度有所降低,相應的由剪力墻承受的部分剪力,被逐漸轉移到了框架上去。假如所使用的框架具有足夠的抗壓力和抗震性能,那么這兩者所抗壓結構就可以充分發揮它的抗震作用,這樣即使在遭遇到強烈地震的狀況下仍然能夠起到理想的抗震效果。

三、框架-剪力墻結構的受力特點及分析

分析框架-剪力墻結構的受力特點,我們必須首先知道是框架和剪力墻結構各自不同的抗側力結構。并且這里的框架不同于其他純框架結構中的框架,而剪力墻也不同于其他剪力墻結構中的剪力墻。框架-剪力墻結構的剛度影響著它的變形曲線形狀和內力分配,可以用剛度特征值的大小來表示。當剛度特征值很小時,則剪力墻剛度很大,框架剛度較小,內力分配主要以剪力墻為主,整體變形表現為彎曲型,這樣由框架所分配的剪力就很小,剪力墻出現負剪力不會很大,二者協同工作的性能較差,這種結構更像是看做單獨的剪力墻結構,而不能算作雙重抗側力體系結構。針對上述這種情況,在我國高規中的0.2Q 的調整,就保證框架成為第二道防線;另外一面來說,當剛度特征值很大時,則框架的剛度較大,這種情況屬于剪力墻較少的現象,而當剪力墻承擔的傾覆力低于50%的時侯,為了保證框架的安全,這時框架結構部分就主要按照純框架結構來進行設計。最理想的情況是盡量避免上述情況的出現,即剪力墻的數量既不過多,也不過少最好。

四、框架-剪力墻結構設計要點

1、框架結構配置合理

框架-剪力墻結構的布置原則是遵循均勻、分散、對稱、周邊。分散原則是剪力墻的片數不可太少,并且每片剪力墻的剛度也不要太大,而剪力墻的連續尺寸則不應太長,這樣使抗側力構件數量盡量分散,每片剪力墻的彎曲剛度恰好適中,這樣在使用中,既不會使個別墻的受力太集中,也不會因為個別剪力墻的局部破壞而影響整體的抗側力性能,或者因負擔過重而引起過早損壞。剛度過大的剪力墻相應的壓力也承擔的要大,也會增加它的基礎處理難度,同時我們也必須考慮到如果兩片剪力墻之間相距太遠的話,樓面剛度的要求大太,就很難滿足要求。周邊原則的要求是為保證剛度中心與平面中心相吻合,必須要考慮建筑物的抵抗扭轉能力;剪力墻通常都是布置在周邊對稱的位置,這樣就能增加剪力墻抵抗扭轉的內力臂,從而在不增加剪力墻面積的情況下,提高自身的抗扭轉能力。剪力墻布置的位置通常應該設置在平面形狀變化處,或者是角隅、端角、凹角部位,能夠有效的加強抗扭轉能力,。在城市高層建筑的樓梯間,電梯間,管道井處,樓面開洞現象會嚴重地削弱樓板的剛度,這樣對保證框架-剪力墻結構的的協同工作產生了不利影響。針對這種現象,為了強固這些薄弱環節,就要在工程設計中使用鋼筋混凝土剪力墻,如樓梯間,電梯井道處,豎向管道井等會起到非常好的效果。剪力墻之間的間距,對現澆鋼筋混凝土樓蓋L/B=2—4 為宜,對裝配整體式鋼筋混凝土樓蓋L/B=1—2.5 為宜, 原則上是建筑物高度越高,取值愈小。

2、控制軸壓比

某工程在進行初步設計時,業主提出當地混凝土攪拌站無法保證C40 以上混凝土施工質量,混凝土最高強度等級為C40。根據規范,一級框架剪力墻結構框架柱軸壓比為0.75,若按框架柱軸壓比為0.75 設計,框架柱的截面面積很大,影響建筑平面布局。故框架柱采取規范提出的構造措施提高柱軸壓比限值至0.90設計。底部加強區剪力墻厚度為350mm,混凝土強度等級為C40,能夠滿足設計要求。由于混凝土強度等級低,在一些高層建筑結構的底部幾層,為了使剪力墻軸壓比不超過國家相關規定的限值,會產生剪力墻厚度很大的不合理情況。科學研究成果表明,即使是高寬比為1.0 的低剪力墻,也同樣可以具有良好的延。研究剪力墻約束邊緣構件配箍率、位移延性比、剪力墻高寬比等因素對剪力墻軸壓比限值的影響,并能夠給出滿足具體延性需求、對應不同約束邊緣構件配箍特征值的剪力墻軸壓比限值,供工程設計參考使用。

4、剪力墻的合理布置

(1)為了增強整體結構的抗扭能力,彌補結構平面形狀凹凸引起的薄弱部位,減小剪力墻設置在房屋而受室內外溫度變化的不利影響,剪力墻宜均勻布置

在建筑物的周邊附近(第一內跨)、樓梯間、電梯間、平面形狀變化或恒載較大

的部位,剪力墻的間距不宜過大(高規表8.1.8);平面形狀凹凸較大時,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。

(2)縱、橫向剪力墻宜組成L 形、T 形和匚形等形式,以使縱墻(橫墻)可以作為橫墻(縱墻)的翼緣,從而提高其剛度、承載力和抗扭能力;樓、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側力結構結合布置,以增強其空間剛度和整體性。

(3)剪力墻布置不宜過分集中,單片剪力墻底部承擔的水平剪力不宜超過結構底部總剪力的40%,以免結構的剛度中心與房屋的質量中心偏離過大、墻截面配筋過多以及不合理的基礎設計。當剪力墻墻肢截面高度過大時,可通過開門窗洞口或施工洞形成聯肢墻。

5、結構的連梁設計

即使在強烈地震情況下,鋼筋混凝土框架-剪力墻結構仍然能夠有效地通過非彈性變形逐漸消散地震釋放的巨大能量,這也是一種理想的抗震結構體系。對于與框架-剪力墻平行的框架梁,即縱向梁構件采用帶非線性轉動彈簧的線彈性彈簧梁單元模擬。對于柱單元則假定其只發生非彈性彎曲變性而不發生非彈性軸向變形。對于框架一剪力墻結構中的橫向梁兩端承受著不同的豎向位移,并且由于節點的轉動和兩節點轉動量的不同,橫向梁還承受扭轉。因此可采用豎向和轉動彈性彈簧來模擬這種效應。

五.結束語

本文通過對框架-剪力墻結構的分析和探討,了解到結構工程師進行方案設計時,必須協調好框架-剪力墻之間的結構體系。結構不合理、整體性差,將很難確保框架結構的抗震、抗壓性能,自然而然也就無法發揮框架-剪力墻這一結構的作用。框架-剪力墻結構設計的目標是通過實現整體結構功能,盡可能的發揮降低地震破壞力的作用,作為一個建筑結構設計師,應該全力避免結構不合理現象的存在而導致建筑物抗震力、抗壓力的低下,努力實現抗震減災。

【參考文獻】:

[1]劉林榮,何雅明.淺議高層建筑短肢剪力墻的設計[J].今日科苑,2008.

篇4

關鍵詞:剪力墻;結構設計;結構理念

中圖分類號:TU398+.2文獻標識碼:A文章編號:

前言

剪力墻在建筑中具有結構剛度大、整體好、抗震性強等特點而被廣泛應用到建筑結構設計中。剪力墻在應用中具有很多優點,得到了開發商和業主的普遍歡迎。在應用中,要認真分析剪力墻,以提高剪力墻結構的綜合利用率,更好的促進建筑事業的發展。

1.剪力墻結構設計中的基本概念及其分類

1.1剪力墻高和寬尺寸都比較大,但是其厚度卻非常小,這就決定了剪力墻的幾何特征和受力形態。其幾何特征類似于板,但是受力形態卻和柱子驚人的相似,但是在比值上與柱子有著一定的區別。在剪力墻的結構中,墻是一個平面結構,它承受著豎向壓力和其平面作用下的水平剪力的雙重力量。地震作用和風載下剪力墻僅僅滿足剛度強度是遠遠不夠的,其還必須滿足非彈性變形反復循環下的延性和能量消耗和控制結構斷裂卻不倒的要求。所以,在剪力墻的設計中要求將其設計成延性彎曲型;

1.2剪力墻結構的分類

剪力墻結構主要可以分為四類,而分類的依據則是剪力墻是否開洞及其開洞的大小。

1.2.1實體墻或者截面剪力墻不開洞或者開洞的面積小于15%,這種剪力墻的變形主要為曲型,其就像一個整體的懸壁墻,在整個墻肢的高度上,彎矩圖既沒有彎點,也不會發生突變;

1.2.2整體小開口剪力墻。雖然這種剪力墻的開口比較小,但是其開洞面積已經大于15%。整個剪力墻的變形主要為彎曲型,但是整個墻肢的高度基本上沒有存在反彎點,彎矩圖的主要位置發生了突變;

1.2.3雙肢或多肢剪力墻。這種剪力墻一般開口較大,或者其洞口成列分布。雖然在開口上與整體小開口剪力墻不同,但是它們的受力特點卻十分類似;

1.2.4壁式框架。這種剪力墻洞口尺寸很大,連梁線剛度和墻肢線的剛度比較接近,其整個受力墻的變形則為剪切型,受力特點與框架結構相似。其在大多數高層建筑的樓層中會出現反彎點,彎矩圖在樓層的地方也會產生突變。

2.建筑結構設計中的結構理念

在建筑結構的設計中,建筑質量的好壞主要由設計質量和施工質量兩個方面來衡量。相對而言,建筑設計是一項繁重而又責任重大的工作,直接影響到建筑物的安全、適用、經濟和合理性。剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。如果在設計的過程中,我們對其建筑的結構設計不采用剪力墻,就需要考慮以下方面來進行設計:

2.1柱、梁截面應合理:由位移、軸壓比、配筋率等控制,梁大跨取大截面,小跨取小截面,連續跨梁截面寬度宜相同。柱截面應每隔3層左右收小一次,以節約投資,每次收小時應每側不小于50mm,以方便支模,也不宜大于200mm,以免剛度突變,最上段(頂上幾層)可用300mm×300mm(應滿足計算要求)。收小柱截面,也可相應增加使用面積。混凝土強度等級:宜≥C25(留有余地),柱梁宜同,變柱截面處不變混凝土強度等級,以免剛度突變。

2.2柱設計。縱筋配筋率不宜大于5,縱筋配筋率大于3時對箍筋直徑、間距、彎鉤有要求,也可焊成封閉環式,抗震設計時不應大于5,縱筋凈間距應≥50mm,抗震設計時,截面尺寸大于400mm的柱,縱筋間距不宜大于200mm. 一個截面宜一種直徑,宜對稱配筋,方便施工,自己設計也簡單;鋼筋直徑不宜上大下小。強柱弱梁,縱筋不要太小,除一、二層框架可用φ16、φ18外,最好用φ20以上。在建筑結構設計中要充分來考慮具體情況,方便施工。

3.剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

3.1剪力墻截面厚度

在建筑結構設計中之所以會規定剪力墻的最小厚度,是為了保障剪力墻平面之外的剛度以及穩定性能。當墻肢平面外出現與之相交的剪力墻的時候,可以將其視為剪力墻的支承,這樣一來就有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩定了。因此在確定墻肢的最小厚度的時候,應該按層高以及無支長度兩者的較小值來計算。有關規范規定:在非抗震設計時,剪力墻的最小厚度不應該小于層高或者無支長度的1/25,并且還要大于160mm。而在抗震設計時,底部加強區在一、二級抗震等級時不宜小于1/20,并且大于等于160mm;三、四級抗震等級時不小于1/20,且大于等于160mm。其他各層在一、二級抗震等級時,不能小于層高或者無支長度的1/20,且大于等于160mm;在三、四級抗震等級時不小于1/25,且大于等于160mm。分隔電梯井或管道井的墻應大于等于160mm。

3.2剪力墻結構設計中混凝土的強度等級

剪力墻結構混凝土強度等級不宜低于C20;而帶有短肢剪力墻和筒體的剪力墻結構的混凝土強度等級不宜低于C25。

3.3設置構造邊緣構件和約束邊緣構件

剪力墻一般在一、二級抗震的一般部位以及三、四級抗震設計和非抗震設計的時候,剪力墻的墻肢端部應該設置構造邊緣構件;在一、二級抗震的底部加強部位以及其上一層的墻肢端部應該設置約束邊緣構件。

3.4只有確定了豎向分布鋼筋的最小配筋率,才能防止混凝土墻體在受彎裂縫出現后立即達到極限抗彎承載力。另外,如果想進一步防止斜裂縫出現后發生脆性剪拉破壞,那么就必須規定水平分布筋的最小配筋率。一般剪力墻的豎向和水平分布筋的配筋率為:一、二、三級抗震等級時不宜小于0.25%,四級抗震等級及非抗震等級時為0.2%,間距不應大于300mm,直徑不應小于8mm,也不宜大于墻肢厚度的1/10。

3.5剪力墻連梁超筋的處理

連梁超筋在剪力墻結構設計中是一種常見現象,常言道:防范于未然,所以連梁配筋時就務必應該滿足以下要求:

3.5.1連梁上下縱向受力鋼筋伸入墻內的錨固長度抗震設計時不應小于aEl,非抗震設計時不應小于al,且不應小于600mm。

3.5.2在抗震設計的剪力墻中,沿連梁全長箍筋的構造要求應采用框架梁端加密區箍筋構造要求;在非抗震設計時,沿連梁全長的箍筋直徑應不小于6mm,間距不大于150mm。

3.5.3在頂層連梁錨入墻體的鋼筋長度范圍內,應該配置間距不大于150mm的箍筋,構造箍筋的直徑與該連梁的箍筋直徑要相同。

3.5.4截面高度大于700mm的連梁,在梁的兩側面應該設置縱向構造鋼筋(腰筋),沿高度間距不大于200mm,直徑不應小于10mm。另外還應該將墻面的水平分布鋼筋拉通。

3.5.5在跨高比不大于2.5的連梁中,梁兩側的縱向分布筋(腰筋)的面積配筋率不應低于0.3%,且應將墻肢中的水平鋼筋拉通連續配置,以加強剪力墻的整體性。

3.5.6一、二級剪力墻底部加強部位跨高比不大于2,墻厚大于等于250mm的連梁,可采用斜向交叉配筋,以改善連梁的延性。

如果出現剪力墻連梁超筋的現象,一般有以下三個處理方法:一是想法設法地減小連梁的截面高度;二是在抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可以進行塑性調幅;三是當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響的時候,方可考慮在大震作用下該連梁不參與工作,再按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下進行結構內力分析,最后墻肢應該按照兩次計算所得的較大內力進行配筋計算。

4.結語

在對剪力墻結構設計進行有效分析的過程中,我們應重視其基本概念的設計,認真把握設計中遵循的各項原則,合理選用有效的長度和寬度,使設計達到最佳的效果。只有這樣才能保證建筑結構經濟安全,有效降低工程成本,促進整個工程建設的持續穩定發展。

參考文獻:

[1]陳崇岡.高層建筑剪力墻結構的設計要點[J].中國高新技術企業,2010.

篇5

隨著高層住宅平面與空間的要求越來越高,原來普通框架結構的露梁露柱、普通剪力墻結構對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是在原有剪力墻的基礎上,吸收了框架結構的優點,逐步發展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式,即短肢剪力墻結構體系。短肢剪力墻結構能較好地滿足現代住宅建筑的要求,因而逐漸得到了推廣應用。本文旨在對短肢剪力墻結構設計中的一些問題進行探討。

1、短肢剪力墻結構的特點

(1)由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小,設計時宜布置適當數量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內筒,作為主要的抗側力構件,以避免設防烈度下結構產生大的變形,同時也可形成兩道抗震設防。

(2)短肢剪力墻一般情況下較為高細,破壞形態由受彎承載力控制,延性較好。

(3)短肢剪力墻結構體系中的連梁跨高比較大,以受彎破壞為主,地震作用下首先在弱連梁兩端出現塑性鉸,能起到很好的耗能作用。

(4)短肢剪力墻是一種強肢弱梁型的聯肢墻,在大部分情況下連梁首先開裂,然后墻肢開裂。對于連梁跨度較大,剛度較低的部分剪力墻不能形成聯肢墻,這部分墻肢受力接近于整截面墻。

(5)墻肢的翼緣和腹板相交處應力集中現象明顯,出現明顯的上下貫通裂縫。

(6)當底部為大空間而需設置轉換梁時,因其墻肢長度比轉換梁短得多,且往往梁支座上沒有墻肢,此時轉換梁上的墻體不能形成起拱作用,即這種轉換梁不是拉彎構件,而是受彎構件。

2、短肢剪力墻結構計算

短肢剪力墻結構是適應建筑要求而形成的特殊的剪力墻結構。其計算模型、配筋方式和構造要求均同于普通剪力墻結構。短肢剪力墻結構由于肢長較短,本身較高細,更接近于桿件性能,TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型,其中梁、柱為普通空間桿件,每端有6個自由度,墻視為薄壁桿件,每端有7個自由度(多一個截面翹曲角,即扭轉角沿縱軸的導數),考慮了墻單元非平面變形的影響,按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣,引入樓板平面內剛度無限大假定減少部分未知量之后求解,它適用于各種平面布置,未知量少,精度較高。因此,TAT、TBSA更適合用來計算短肢剪力墻結構。但是,薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結構布置復雜(如有轉換層)時,也存在一些不足,由于薄壁桿件的連接處是點連接,所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續和力的正確傳遞,薄壁桿件理論沒有考慮剪切變形的影響,當結構布置復雜時變形不協調,因此,帶轉換層的短肢剪力墻結構宜優先采用墻元模型軟件(如SATWE)進行計算。

3、短肢剪力墻結構設計注意事項

(1)短肢剪力墻體系主要抗側力結構筒體(或長墻)一般利用樓、電梯間,筒體要有足夠的剛度,其平面尺寸不宜過小,要使筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50%,形成多道抗震防線。為了確保水平力可靠傳遞,核心區樓板適當加厚,與核心筒相連的連梁按強剪弱彎設計。

(2)短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當有扭轉效應時,會加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應加強其抗震構造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率。結構設計時需對此轉角窗采取加強措施:轉角折梁與轉角相交剪力墻統一做成懸臂梁,加大其斷面和配筋,還應采用暗梁連接轉角窗兩邊墻肢,加強整體性,并加大轉角窗邊剪力墻暗柱配筋和長度及轉角窗處樓板的配筋和板厚。

(3)高層短肢剪力墻結構在水平力作用下,顯現整體彎曲變形為主,底部小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力,由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量,加強小墻肢的延性抗震性能。

(4)短肢墻的布置合理、對稱、均勻、力求質量中心與剛度中心重合,必要時用長肢墻來調整剛度中心;短肢墻布置應以T形、L形 、]形、 +形為主,這樣可增加短肢墻抗扭和出平面外穩定。

(5)短肢墻之間的梁凈跨不宜過小(一般取4~6M),使其具有一定的耗能作用。在短肢剪力墻結構中,墻肢剛度相對減小,連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁,而不同于一般剪力墻間的連梁,不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調,使其設計內力降低,應按普通框架梁要求,控制砼壓區高度,其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%-80%來解決,按強剪弱彎,強柱弱梁的延性要求進行計算。

(6)短肢墻受力以承擔豎向荷載為主,承擔水平荷載為輔,其截面尺寸要適當,墻肢截面高度與厚度之比宜在5~8左右為好,且墻厚不小于200MM,當墻肢截面高度與厚度比小于等于3時,應按柱的要求進行設計,短肢墻在重力荷載代表值作用下產生的軸力設計值的軸壓比,抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.5、0.6、0.7。對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻,因其延性更為不利,因此軸壓比限值要相應降低0.1。

(7)剪力墻相鄰洞口之間及洞口與墻邊緣之間應避免小墻肢, 試驗表明: 墻肢寬度與厚度之比小于3 的小墻肢在反復荷載的作用下, 比大墻肢開裂早, 即使加強配筋, 也難以防止小墻肢的較早破壞。

結束語:

短肢剪力墻結構設計應重視結構概念設計,根據具體情況作出合理判定,滿足規范要求。短肢剪力墻體系具有良好的性價比,隨著結構設計技術的不斷提高,在房地產市場上必將受到更多的投資者和消費者的青睞。

參考文獻:

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[4]趙艷靜等.鋼筋混凝土異形截面雙向壓彎柱延性性能的理論研究[J].建筑結構.1999,29(1):16-21.

篇6

關鍵詞:剪力墻結構;建筑結構;設計;應用

目前,剪力墻結構設計在國內并沒有相關規范條例,設計者應用在建筑結構設計中時參照實踐經驗和建筑實際要求來設計。剪力墻結構能夠更好地適應建筑的發展需求,是建筑結構設計中常見的一種結構,設計得當不僅能減少建筑施工時間,以其抗側剛度大等優勢還能增加建筑使用年限,在建筑結構設計中占據著重要的地位。雖然剪力墻結構應用廣泛,但是并不是所有建筑都適用,設計者應結合實際情況綜合考慮,根據可靠分析來設計剪力墻結構,才能最大限度發揮其作用。

1剪力墻結構概述

1.1剪力墻結構

剪力墻結構是指建筑(包括房屋極其附屬的建筑物)用來承受風荷載或者地震等自然災害引起的水平荷載的墻體,因此又叫做抗風墻、抗震墻或者結構墻。剪力墻結構設計初衷是為了防止建筑結構遭受外力破壞,提高建筑結構的穩固性。所謂建筑結構,根據施工方法分為:混合結構、框架結構、剪力墻結構以及框筒結構等,剪力墻結構具有抗側剛度大、用鋼量小以及抗震性能強等優勢,對比其他建筑結構,剪力墻在建筑結構設計中應用較廣泛。剪力墻結構的建筑材料一般選用鋼筋混凝土,利用鋼筋混凝土墻板承受建筑結構來自豎向受力和橫向受力,但在實際施工中,剪力墻結構主要指豎向的代替梁柱受力的鋼筋混凝土墻板(見圖1),水平方向仍然是用鋼筋混凝土的大樓板搭載墻上實現對建筑結構水平力的控制。

1.2剪力墻特征及種類

根據剪力墻的墻體是否開洞以及開洞尺寸的大小,6~7m的為大開間,3~3.9m的為小開間,而小開間剪力墻較經濟合理,減少了建筑成本,增大了建筑使用面積。剪力墻結構分別有以下四種:①實體墻,其中只有實體剪力墻結構墻體不開洞。實體墻的變形主要是曲型,墻體承受能力比較強,不會發生突變,穩定性較好。②整體小開口剪力墻,相對來說截面墻體開洞面積較小,占整個墻體面積的比例不超過15%,變形為彎曲型,彎矩圖處有可能發生突變。③多肢或雙肢剪力墻,墻體開洞面積過大并且洞口成列狀分布,彎矩圖處不會發生異常情況,受力特點和整體小開口剪力墻相似。④壁式框架剪力墻。墻體開洞面積在幾種剪力墻結構中是最大的,墻肢線與連梁線上的剛度比較接近,變形為剪切型,受力特點與框架結構相似。

2剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

2.1剪力墻結構設計原則及要點

2.1.1對墻體進行受力分析

剪力墻結構在建筑結構設計中,墻體作為平面構件承受著建筑結構水平、垂直方向的剪力和彎矩,因此,在進行剪力墻結構設計時,要對墻體自身的實際受力情況進行充分研究和分析,保證墻體質量,才能發揮出剪力墻應用在建筑結構設計中的重要效果。

2.1.2平面內搭接

剪力墻的主要作用就是代替原始建筑結構中的梁柱受力,決定了剪力墻結構在同一平面內對自身剛度和承載力的要求。首先,剪力墻結構的平面布置方向應該盡量沿著主軸的方向,不能出現對直或拉通的現象,若方向不一樣,則應該使剪力墻結構連在一起,只有這樣,剪力墻結構才能發揮出在建筑結構設計中的價值。再者,剪力墻結構在垂直方向上要做到從下往上連續的布置,避免發生剛度突變,且剛度要分配均勻,剪力墻結構開的洞口要形成明確的墻肢和連梁。最后,合理控制剪力墻結構的數量,在建筑結構平面布置和設計時不能使剪力墻結構過于密集,需要平衡抗側力剛度,如果抗側力剛度過大,剪力墻結構重力加大,無形中對建筑抗震能力造成威脅。由于處在平面外的剛度和承載力相對較小,在建筑設計剪力墻結構時應盡量避免平面外的梁體與剪力墻連結,影響剪力墻彎矩發生突變導致施工質量問題,實在無法避免的情況下,應當按照相關施工標準加固剪力墻結構(見圖2),確保剪力墻平面內外安全。

2.1.3調整超限

1)剪力墻結構應遵循建筑樓層之間最小剪力數的原則,例如在建筑結構設計初期,考慮到提高建筑抗震性時需要適當降低建筑結構自身重量,剪力結構設計應在短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩40%以內的前提下,盡量控制剪力墻的數量[1]。2)有必要對樓層之間最大位移與樓層高之間的比例進行調整的原則,為滿足地震作用等對建筑造成扭轉或剪切變形導致的建筑樓層之間發生位移的需要,剪力墻結構設計不能只依靠控制豎向構件數量來對建筑變形進行處理,調整樓層之間最大位移和樓層高比例可以盡量減少樓層之間的扭轉、剪切變形。3)超限的具體內容是依據相關規定,剪力墻結構中連梁剪力和彎矩的跨高比須>2.5,反之,如果跨高比<2.5,則視為超過規定限度,但是跨高比大于2.5并不等于越大越好。例如當剪力墻結構連梁跨高比在5~6時,并不會導致連梁剛度發生變化,但是剪力墻出現超限現象,剪力墻結構發生突變概率增大,不利于整體建筑結構施工,這種情況應該采取框架結構的方式設計剪力墻。所以,剪力墻結構設計時,超限調整也是必不可少的內容之一,既保證剪力墻結構質量,又能有效控制建筑結構整體質量。

2.2剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用

2.2.1平面布置

明確定位剪力墻設計要點,平面布置應盡量均勻、對稱,同一平面內外的剪力墻結構的質量中心和剛度中心完全重合,減少扭曲,增加穩固性。建筑結構設計過程中較長的剪力墻結構要設計開洞口,并均勻分配成長度相等的幾段墻面,為避免剪力墻發生剪切破壞,相關施工指標規定:每段獨立墻面總高度與截面高度之間的比例必須≥2。剪力墻結構洞口一定要保證上下對齊,成列布置,避免墻洞交錯疊合導致剪力墻受力剛度減小,否則剪力墻結構容易變形,發生施工事故。在建筑結構抗震功能設計時,進行雙向或多向設置對剪力墻結構的功能性有一定的保障,形成一定的空間工作結構,當剪力墻結構洞口與墻邊或洞口與洞口之間形成墻肢截面高度與厚度比例<4的小墻肢時,應該采取框架柱箍筋設計對剪力墻結構進行全高加密。對較長的墻肢要分為兩個墻肢施工,超過8m長的墻肢都應設置施工洞使其劃分為小墻肢。同時剪力墻結構的抗側力剛度不宜過大,否則會導致墻體自身重力增大,違背了抗震性能設計的初衷。剪力墻結構的抗側力剛度值可以通過公式:T=n(0.05~0.06)來計算,式中,n為建筑結構的樓層數,建筑施工建模時計算得出精確數據,防止抗側力剛度過大影響建筑施工。

2.2.2墻肢截面厚度

剪力墻結構設計應用在建筑結構設計中,對墻體厚度施工有明確規范條例,例如短肢剪力墻,條例規定其底部加強部位不能<0.2m,其他部位必須>0.18m。剪力墻的厚度應按階段變化,為防止剪力墻結構發生剛度突變,剪力墻階段變化范圍應控制為50~100mm,且要均勻連續變化,當混凝土等級和強度改變同時發生時,建筑結構設計必須將兩者錯開樓層。剪力墻結構墻體厚度的規范性施工能有效保證墻體的穩定性和剛度,直接決定了建筑結構的穩固性和安全性。

2.2.3剪力墻結構連梁鋼筋配置

連梁是高層建筑的重要承重構件,按照國家四級地震抗震指標來說,剪力墻結構的配筋率不得低于0.2%,前三級抗震則要求不能低于0.25%。因此,在剪力墻結構設計過程中,連梁配筋率必須嚴格按照相關指標進行,結合實際對建筑結構連梁進行精確的承壓計算,可適當增加剪力墻的配筋率,有效防止扭曲、剪切力對建筑結構的破壞,同時也不可盲目增加,避免剪力墻結構自身重力過大影響其抗震性。

2.2.4邊緣構件設計

在建筑結構設計中設計剪力墻時,剪力墻的邊緣構件也是一個比較重要的部分。剪力墻結構的邊緣構件主要有端柱、暗柱等,增加邊緣構件的延展性,結合實際設計需求約束邊緣構件設計能防止剪力墻結構產生水平位移等問題。

3結語

在充分保證建筑結構的穩定性及安全質量的前提下,有效降低建設成本,優化建筑結構設計有助于建筑實現效益最大化。建筑結構設計中,剪力墻結構設計應用的重要性和廣泛性在國內建筑業已經占據了很大的比例,設計人員在設計剪力墻結構時,應經多番論證結合建筑實際情況和設計要求,以剪力墻種類的多樣性和靈活性為基礎,遵循設計原則,把握剪力墻的設計要點,促進剪力墻結構設計技術的發展,推動建筑事業取得更大的成就。

作者:孫家昱 單位:四川西南廣廈建筑設計院有限責任公司

參考文獻:

[1]付艷強.論剪力墻結構設計在建筑結構設計中的應用[J].科技風,2014,27(1):146-147.

篇7

在對剪力墻進行結構布置的過程中,高層建筑應該具有良好的空間工作能力,應該使用雙向布置的方式,最終形成良好的空間結構,尤其是在抗震設防地區,減少剪力墻的單向布置,使雙向方向具有十分相近的剛度,在平面上應該保持均勻,使剪力墻的剛度中心接近建筑物的中心,降低扭轉效應,在需要的時候,使用改變連梁高度和墻肢長度的方式對剛心位置進行調整。由于較大的地震作用會對剪力墻的結構產生不利的影響,因此,在結構設計中通過調節剪力墻的抗側剛度來減少不利影響。減少剪力墻的厚度、或者使用主次結構的方式、減少剪力墻的數量、增加剪力墻之間的距離、減少結構的重量等都能降低剪力墻的彎矩和地震剪力。剪力墻具有較大承載能力和抗側剛度的特征,當剪力墻與其平面外相交的梁連接時,會產生平面外彎矩,如果梁的高度是墻厚的兩倍,剪力墻會產生安全隱患,因此,應該使用相應的措施,減少平面外的危險隱患,在對具有較小界面的剪力墻進行設計的時候,可以使用半剛接和鉸接的方式,最大程度的降低平面外彎矩的影響。

二、剪力墻的連梁設計

在剪力墻結構設計的過程中,連梁指的是墻肢和墻肢之間連接的梁,在荷載的作用之下,墻肢會產生變形、彎曲等現象,最終使連梁的兩端產生轉角變形,造成連梁內力的產生,與此同時,端部的內力能夠降低墻肢的變形和內力,約束了墻肢,對墻肢的受力水平進行了改善,因此,連梁會對剪力墻的結構產生積極的作用,不僅有助于連接墻肢,還能夠約束墻肢。在對連梁進行設計的過程中,其截面尺寸和跨高比會受到很多因素的影響,如果沒有完善的設計,很容易產生連梁截面不滿足要求或者承載力超過上限等現象,因此,在進行設計的過程中,可以從以下幾個方面進行考慮。首先,因為連梁具有較小的跨高,墻肢具有較大的剛度,內力受到水平力的影響會很大,連梁在屈服的過程中會產生內力重分布或者剛度減少的現象,造成裂縫的產生,因此,在對整體結構進行計算的時候,應該折減連梁的剛度,高層建筑在進行整體分析的時候,應該使用彈性剛度,在一些抗震設計中,連梁相對墻體具有較小的剛度,因承受了很大的剪力和彎矩,在進行配筋設計的時候會有很大的困難。因此,在滿足豎向承載能力的條件下,減少連梁剛度,將連梁的內力向墻體上進行轉移,在抗震設計時,可以對連梁的剛度進行一定的折減,但減折系數不宜小于0.5,使連梁的承載水平得到保證。第二,可以使用降低連梁高度,增加洞口寬度的方式,減少連梁的剛度,同時,也降低了房屋整體的剛度,將地震作用的危害降到最低,最終保證承載力在連梁能夠承受的范圍之內。

三、剪力墻結構設計的優化方式

篇8

關鍵詞:房屋建筑;剪力墻結構;結構形式;設計;探討

Abstract: Along with the science and technology level rise ceaselessly, people thought of the idea update ceaselessly, require building new in order to be different, to highlight the personality, not only to the building brought brand-new appearance, for the design of personnel, also posed grim challenge. The shear walls as the architectural design of the main structure form, has attracted much attention, the author for many years engaged in the construction industry, combined with the design experience, the shear wall structure design are discussed.

Key words : Housing construction; shear wall structure; structure design; discussion;

中圖分類號:TU398+.2文獻標識碼:A文章編號:

剪力墻結構(shearwall structure)是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結構中的梁柱,能承擔各類荷載引起的內力,并能有效控制結構的水平力,這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結構稱為剪力墻結構。剪力墻結構在高層房屋中被大量運用。

高層建筑結構的受力特點與支撐件

建筑結構所受的外力主要是來自于水平與垂直兩個方向。低、多層建筑因為結構高度較低、平面尺寸較大,寬度比較小而且結構的風荷載和地震影響也很小,所以低層建筑的設計主要考慮的因素是如何抵抗豎向荷載。然而隨著建筑高度的不斷增大,其受力特點也在逐步發生變化,在設計師主要考慮水平載荷、軸向變形、側移以及結構延性等方面。

1.1水平荷載

對于一定高度范圍的高層建筑而言,豎向荷載基本固定不變,而包括風荷載與地震作用的水平荷載的數值,則會隨結構動力特性的區別而發生叫較大圍的變化。

1.2軸向變形

高層建筑的豎向荷載一般較大,會在柱中引起相當大的軸向變形從而影響連續梁彎矩,同時還會影響預制構件的下料長度。因此,必須考慮軸向變形計算值,對下料長度做出相應的調整。

1.3側移的控制

結構側移是高層建筑結構設計的關鍵。隨著樓房高度的增加,水平荷載下結構的側移變形會隨著建筑高度的升高而迅速增大。基于這一原因,水平荷載作用下的側移必須嚴格控制在一定范圍內。

1.4結構延性

高層建筑比矮層樓房的結構更柔和,因此遭遇地震等劇烈震動時所發生的變形會更大。為保證建筑在塑性變形階段中仍能具備較強的變形能力,必須在結構設計上采取相應的措施以保證結構的延性。

二、剪力墻設計的原則

對剪力墻的設計要做到安全、經濟合理,所以在設計的過程中除了對位移限制值的要求外,還要充分發揮框剪結構中各抗側力構件的作用。在剪力墻數量的設計的時候,位移限制值要滿足規范的規定,應盡量減少剪力墻數量,但應滿足在基本振犁地震作用下,剪力墻部分承受的地震傾覆力矩大干結構總地震傾覆力矩的一半。

1)樓層最小剪力系數的調整原則。在設計時候要盡量減少剪力墻的布置,最好設計為大開間剪力墻布置方案,來達到比較理想的側向剛度結構,樓層的最小剪力系數接近規范的極限值,但是這要滿足短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結構總底部地震傾覆力矩不超過40%。這樣在減輕結構自重的時候降低地震作用帶來的危害而且造價方面可以減少。2)樓層層間最大位移與層高之比的調整原則。規范規定最大的彈性層問位移在多遇地震作用標準值產生的樓層計算的時候,可以不除去結構整體彎曲變形,應計入扭轉變形在以彎曲變形為主的高層建筑中。由此可以看出,樓層間的扭轉和剪切變形對于一般的高層建筑是重點考慮的方面。豎向構件的多少決定著剪切變形的控制,但是即使構件的數量足夠多但是布置不合理,扭轉變形就會過大,仍然達不到層間位移的要求。所以,高層建筑能僅僅根據層問位移不夠不加分析地增加豎向構件的剛度,而應盡可能使扭轉變形最小。3)剪力墻連梁超限的調整原則。剪力墻的連續梁的跨高比小于2.5可能會出現彎矩和剪力超過規范的極限規定,所以其跨高比一般不小于2.5。規范規定連續梁不應拆減在跨高比不超過5的時候。在跨高比在5到6的時候,連續梁岡4度也必須拆減,否則可能導致彎矩和剪力超過極限值。這 如果能在具體工程設計的時候能有效利用,工程造價會降低很多。

三、 剪力墻構造設計

1.剪力墻截面厚度。規定剪力墻最小厚度的目的是為了保證剪力墻平面外的剛度和穩定性能。當墻肢平面外有與其相交的剪力墻時,可視為剪力墻的支承。有利于保證剪力平面外的剛度和穩定性能。所以在確定墻肢最小厚度時,按層高及無支長度兩者較小值來計算。規范規定:在非抗震設計時,剪力墻最小厚度不應小于層高或無支長度的1/25,且大于等于160 mm。抗震設計時,底部加強區在一、二級抗震等級時不小于層高或無支長度的1/16,且大于等于200 mm。三、四等級抗震等級時不小于1/20,且大于等于160 mm;其他各層在一、二級抗震等級時,不小于層高或無支長度的1/20,且大于等于160 mm;三、四級抗震等級時應不小于1/25,且大于等于160 mm。分隔電梯井或管道井的墻應大于等于160 mm。

2.混凝土強度等級:剪力墻結構混凝土強度等級不應低于C20;帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結構的混凝土強度等級應不低于C25。

3.一般剪力墻在一、二級抗震的一般部位及三、四級抗震設計和非抗震設計時,其墻肢端部應設置構造邊緣構件,在一、二級抗震的底部加強部位及其上一層的墻肢端部應設約束邊緣構件。當為非抗震設計時,剪力墻端部應按構造配置不少于4 Φ12 縱筋,并且應沿縱向鋼筋配置不少于Φ6@250 的拉筋。

4. 為了防止混凝土墻體在受彎裂縫出現后立即達到極限抗彎承載力,就必須確定豎向分布鋼筋的最小配筋率;同時為了防止斜裂縫出現后發生脆性剪拉破壞,就必須規定水平分布筋的最小配筋率。一般剪力墻的豎向和水平分布筋的配筋率為:一、二、三級抗震等級時不小于0.25%,四級抗震等級及非抗震等級時為0.2%,間距不應大于300 mm,直徑不應小于8 mm,也不宜大于墻肢厚度的1/10。

5. 剪力墻上開洞的構造處理,當洞口較小,在整體計算中不考慮其影響時,應將切斷的分布鋼筋集中在洞口邊緣補足,以保證剪力墻截面的承載力,且鋼筋直徑不應小于12 mm。當洞口較大時,應按實際情況在洞口兩側設置邊緣構件,上下設置連梁處理。

6.剪力墻受豎向荷載的作用比較大,其豎向荷載一般是結構的自重和樓面的荷載作用產生的。豎向荷載在墻肢內產生軸力,在連續梁內產生彎矩,這時候可以按其受力面積進行計算即可。如果在水平荷載的作用下,剪力墻的受力情況可以按二維平面來分析,在對其精確的計算的時候就按平面問題計算。其計算的工作量很大。但是在工程設計的時候,對于不同類型的剪力墻受力特點可以對其進行簡化計算。在水平力作用下,整體墻的截面彎矩和剪力可以按照懸臂構件來計算。小開口整體墻雖然因為洞口影響而出現墻肢間應力不再按直線分布,但是產生的影響也不是很大,所以仍然可以按整體墻計算基礎上對其進行修改即可。壁式框架可以簡化為帶剛域的框架,用改進的反彎點法進行計算。聯肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成,可采用連續化方法近似計算。

結束語:近年來,城市高樓化趨勢不可動搖,高層建筑將會快速發展,所以剪力墻結構會得到更多地運用。高層建筑的剪力墻結構設計,在建筑施工整個過程中占有重要位置,也是我國專業人員一直努力鉆研的方向。但是由于多種客觀原因,目前,尚存在很多需要研究探討的地方,跟國外的剪力墻結構設計相差還很大,因此,針對這一問題,我們需要投入更多的時間與精力做到更好。筆者也會一直努力。

參考文獻:

[1]蘇紹堅.住宅樓剪力墻結構設計分析[J].核工程研究與設計,2007,O1.

篇9

關鍵詞:高層建筑剪力墻結構設計結構布置

Abstract: in recent years, along with the development of economic construction and the population increase, housing construction land increasingly nervous, new high-rise building more and more high. To satisfy the requirements of seismic condition, the new structure form also unceasingly development, the shear wall structure is widely used in high-rise residential. This paper mainly introduces the high-rise building shear wall and the characteristics of the classification, and analyzes the shear wall structure model and method, and through engineering examples of high-rise residential shear wall structure design is discussed, and aims to constantly strengthen the shear wall structure design level to ensure the engineering quality.

Keywords: high building the shear wall structure design structure layout

中圖分類號:TU97 文獻標識碼:A 文章編號:

1 剪力墻的特點及分類

1.1剪力墻的特點

剪力墻能較好的抵抗水平荷載。《建筑抗震設計規范》將其稱為抗震墻。剪力墻能有效抵抗水平荷載,具有以下主要特點:

(1)抗側剛度大,側移小;

(2)室內墻面平整;結構自重大,吸收地震能量大;

(3)施工較麻煩,造價較高。

1.2 剪力墻的類型

剪力墻根據是否開洞和開洞大小,可以分為如下四類:

(1)實體墻:不開洞或開洞面積不大于15%的墻。受力特點:如一個整體的懸臂墻。在整個高度上,彎矩圖既不突變,也無反彎點,變形以彎曲型為主。

(2)整體小開口剪力墻:開洞面積大于15%但仍較小的墻。受力特點:彎矩圖在連梁處突變,在整個墻胺高度上沒有或僅僅在個別樓層才發生反彎點。

(3)雙肢或多肢剪力墻:開洞比較大或洞口成列布置的墻。受力特點與整體小開口墻相似。

(4)壁式框架:洞口尺寸大,連梁線剛度與墻肢線剛度相近的墻。受力特點:彎矩圖在樓層處發生突變,而且在大多數樓層中都出現反彎點。

2 剪力墻結構分析模型及方法

剪力墻為多高層結構的主要抗側力構件,承受水平荷載作用和承受豎向荷載作用。通用墻元用于模擬高層結構中剪力墻的,對尺寸較大剪力墻或帶洞口剪力墻,按照子結構基本思想,由程序對其進行細分,形成小殼元,然后計算小殼元的剛度矩陣并疊加,最后用靜力凝聚原理將內部自由度消去,將其剛度凝聚到邊界節點上,從而保證墻元的精度和有限的出口自由度。

3 剪力墻結構的合理布置

剪力墻結構中,剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置;抗震設計的剪力墻結構,應避免僅單向有墻結構布置形式,使其具有較好的空間工作性能,兩個受力方向的抗側剛度接近。剪力墻墻肢截面宜簡單、規則,剪力墻的豎向剛度應均勻,剪力墻門窗洞口宜上下對齊、成列布置,形成明確墻肢和連梁。避免剪力墻脆性破壞。長剪力墻宜開設洞口(用砌體填充),將其分成長度較均勻的若干墻段,墻段要采用弱梁連接,每個獨立墻段總高度與其截面高度之比不應小于2,墻肢截面高度不宜大于5m。剪力墻自下到上連續布置,避免剛度突變。控制剪力墻平面外的彎矩,保證剪力墻平面外的穩定性。

4 工程實例設計分析

4.1工程概況。

該工程是某小區26層剪力墻住宅樓,總建筑面積約17143.4m2,建筑層高2.9m,建筑總高度76.6m。

4.2工程設計分析

(1)設計數據。本工程設計基準期50年,抗震設防烈度為6度,地震分組為第二組,設計基本地震加速度為0.059。本工程建筑場地為l類場地,按本地區抗震設防烈度的要求采取抗震構造措施。該工程為A級高度建筑,其結構抗震等級為四級。場地的特征周期=0.305,水平地震影響系數最大值。max=0.04基本風壓0.35kN/mz,地面粗糙為C類,風壓體形系數、風壓高度變化系數及風振系數均按GB50009―2001《建筑結構荷載規范》(2006版)的規定采用,樓面活荷載標準值按荷載規范取值。

(2)結構平面布置。結構平面布置考慮有利于抵抗水平和豎向荷載,受力明確,傳力直接,盡量均勻對稱,減少扭轉影響,建筑平面力求簡單規則,以減少震害。一般情況下在層數較多(20層以上)的高層建筑中常采用傳統的全現澆剪力墻體系。因為如采用短肢剪力墻體系,就使得結構較柔,結構頂點位移和層間位移不一定能滿足規范要求,底部剪力系數也偏低,結構趨于不安全。

(3)結構豎向布置。結構豎向布置方面,該項目高寬為5,符合抗震規范剪力墻結構6度設防小于6的要求。在抗震設計中要求結構承載力和剛度宜自下而上逐漸減小,變化均勻、連續,不要突變。該工程平面在豎向上沒有大的內收外挑情況,平面從底至頂一致。豎向剛度的變化主要表現在分段改變構件截面尺寸和混凝土強度等級,從施工方便來說,改變次數不宜太多;但從結構受力角度來看改變次數太少,每次變化太大又容易產生剛度的突變。

4.3設計內容及結果

(1)最大地震力作用方向。最大地震力作用方向是指地震沿著不同方向作用,結構地震反映的大小也各不相同,那么必然存在某個角度使得結構地震反應值最大的最不利地震作用方向。設計軟件可以自動計算出最大地震力作用方向并在計算機中輸出,設計人員如發現該角度絕對值大于15度,應將該數值回填到軟件的“水平力與整體坐標夾角”選項里并重新計算,以體現最不利地震作用方向的影響。

(2)結構基本周期。結構基本周期是計算風荷載的重要指標。設計人員如果不能事先知道其準確值,可以保留軟件的缺省值,待計算后從計算書中讀取其值,填入軟件的“結構基本周期”選項,重新計算即可。

(3)周期折減系數。周期折減的目的是為了充分考慮框架結構或剪力墻結構中的填充磚墻剛度對計算周期的影響。由于填充墻作用,在早期彈性階段結構會有很大剛度,因此會吸收很大地震力,當地震力加大時,填充墻首先破壞,剛度大大減弱。周期折減系數不改變結構自振特性,只改變地震影響系數。特性,只改變地震影響系數。周期折減系數取值,與結構中非承重墻體材料性質、多寡、構造方式有關,應由設計人員根據實際情況確定,可取0.75~1.0。

(4)框架梁剛度放大系數。對于現澆樓板,在采用剛性樓板假定時,樓板作為梁的一部分,在分析中可用此系數來考慮樓板對梁剛度貢獻。梁剛度增大系數BK可在1.0~2.0范圍內取值。程序自動搜索中梁和邊梁,兩側均與剛性樓板相連的中梁的剛度放大系數為BK,只有一側與剛性樓板相連的中梁或邊梁的剛度放大系數為(1+BK)/2,其他情況的梁剛度不放大。本工程取BK=2。

(5)計算結果。第一,動力性能方面。通過剛度減少,方案一的第一平動周期由TI=1.414%變為方案Z、TI=I.9572s,影響十分顯著。平動周期數與扭轉周期數量變化不大,方案一第一扭轉周期值與第一平動周期的比值分別為0.797,方案二為0.699,均符合規范要求。可見方案二通過在剪力墻上開設結構洞或增大原有洞口,使結構剛度減小,從而增長了周期,使結構變“柔”。但扭轉效應減小,說明結構布置更加合理。第二,結構變形方面。兩方案的結構變形指標均符合規范要求。按六度設防計算時方案一最大層間位移角才1/4270,方案二最大層間位移角1/2782,較方案一有較大改進。但最大變形均發生在風載作用時,說明六度區的風荷載對高層建筑的影響已經超過地震荷載,設計時應將風荷載作為首要影響因素。但在較高烈度區時,隨著地震烈度的提高,剪力墻所受的地震作用不斷增大。地震荷載超越風荷載成為主要影響因素,其中層間位移比成為主要控制指標。第三,結構內力方面。方案二的基底彎矩值和剪力值均小于方案一的數值。因此減小結構剛度,增長周期,使地震影響系數減小,可有效減少地震力。同時,單從兩方案的軸壓比來看,剪力墻的數量還可進一步減少以充分發揮混凝土材料的性能,提高建筑物的經濟性。

5 結束語

目前,隨著我國經濟的不斷發展,高層建筑日益地涌現,結構設計的重要性越來越受到重視。剪力墻結構因其抗側剛度大,能有效地減少側移,且具有較好的抗震性能,因而被廣泛應用于多層和高層鋼筋混凝土建筑中。因此,掌握好剪力墻結構受力特點,把握好剪力墻結構設計的基本原則,建筑的結構設計水平才能向高效率,高水平的方向發展。

參考文獻

[1]王法武.高層框架及剪力墻結構的側移優化設計[J].工業建筑,2006,6.

篇10

關鍵詞:房屋建筑;剪力墻;結構設計;分析

隨著高層建筑的快速發展,建筑結構設計在樣式創新、結構安全以及功能需求上都提出了更高的要求。房屋建筑的剪力墻結構設計,在建筑施工整個過程中占有重要位置,也是我國設計人員一直努力鉆研的方向。如果剪力墻想更好地發揮其剛度大、外形美觀等優點,并又想克服自身結構上的缺點,那其關鍵就全在于結構設計,設計師們必須對剪力墻的設計要做到安全、經濟、合理、外形美觀。

1 剪力墻結構的布置原則

剪力墻的間距一般為3m~5m,其平面布置的靈活性受到了一定的限制,因此一般用于高層建筑住宅中。剪力墻的布置原則主要有以下幾種:

1.1在剪力墻結構中,剪力墻承受了全部的豎向力以及水平力,所以剪力墻應該沿著建筑物的主要軸線雙向布置,形成空間結構。尤其是在抗震結構之中,應該避免單向布置布置剪力墻,宜使兩個方向的抗側剛度接近,即兩個方向的自振周期應該相近。

1.2為了增加抗震能力,剪力墻應該盡量拉通對直。在建筑結構設計中,剪力墻洞口布置應該規則開洞,洞口成列、成排布置,這樣才能形成明確的連梁和墻肢,應力分布比較規則,又與當前普遍應用程序的計算簡圖較為符合,設計計算結果安全可靠。在抗震結構中,應該盡量避免疊合錯洞墻和錯洞剪力墻的出現。其中疊合錯洞墻的洞口因為錯開距離很小,有時甚至會出現疊合的現象,這樣一來,不僅墻肢不規則,而且在洞口之間會形成薄弱部位,對抗震產生會產生很不利的影響。

1.3剪力墻沿豎向時應該貫通建筑物的全高,從整體出發,剪力墻的抗側剛度較大,如果在某一層或幾層切斷剪力墻,易造成結構剛度突變。因此剪力墻沿豎向改變的時候,抗側剛度應該逐步減小,避免各層剛度突變,而造成應力集中。

1.4剪力墻要盡量避免在洞口與墻邊、洞口與洞口之間形成小墻肢。小墻肢的截面高度與厚度之比不大于四時,宜按框架柱進行截面設計,剪力墻與柱都是壓彎構件,其壓彎破壞狀態以及計算原理基本相同,但截面配筋構造有很大不同,因此柱截面和墻截面的配筋計算方法也各不相同。

1.5如果是較長的剪力墻,那么應該開設洞口,將剪力墻平均地分為若干墻段,墻段與墻段之間應該用弱梁連接,另外每個對立的墻段的總高度與其截面的高度之比不宜小于3,因為墻長較小時,受彎產生的裂縫寬度較小,這樣一來,墻體配筋才能夠充分地發揮其作用,所以墻肢截面的高不宜大于8m。

1.6在高層建筑中不應采用全部為短肢剪力墻的結構形式,短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。短肢剪力墻沿建筑高度可能有較多樓層的墻肢會出現反彎點,受力特點接近異形柱,又承擔較大軸力和剪力,由于短肢剪力墻抗震性能較差,地震區應用經驗不多,為安全起見,在高層住宅結構中短肢剪力墻布置不宜過多,不應采用全部為短肢剪力墻的結構。

1.7樓面主梁不宜支承在剪力墻之間的連梁之上。連梁產生扭轉,一方面不能有效約束樓面梁,也會因為沒有抗扭剛度而去抵抗平面外彎矩;另一方面連梁受力十分不利,連梁本身的剪切應變比較大,易出現裂縫;因此要盡量避免。樓板次梁等截面較小的梁支承在連梁上時,次梁端部可按鉸接處理。

1.8盡量控制剪力墻的平面外彎矩,剪力墻的特點是平面內剛度及承載力大,而平面外剛度及承載力都很小,因此應注意剪力墻平面外受彎時的安全問題。當剪力墻與平面外方向的大梁連接時,會使墻肢平面外承受彎矩,當梁高大于約2倍墻厚時,剛性連接梁的梁端彎矩將使剪力墻平面外產生較大的彎矩,因此應當采取措施,以保證剪力墻平面外的安全。為此應該采用增加與沿梁軸線方向的垂直墻肢、暗柱或者增加壁柱等方式,來有效地減少梁端部彎矩對墻的不好影響。另外,對截面較小的樓面梁可以設計為半剛接或鉸接,這樣可以減少墻肢的平面外彎矩。

2 剪力墻結構設計在房屋建筑中的應用

2.1剪力墻截面厚度

在建筑結構設計中之所以會規定剪力墻的最小厚度,是為了保障剪力墻平面之外的剛度以及穩定性能。當墻肢平面外出現與之相交的剪力墻的時候,可以將其視為剪力墻的支承,這樣一來就有利于保證剪力墻平面外的剛度和穩定了。因此剪力墻截面厚度除滿足穩定要求外尚應滿足剪力墻受剪截面限制條件、剪力墻正截面受壓承載力要求以及剪力墻軸壓比限值要求。規范規定:在非抗震設計時,剪力墻的最小厚度不應該小于160 mm。而在抗震設計時,一、二級抗震等級時底部加強區不應小于200mm;其他部位不應小于160mm,一字形獨立剪力墻底部加強部位不應小于220 mm,其他部位不應小于180 mm;三、四級抗震等級時不應小于160mm,一字形獨立剪力墻的底部加強部位尚不應小于180 mm。分隔電梯井或管道井的墻肢截面厚度可適當減小,但不宜小于160mm。

2.2設置構造邊緣構件和約束邊緣構件

剪力墻一般在一、二、三級抗震的一般部位以及四級抗震設計和非抗震設計的時候,剪力墻的墻肢端部應該設置構造邊緣構件;在一、二、三級抗震的底部加強部位以及其上一層的墻肢端部應該設置約束邊緣構件。

2.3為了防止混凝土墻體在受彎裂縫出現后立即達到極限受彎承載力,配制的豎向分布鋼筋必須滿足最小配筋百分率要求。同時,為了防止斜裂縫出現后發生脆性的剪拉破壞,規定了水平分布鋼筋的最小配筋百分率。一般剪力墻的豎向和水平分布筋的配筋率為:一、二、三級抗震等級時不應小于0.25%,四級抗震等級及非抗震等級時為0.2%,剪力墻的豎向和水平分布鋼筋的間距均不宜大于300mm,直徑不應小于8mm,也不宜大于墻肢厚度的1/10。

2.4剪力墻連梁超筋的處理

連梁超筋在剪力墻結構設計中是一種常見現象,常言道:防范于未然,所以連梁配筋時就務必應該滿足以下要求:

2.4.1 連梁上下縱向受力鋼筋伸入墻內的錨固長度抗震設計時不應小于LaE,非抗震設計時不應小于La,且均不應小于600mm。

2.4.2 抗震設計時,剪力墻中的連梁全長箍筋的構造要求應采用框架梁端加密區箍筋構造要求;在非抗震設計時,沿連梁全長的箍筋直徑應不小于6mm,間距不應大于150mm。

2.4.3 在頂層連梁錨入墻體的鋼筋長度范圍內,應該配置間距不大于150mm的箍筋,構造箍筋的直徑與該連梁的箍筋直徑要相同。

2.4.4 連梁高度范圍內的墻肢水平分布鋼筋水平分布鋼筋應在連梁內拉通作為連梁的腰筋。截面高度大于700mm的連梁,其兩側面腰筋的直徑不應小于8mm,沿高度間距不應大于200mm;跨高比不大于2.5的連梁,其兩側腰筋的總面積配筋率不應小于0.3%。

2.4.5 跨高比不大于1.5的連梁,非抗震設計時,其縱向鋼筋的最小配筋率可取為0.2%;抗震設計時,其縱向鋼筋的最小配筋率宜符合規范最小配筋率的要求,跨高比大于1.5的連梁,其縱向鋼筋的最小配筋率可按框架梁的要求采用。非抗震設計時,頂面及底面單側縱向鋼筋的最大配筋率不宜大于2.5%;抗震設計時,頂面及底面單側縱向鋼筋的最大配筋率宜符合規范連梁縱向鋼筋的最大配筋率的要求。如不滿足,則應按實配鋼筋進行連梁強剪弱彎的驗算。

如果出現剪力墻連梁超筋的現象,一般有以下三個處理方法:一是想法設法地減小連梁的截面高度或采取其他減小連梁剛度的措施;二是在抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可以進行塑性調幅;三是當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響的時候,方可考慮在大震作用下該連梁不參與工作,再按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下進行結構內力分析,最后墻肢應該按照兩次計算所得的較大內力進行配筋計算。

參考文獻: