框架-剪力墙结构中剪力墙的设计

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1、框架-剪力墙结构中剪力墙的设计-结构综合资料框架-剪力墙结构中剪力墙的设计摘要:本文探讨了框剪结构中剪力墙的厚度、数量及长度的确定,从剪力墙的平面、竖面阐述了剪力墙的布置,结合建筑使用要求,确定剪力墙的数量和布置方式是在框架剪力墙结构设计中最重要的。  关键词:框架剪力墙布置  0引言  建筑技术需要随工业化、城市化的日益发展而发展,高层建筑越来越成为建筑形式的首选,因为高层建筑具有节约用地、节省投资等方面的优势。高层建筑结构体系根据抗侧力体系的不同可分为:剪力墙结构、框架结构、框架―剪力墙结构、筒中筒结构和多筒

2、结构体系。  我所参与设计的东北电网电力调度交易中心大楼,采用的是型钢混凝土框架-剪力墙结构,此设计获得了省优秀设计一等奖。下面结合设计经验,就框剪结构中剪力墙的设计加以探讨。  1确定剪力墙的厚度  框剪结构体系中,边框柱和边框梁宜作为剪力墙的边缘约束构件。带边框剪力墙的截面厚度在规范中规定分别为:①一、二级剪力墙的底部加强部位抗震设计时的厚度不允许小于200mm,同时不宜小于层高的1/16;无端柱或翼墙时,不宜小于层高或无支长度的1/12;②其他情况不应小于160mm,且不宜小于层高的1/20;无端柱或翼墙时

3、,不宜小于层高或无支长度的1/16。边框梁的高度可取墙厚度的2倍,宜取与墙厚度相同的宽度。结构安全和经济合理等特点是一个合理的剪力墙厚度应具有的。  2框架―剪力墙计算方法  在水平荷载作用下的框架―剪力墙体系,由框架和剪力墙共同承受外荷载,这种解析方法是基于连续化思想来计算框架―剪力墙。换言之,通过刚性链杆,即刚性楼盖的作用将框架和剪力墙连在一起。相互作用的集中力Pft会在链杆切断后,在楼层标高处剪力墙与框架间产生。计算时将集中力Pft简化为连续的分布力Pf,以便于计算。与这相对应,框架变形与剪力墙相同的变形连

4、续条件,在每一楼层标高处,简化为框架变形与剪力墙相同的变形连续条件,在沿整个建筑高度范围内。位移y与荷载P(x)之间对普通梁关系如下:EI■=P(x)  对剪力墙来说,承受外荷载与框架弹性反力的一个弹性地基梁,可视其为上端自由下端固定。除承受分布荷载p(x),同时承受分布反力Pf,因引,在位移与反力Pf、荷载P(x)之间微分关系如下式所示:EI■=P(x)-Pf  解微分方程求出剪力墙,也就是求出了框架的位移曲线y(x),然后再利用下面所示的微分关系,求出剪力墙的荷载和内力:弯矩:EI■=M  剪力:EI■=V 

5、 均布荷载:EI■=p  可由位移曲线y(x),再来求出框架所受的荷载和剪力即:荷载:■=CF■μ-pr剪力:VF=CF?兹=CF■  可由D值法或反弯点法求得,式中的CF,它为框架的剪切刚度,可用下列规范中的等效公在式考虑柱轴向变形来加以求得。  CFo=■  3剪力墙的数量和长度的确定  结构在地震作用下的周期、层间位移角等等计算信息,相对较容易满足。剪力墙和框架柱各自承担的倾覆弯矩之间比例的控制,应当引起足够的注意,对此《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010给出了更加详细划分。由公式:L=A/h可

6、以看出,在确定了剪力墙的厚度和面积之后,剪力墙的长度通过计算就可以知道了。为了避免剪力墙的脆性的剪切破坏,要求剪力墙应具有延性,细高的墙体和高宽比设计成大于2的墙体,此较容易设计成弯曲破坏的延性剪力墙,此时便可以满足此要求。因此,每个墙段高宽比大于2,也就是我们设计时应达到的要求,如果因为墙的长度很长无法满足高跨比的要求时,开设洞口将长墙分成均匀的、长度较小的联墙肢或整体墙。因为开洞而形成的洞口连梁,最好采用约束弯矩较小的连梁进行连接,这样一来,近似认为墙段本身分成了独立的墙段。另外,位于连梁两端的剪力墙一般较长

7、,这样,连梁与其所连接的剪力墙就形成了一个整体刚度较大,吸收水平地震力能力较强。此时,连梁作为剪力墙之间的传力构件就很容易出现剪切超限,洞口在这时应可以考虑开得大一些。从而位于连梁两侧的剪力墙的长度就可以相应的减小,由于受弯而引起的裂缝宽度此时也变得较小,那么位于剪力墙体内的配筋就能够充分的起到作用。  4剪力墙的布置  4.1剪力墙布置原则。①平面形状凹凸较大时,剪力墙宜在凸出部位的端部附近布置。②在建筑物的周边、楼梯间、电梯间、平面形状变化和竖向荷载较大等部位宜均匀布置剪力墙。③纵横剪力墙一般以L形、T形和槽

8、形等形式组成。④剪力墙总高度与长度之比宜大于2,而不宜太长。⑤剪力墙不宜在防震缝和伸缩缝两侧同时布置,纵向剪力墙不宜布置在端部,而应布置在中部。  4.2剪力墙的设置位置。剪力墙对于L形、矩形、T形、口形等平面布置,应沿纵横两个方向。而径向和环向布置则应用于圆形和弧形平面时。分散、均匀、对称、周边布置的原则应用在每个方向的剪力墙布置上。  ①分散。地震力分散作用于刚度大致

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