框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計

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摘要：綜述框架剪力墻的特點(diǎn)，就剪力的厚度和數(shù)量平面和豎向布置的原則進(jìn)行探討。 

關(guān)鍵字：框架剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻布置  中圖分類號：s611文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a 文章編號：  1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)  框架-剪力墻結(jié)構(gòu)簡稱框一剪結(jié)構(gòu)?？蚣?mdash;剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于剪力墻剛度大，剪力墻將承擔(dān)大部分水平力，是抗側(cè)力的主體，整個結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大提高?？蚣軇t承擔(dān)豎向荷載，提供了較大的使用空間，同時也承擔(dān)部分水平力?？蚣鼙旧碓谒胶奢d作用下呈剪切形變形，剪力墻則呈彎曲形變形。當(dāng)兩者通過樓板協(xié)同工作，共同抵抗水平荷載時，變形必須協(xié)調(diào)，側(cè)向變形將呈彎剪形。其上下各層層間變形趨于均勻，并減小了頂點(diǎn)側(cè)移。同時框架各層層間剪力趨于均勻，各層梁柱截面尺寸和配筋也趨均勻。由于上述受力變形特點(diǎn)，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)的剛度和承載能力都大大提高了  2剪力墻厚度確定  剪力墻的周邊應(yīng)設(shè)置梁邊框梁和端柱組成的邊框。在>中有規(guī)定:剪力墻的截面厚度為: 1) 抗震設(shè)計時, 一、二級剪力墻的底部加強(qiáng)部位的厚度均不應(yīng)小于200 mm,且不宜小于層高的1/ 16;非加強(qiáng)區(qū)不應(yīng)小于160mm且不宜小于層高1/20；2）三、四級剪力墻的底部加強(qiáng)部位的厚度均不應(yīng)小于160 mm,且不宜小于層高的1/ 20;非加強(qiáng)區(qū)不應(yīng)小于140mm且不宜小于層高1/25。邊框梁的寬度宜與墻同厚, 高度可取墻厚的2 倍。所以一個合理的剪力墻厚度具有結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)。在這里需要注意的一點(diǎn)是, 一般情況下由于基礎(chǔ)的埋置深度比較大而導(dǎo)致底層的層高比較高, 從而也就要求底層剪力墻的厚度比較大。但還應(yīng)該注意到新的>2010版是不宜小于層高1/xx,意思若墻體穩(wěn)定性驗算滿足要求就可以了，不必按層高的1/xx一刀切。因此在保證墻體穩(wěn)定性的前提下, 盡量不把層高較高樓層的剪力墻做的太厚。原因有以下幾個方面: 1) 由  于最小配筋率影響, 導(dǎo)致剪力墻的配筋面積的增大; 2) 在剪力墻變截面處, 為了避免相鄰樓層間的剛度變化過大, 剪力墻的斷面變化應(yīng)是漸變的, 這勢必會增加工程造價。3) 剪力墻的厚度直接影響到邊框柱和梁的斷面, 較大的剪力墻斷面必然會導(dǎo)致較大的邊框柱梁斷面 。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算中應(yīng)能靈活掌握對剪力墻厚度的選擇。  3 剪力墻的數(shù)量  一個工程項目的設(shè)計, 要有合適的剪力墻的數(shù)量。通過一些計算參數(shù)結(jié)果如:剪重比、剛重比、周期、層間位移角等進(jìn)行不斷的調(diào)整。  首先，按照規(guī)范要求，在一個獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元內(nèi)，規(guī)范規(guī)定，剪力墻在結(jié)構(gòu)底部所承擔(dān)的地震傾覆力矩值應(yīng)介于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩值的50~90%間，才能按框－剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。總結(jié)一些成功的設(shè)計實(shí)例：一般底層結(jié)構(gòu)剪力墻截面面積a w 和柱截面面積ac 之和與樓層面積af 之比以及剪力墻截面面積a w 與樓面面積af 之比均控制在表1 范圍內(nèi)。  4 剪力墻的平面布置  剪力墻的平面布置原則是均勻、分散、對稱、周邊布置。均勻、分散原則是要求每片剪力墻的剛度不要太大, 連續(xù)尺寸不要太長, 使剪力墻的數(shù)量多一些, 分散一些, 每一片墻肢的彎曲剛度適中, 不會因為個別墻肢的局部破壞而影響整體的抗側(cè)力性能。剛度愈大的墻肢承擔(dān)的吸收荷載也愈大, 同樣的也要考慮墻肢開洞, 來減輕個別墻肢的剛度集中問題。周邊原則是為了使建筑物的剛度中心和平面形心盡量吻合, 保證建筑物抗扭能力。在每一獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元的縱向和橫向，均應(yīng)沿兩條以上的且相距較遠(yuǎn)的軸線設(shè)置剪力墻，使結(jié)構(gòu)具有盡可能大的抗扭轉(zhuǎn)能力。一般情況下，剪力墻宜布置在豎向荷載較大處、平面形狀變化處或樓蓋水平剛度劇變處、樓梯間。但是，縱向剪力墻不宜設(shè)置在獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元的兩端，以免縱向框架梁和樓板因受到變形約束的區(qū)段過長而產(chǎn)生較大的收縮和溫度應(yīng)力。剪力墻的布置還宜在應(yīng)力易集中處：如端部轉(zhuǎn)角處、凸凹角處等等。另外， 對于高層建筑而言, 由于建筑的空間要求( 形成大面積的樓板開洞) 、樓梯間、電梯間以及管道井等處開洞對樓板剛度的連續(xù)性形成嚴(yán)重破壞的,有必要在這些地方設(shè)置剪力墻來增加抗側(cè)剛度。  5 剪力墻的豎向布置  剪力墻在豎向宜沿建筑物全高設(shè)置, 盡量不要中斷, 且橫向與縱向的剪力墻宜相連。但在實(shí)際工程中由于建筑物使用功能的要求, 也有部分剪力墻不能落地, 因此, 也要對轉(zhuǎn)換層采取加強(qiáng)措施。剪力墻宜在兩個主軸方向組合布置成l 形、t 形以及口字形的筒體, 盡量避免一字形墻的出現(xiàn), 這樣可以提高剪力墻身的剛度， 但單片長度較長的剪力墻( 不小于8 m) 宜開洞處理， 在建筑使用功能中不要求該處出現(xiàn)洞口時, 需要用填充墻體填充處理( 墻體厚度與剪力墻同) 。洞口在豎向上, 宜對齊處理, 洞口兩側(cè)應(yīng)按先行規(guī)范設(shè)置邊緣構(gòu)件, 采取加強(qiáng)措施, 滿足使用功能的要求。  6 結(jié)語  當(dāng)然，水平位移滿足《建筑高層規(guī)程》的要求，是合理設(shè)計的必要條件之一，但不是充分條件。即是說:合理的設(shè)計，水平位移應(yīng)滿足限值，但水平位移限值滿足，不一定是合理的結(jié)構(gòu)，還要考慮周期，地震力大小等綜合條件這是因為，抗震設(shè)計時，地震力大小與剛度直接相關(guān)?？箓?cè)剛度小，結(jié)構(gòu)設(shè)計并不見得合理，由于地震力也小，所以位移也有可能在限值范圍內(nèi)，此時并不能認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計合理.所以，在滿足側(cè)移條件外，還應(yīng)綜合其他因素。首先，通過結(jié)構(gòu)自振周期的計算驗證剪力墻的布置。對于比較正常的設(shè)計，不考慮折減的計算自振周期，框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，t1=(0.06--0.12)*n，第二和第三振型的周期近似為t2=(1/3~1/5)*t1，t3=(1/5~1/7)*t1。其次，可通過計算結(jié)構(gòu)的底部剪力來驗證剪力墻的布置。根據(jù)目前許多工程的計算結(jié)果，截面尺寸，結(jié)構(gòu)布置都比較正常的結(jié)構(gòu)，將各層位移連成側(cè)移曲線，應(yīng)具有反s 形曲線，且接近直線。在剛度較均勻的情況下，位移曲線應(yīng)連續(xù)光滑，無突然凹凸變化和折點(diǎn)。  經(jīng)過上述驗證，基本上認(rèn)為剪力墻的數(shù)量和設(shè)置位置是合理的。  參考文獻(xiàn)  [1]>gb 50010-2010[s]  [2]>gb50011-2010[s]  [3]>jgj 3-2010[s]  [4]候麗紅框架-剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計[j] 2009,35(17) 43-44  作者簡介：王問杰19780610，性別男，民族（漢），籍貫江蘇蘇州，工作單位：蘇州市新宇建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，職務(wù)，工程師，學(xué)位，大學(xué)本科研究方向,結(jié)構(gòu)設(shè)計  注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用pdf形式查看。