关于高层建筑剪力墙结构设计的探讨
摘要:本文作者结合实际工作经验,对高层建筑剪力墙结构设计进行了分析探讨,供大家参考借鉴。
关键词:高层建筑;剪力墙;结构设计;探讨
由于短肢剪力墙结构的设计在高层住宅当中具有一定的发展潜力,因此,在对其设计的过程当中必须要根据它的受力特点,全面充分的了解对其损害的不同机理,从而选择合理的结构。同时让我们注意到的是,在对短肢剪力墙结构的设计时,必须要同一般的剪力墙有所区别,应结合高层住宅的主要特点,把结构应用得刚柔恰当,同时也要具有良好的抗震措施,从而才能达到结构设计主要目的。
多年来剪力墙结构在住宅、公寓和旅馆应用非常广泛,其优点是刚度大,整体性好,在水平力作用下位移小,这种结构的竖向承重构件主要由钢筋混凝土墙体来承担,这种墙体有较强的抵抗风和地震作用传来的水平力(剪力)的能力,因而有更好的抗侧力能力,可建造层数较多的建筑。随着市场竞争的日益激烈,原材料的上涨,经济性的要求也在不断的加强,其剪力墙的缺点也暴露出来:(一)由于剪力墙结构抗侧力刚度较大,使得其结构自振周期变小,引起较大地震反应;从而上部结构配筋相应增加,这增加了造价;(二)由于钢筋混凝土墙体较多,使得建筑物自重增加,增加了基础的费用。上部墙体均为双层双向配筋,增加了钢筋用量;(三)墙体间距的限制,空间灵活性较差;(四)由于墙肢较长,墙肢轴压力很小,无法充分发挥墙肢的承载能力;(五)剪力墙墙体多为构造配筋,使得钢筋材料利用率很低。
1 结构设计分析
由于应用普通的剪力墙结构限定建筑的空间以及分隔,所以也满足不了人们对空间设计的具体要求,对此,在经过不断的改良与实践提高,通过应用剪力墙作为基础,同时也吸取了框架的一些优势,并且也逐渐的发展成为可以适应高层住宅的结构设计,也就是短肢剪力墙结构。
1.1 剪力墙结构刚度大,整体性好。在高层住宅中,开间均较小,分隔墙较多,采用现浇剪力墙。可将承重墙减少,比较经济。另外,剪力墙外观整齐,没有露梁、露柱现象,便于室内布置,因此在高层住宅中常采用现浇剪力墙结构。
1.2 剪力墙结构设计中应注意的问题,剪力墙结构的抗侧刚度大,结构周期小,地震响应大:剪力墙结构墙体越多,建筑物的重量越大,地震反应也大,会造成浪费:另外,剪力墙结构墙体多为构造配筋,如果配筋率太低,则结构延性差。
1.3 结构位移的控制最大层间位移角(应≤l/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)。结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。
1.4 剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。
2 设置角窗对高层剪力墙结构整体效应的影响
高层剪力墙角部是结构的关键部位,一般应设L形剪力墙,而在角部设置角窗会对结构整体效应变化造成较大的影响。此外,通过分析转角窗处的杆件内力特点,我们发现外墙内力明显增大,相邻各构件扭转效应明显,特别是洞口处的连梁所受扭矩较大,设计时应加强转角处外墙等构件的刚度和配筋。转角开洞对高层结构转角处楼板的影响也较大,其原因主要是楼板角部无竖向构件(如柱或墙肢)的可靠约束,仅有角窗长过梁作为水平向约束,而该约束又是悬臂构件,对楼板约束较弱。当楼板因形心与刚心偏离产生扭矩时,角部楼板会因扭转应力集中而产生较大变形,致楼板开裂,严重时甚至影响使用功能。加上角窗位于房屋端部,在夏季炎热的南方地区,或在冬季室内外温差较大的北方地区,结构本身较易产生裂缝,故必须选用合理的计算模型,并采取特殊措施加强转角窗处的结构设计和构造措施。
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