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高层短肢剪力墙结构设计难点分析

文章出处:http://www.fyjianliqiang.com 作者:方圆模具 人气:发表时间:2020-08-25

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  高层短肢剪力墙结构设计难点分析

  李春光杜再平

  关键词:高层短肢剪力墙结构设计难点分析

  尽管短肢剪力墙结构优势突出,但是在设计必须预先考虑到其所面临的各种难点问题,否则其优势不仅不会有效的发挥出来,还会影响到高层建筑的整体性能,因此在设计时,尽量做好前期工作,充分了解高层建筑的具体需求,进而明确使用的数量,避免出现浪费的情况,在结构布置时,要使短肢剪力墙尽可能的做到拉直对齐,只有如此,才能满足其抗侧力的要求。


新型剪力墙加固体系


  一、短肢剪力墙结构简介

  短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm,其各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。一般情况下,这种结构会应用在房间间隔墙交叉的地方,具体使用的数量以及布置的形式,需要与抗侧力有直接关系的要求,通常而言,应该在各个短肢剪力墙的地方还需要布置连系梁,进而使得各个剪力墙能够形成一个整体,形成完整的结构体系,短肢剪力墙结构具有非常大优势,集中表现在如下几点:

  首先,对建筑功能的发挥具有积极的作用,高层建筑应用这种结构之后,可以防止梁柱突出墙面,因为墙肢与填充墙的厚度一致,与各个剪力墙连接的梁能够保持在一个平面之中,另外,短肢剪力墙墙肢较短,自身质量比较轻,更适合应用在结构墙体中,而且符合我国建筑行业改革的需要,虽然使用这种结构,为施工人员带来了困难,但是与此同时也增大了建筑室内空间使用面积。

  其次,有利于建筑结构设计,因为短肢剪力墙在设计时,其墙肢以及梁都可以隐藏起来,不会影响美观,除此之外,短肢剪力墙结构布置十分灵活,而且利用不同尺寸的短肢剪力墙可以有效的将整个高层建筑整体的刚度中心与质量中心尽量重合,使其不会发生偏移,所以对于设计人员来说,使用这种结构会节省结构设计的时间。

  最后,短肢剪力墙结构体系使用方便,完全依照建筑自身的要求来选择,在应用期间,可以按照建筑平面规划的要求,通过间隔墙位置来设计竖向的构件,因此几乎不会与建筑使用功能发生任何冲突,另外,数量以及尺寸都依照具体的要求而定,除此之外,断肢剪力墙结构布置方案的可选择性也很强,其刚度以及强度的要求也能够得到满足,不需要在对其他构件进行设计,以此来达到刚度以及强度的要求。

  二、高层短肢剪力墙结构设计难点

  高层建筑中会普遍应用到短肢剪力墙结构,尤其是小高层建筑中,这种结构的应用概率更大,但是短肢剪力墙结构在设计时,需要注意非常多的问题,而这些问题也逐渐的成为其设计难点,这些难点问题如果不能预先采取有效的措施,将会影响高层建筑正常使用,严重者会发生安全事故。在此,笔者将以一个实例为例,具体的探讨其设计难点。

  1、工程概况

  某高层建筑,采用短肢剪力墙结构,基础为静压预应力管桩基础,地上10层,地面以上结构高度33m,建筑面积7500m2,结构安全等级为二级,设计使用年限为50年,建筑抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为7度。

  2、结构布置

  短肢剪力墙结构布置较灵活,不同的结构方案会导致不同的效果,总结已往经验,若要取得良好的抗震效果,在结构布置上应遵循如下原则:

  高层建筑不应全部是短肢剪力墙结构,若短肢剪力墙较多,可在竖向交通中心区布置筒体或一般剪力墙来共同抵抗水平力;短肢剪力墙应布置在房间分隔墙的交点处且竖向荷载较大处,但不必在每墙交接处设短肢墙,满足竖向荷载和抗侧力的需要即可;短肢剪力墙的数量和长短可根据结构受力的需要来确定。可由基本自振周期来判断剪力墙布置是否合理;短肢墙应尽量对齐、拉直,以便和连梁一起构成抗侧力构件。在外凸出部分、平面外边缘和角点处,容易产生大的应力集中,应设短肢剪力墙以满足平面刚性和抗扭的要求;采用普通楼板时,短肢剪力墙的间距不应过大,以防止楼板在自身平面内变形过大,否则应采用预应力楼板;剪力墙相邻洞口之间及洞口与墙边缘之间应避免小墙肢,试验表明:墙肢宽度与厚度之比小于3的小墙肢在反复荷载的作用下,比大墙肢开裂早,即使加强配筋,也难以防止小墙肢的较早破坏;纵横向剪力墙宜布置成T形、L形、十字形以避免布置与墙平面单侧相交的梁,同时亦可以使纵墙可以作为横墙的的翼缘,横墙可以作为纵墙的翼缘,提高其承载力和刚度。

  3、结构计算

  本工程采用中国建筑科学研究院编制的多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件(墙元模型)SATWE进行计算。本工程严格按规范条文进行设计计算,因短肢剪力墙较多,布置了电梯筒体和一般剪力墙,形成短肢剪力墙与筒体和一般剪力墙共同抵抗水平力的剪力墙结构,并符合下列规定:其最大适用高度比《高规》中剪力墙结构的规定值低,本工程地面以上结构高度为33m,低于100m;抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩为结构总底部地震倾覆力矩的65%,不小于50%;抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级比《高规》规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用;本工程短肢剪力墙抗震等级为一级;抗震设计时,各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比,抗震等级为一级不宜大于0.5。

  4、抗震构造措施

  短肢剪力墙除了要按结构计算进行配筋外,还应设构造钢筋。短肢剪力墙的侧向刚度介于框架异形柱和普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅。与框架异型柱和普通剪力墙结构一样,短肢剪力墙在设计时也要加强边缘构件的配筋。短肢剪力墙主要布置在房间分隔墙的交点处,根据抗侧力的需要及分隔墙相交的形式而确定适当数量,并在各墙肢间设置连系梁形成整体。这种结构系实属剪力墙结构的一种,短肢力剪力墙结构中,除墙肢平面内有梁外,与垂直墙肢方向也有梁,此类梁由于支座面筋要满足锚固(0.4Lae)构造要求,因此在配筋时要选用小直径的钢筋,采用“密而小”的配筋原则,这样即满足0.4Lae锚固要求也有利于梁端裂缝控制。本工程框架梁抗震等级为三级,框架梁混凝土强度等级C25,此位置短肢墙厚度为200mm,因此选用直径Φ12的钢筋,0.4Lae=0.4×35d=0.4×35×12=168mm,满足要求。振动台模拟地震试验结果表明,建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,底部外围的小墙肢,截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,使连梁受剪破坏的可能性增加。

  三、结语

  综上所述,可知对高层短肢剪力墙结构设计难点进行分析十分必要,因为只有如此,才能充分的证明该种结构的设计优势,在具体布置时,需要对该结构进行计算,应该采用先进的软件避免出现计算误差。

  参考文献:

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  [2]张守军,李青宁,李锐,方运红.T形短肢剪力墙弹塑性受力性能优化分析[J].四川建筑科学研究.2009(01)

  [3]施巧珍.对目前短肢剪力墙结构设计的探讨[J].四川建材.2009(01)

  [4]陈向上.短肢剪力墙抗震性能影响分析与设计[J].科技资讯.2009(03)

本文来源:http://www.fyjianliqiang.com/gongsi/127.html

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