摘要:框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中,剪力墻主要是承擔(dān)水平地震作用下剪力,框架只承擔(dān)很小一部分水平地震作用,主要承擔(dān)的是重力荷載。在剪力墻和框架共同作用下,結(jié)構(gòu)整體的強度和剛度增加,框剪結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用在高層住宅、辦公樓等建筑中。本文對框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻厚度、長度及數(shù)量的確定進行了探討,從剪力墻豎向、平面布置方面對剪力墻布置原則進行了闡述,并對剪力墻設(shè)計中經(jīng)常遇到的一些問題進行分析,以期能夠提供參考。
關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)體系;剪力墻;設(shè)計;布置原則;問題分析
1 引言
隨經(jīng)濟快速發(fā)展,人們生活水平不斷提高,對建筑結(jié)構(gòu)要求越來越復(fù)雜,框剪結(jié)構(gòu)廣泛的應(yīng)用于高層住宅、辦公樓等建筑當(dāng)中。因框剪結(jié)構(gòu)具建筑布局較靈活特點,能夠依據(jù)業(yè)主不同需求盡可能的進行房間自由分割,且有適當(dāng)剪力墻,具相當(dāng)大剛度,使框架剪力墻結(jié)構(gòu)具較高承載力,較好的整體性和延展性,且有很強吸收地震力能力,從而可大大減小結(jié)構(gòu)本身側(cè)移。在抗震設(shè)計進行的時候就盡量的不考慮填充墻體在地震發(fā)生的時候有所作為,只讓其充當(dāng)一個分隔房間的作用,僅此而已。尤其在抗震要求較嚴(yán)格地區(qū),要優(yōu)先考慮這種結(jié)構(gòu)體系,剪力墻在設(shè)計的時候,對剪力墻厚度、布置方式以及數(shù)量都關(guān)系結(jié)構(gòu)安全和技術(shù)經(jīng)濟是否合理等關(guān)鍵問題。本文對框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻厚度、長度及數(shù)量的確定進行了探討,從剪力墻豎向、平面布置方面對剪力墻布置原則進行了闡述,并對剪力墻設(shè)計中經(jīng)常遇到的一些問題進行分析,以期能夠提供參考。
2 工程概況
某工程是臨街建筑,一層是商場,2~12層是住宅,一層層高是4.6m,標(biāo)準(zhǔn)層的層高是3.0m,其總高是38.2m。場地的地貌屬于溶蝕谷地,地質(zhì)構(gòu)造比較穩(wěn)定,屬于Ⅱ類場地,地震特征的周期值設(shè)計是0.35s,基礎(chǔ)的持力層是中風(fēng)化的泥質(zhì)灰?guī)r,基巖埋深5~6m,比較適宜建筑。此工程按照Ⅵ度地震烈度設(shè)防,設(shè)計地震的加速度是0.05g,基本風(fēng)壓是0.3kN/m2,設(shè)計地震的分組是第一組。
3 剪力墻厚度的確定
框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中,剪力墻有邊緣的約束構(gòu)件,即邊框梁和邊框柱,規(guī)范當(dāng)中規(guī)定帶邊框的剪力墻截面的厚度如下:①抗震設(shè)計的時候,一級、二級剪力墻底部的加強部位厚度均不要低于200mm,且不要低于1/16層高;②其他情況下不要低于160mm,且不要低于1/20層高。邊緣梁寬度應(yīng)與墻同厚,高度可以取2倍的墻厚。因此,一個合理剪力墻的厚度是經(jīng)濟合理、結(jié)構(gòu)安全。綜述所述,剪力墻厚度滿足1/16或者1/20層高前提下,200mm最好。
4 剪力墻數(shù)量和長度
通過實際工程設(shè)計,通常都要有適合的剪力墻數(shù)量。在計算信息,如結(jié)構(gòu)在地震作用下的層間位移角、周期等都相對比較容易滿足,我們在這其中要注意對剪力墻和框架柱各自承擔(dān)傾覆彎矩間的比例進行控制,當(dāng)剪力墻所承擔(dān)傾覆彎矩超過框架傾覆彎矩的50%才可把這種結(jié)構(gòu)形式定性為計算模型當(dāng)中選作框架剪力墻結(jié)構(gòu)?偨Y(jié)成功設(shè)計實例,通常底層結(jié)構(gòu)的剪力墻的截面面積(Aw)及柱截面的面積(Ac)之和對樓層的面積(Af)之比及剪力墻的截面面積(Aw)與樓面的面積(Af)之比控制在表1范圍內(nèi)。
剪力墻面積及厚度確定以后,剪力墻長度L=Aw/ht自然的就知道了。剪力墻要具延性,寬高比超過2的墻體容易設(shè)計為彎曲破壞延性的剪力墻,從而可避免脆性剪切的破壞。若墻的長度較長,為滿足各墻段的高寬比高于2,可通過洞口開設(shè)把長墻分為長度較小且均勻的整體墻或聯(lián)墻肢,因開洞形成洞口連梁采用彎矩較小連梁進行連接比較好,使墻段的本身認為是分成獨立的墻段。此外,連梁的兩端連接剪力墻比較長,剪力墻和連梁形成了一個整體,其剛度較大,所吸收水平的地震力較大,連梁作剪力墻間的傳力構(gòu)件容易出現(xiàn)超限剪切,此時可以考慮把洞口開大一些,為減小連梁量測剪力墻的長度,受彎產(chǎn)生裂縫的寬度很小,因此墻體配筋能充分發(fā)揮作用,墻體的長度不要超過8m;另外要注意剪力墻洞口布置應(yīng)盡量避開平面外彎矩作用在因開洞形成連梁上,否則對連梁受力不利。
5 剪力墻布置原則
5.1剪力墻平面布置的原則
剪力墻平面布置的原則是分散、均勻、周邊、對稱布置。分散、均勻原則要求每片剪力墻的剛度不應(yīng)太大,連續(xù)尺寸不應(yīng)太長,使剪力墻數(shù)量盡量多一些,分散一些,每片墻肢彎曲剛度要適中,不要因為個別的墻肢局部破壞影響整體抗側(cè)力性能。剛度愈大,墻肢承擔(dān)吸收荷載就愈大,同樣應(yīng)考慮墻肢開洞減輕個別的墻肢剛度的集中問題。周邊原則為使建筑物剛度中心及平面型心吻合,確保建筑物的抗扭能力。在周邊進行剪力墻布置,抵抗扭轉(zhuǎn)內(nèi)力臂很大,在剪力墻數(shù)量合適情況下,不需要為滿足使用的要求而增加剪力墻的數(shù)量,不僅節(jié)約造價,又起到較好抗扭效果。剪力墻布置在應(yīng)力較集中處(端部的轉(zhuǎn)角處及凸凹角處),另外,對高層建筑來說,因建筑空間的要求、電梯間、樓梯間及管道井處因開洞對樓板的剛度連續(xù)性造成嚴(yán)重破壞的,有必要采取相應(yīng)措施對這些地方進行加強,為補足薄弱增設(shè)剪力墻。在滿足以上原則基礎(chǔ)上,我們還需注意剪力墻間距要求。
5.2剪力墻豎向的布置原則
剪力墻進行豎向設(shè)置宜沿建筑物的全高進行,盡量不要隨意中斷,基于建筑功能的要求需中斷剪力墻的時候,在轉(zhuǎn)換層,我們應(yīng)采取加強措施。國外規(guī)范當(dāng)中提到,以需中斷剪力墻對結(jié)構(gòu)側(cè)移的剛度不會造成太大影響,對頂部位移影響也較小,且轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面設(shè)計只與分配到絕對地震的作用有關(guān),無需采取特殊加強措施,這樣可減少混凝土用量,大大減低工程造價。另外,剪力墻宜落地,在實際工程當(dāng)中因建筑物的使用功能要求,有部分剪力墻不可落地,所以,我們應(yīng)采取相應(yīng)措施對轉(zhuǎn)換層進行加強。剪力墻在兩個主軸方向宜組合布置為T形、L形及口字形筒體,盡量防止一字形墻出現(xiàn),這樣可提高剪力墻墻身剛度,當(dāng)單片的長度很長剪力墻應(yīng)作開洞處理,建筑的使用功能當(dāng)中要求此處不能出現(xiàn)洞口的時候,需用填充墻體來作填充處理。洞口豎向,應(yīng)作對齊處理,洞口的兩側(cè)要按照先行的規(guī)范來設(shè)置邊緣的構(gòu)件,并采取加強措施,以滿足使用功能要求。
6 結(jié)語
對建筑結(jié)構(gòu)進行合理選型以后,對建筑結(jié)構(gòu)形式應(yīng)進行優(yōu)化,在優(yōu)化過程當(dāng)中我們需反復(fù)調(diào)整和計算,并對結(jié)構(gòu)計算進行分析。有關(guān)框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中剪力墻設(shè)計要在合理利用規(guī)范當(dāng)中所提供的前提條件,盡量滿足甲方在實用、經(jīng)濟和建筑的平面布置等方面的要求,在結(jié)構(gòu)體系中,剪力墻和框架起到了較好互補作用,對一些抗震要求較高地區(qū)選用此結(jié)構(gòu)形式比較適合。