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框架剪力墙结构

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框架剪力墙结构

框架剪力墙结构范文第1篇

关键词:钢筋混凝土;框架;剪力墙结构设计

一、钢框架-混凝土剪力墙体系

(一)组成及分类

钢框架-混凝土剪力墙体系是以钢框架为主体,并配置一定数量的钢筋混凝土或型钢混凝土剪力墙。由于剪力墙可以根据需要布置在任何位置上,布置灵活。另外剪力墙可以分开布置,两片以上剪力墙并联体较宽,从而可减少抗侧力体系的等效高宽比值,提高结构的抗推刚度和抗倾覆能力。钢筋混凝土剪力墙又现浇和预制两种。

(二)变形

1、钢框架-预制钢筋混凝土墙的变形

钢框架-预制钢筋混凝土墙体系是以钢框架为主体,建筑的竖向荷载全部由钢框架来承担,水平荷载引起的剪力主要由钢筋混凝土墙板来承担,水平荷载引起的倾覆力矩主要由钢框架和钢筋混凝土墙板所形成的联合体来承担。由于框架间设置了混凝土墙板,结构的抗推刚度和受剪承载力都得到显著提高,地震作用的层间位移也就显著减小。这种结构体系可以用于地震区较多层数的楼房。

2、钢框架-现浇钢筋混凝土墙的变形

“钢框架-现浇混凝土墙”体系是由现浇钢筋混凝土墙和钢框架所组成,一般应沿房屋的纵向和横向,均应布置钢筋混凝土墙体。纵、横墙的数量应根据设防烈度和楼房层数多少由计算确定,纵墙和横墙可分开布置,也可连成一体,现浇钢筋混凝土墙体水平截面的形状可以是一字型、L型、工资型。

二、剪力墙结构设计注意事项

1、对剪力墙结构,《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》都有一些规定,高规的内容要多一些,且有关于短肢剪力墙的规定(7.1.2条共8款)。一般剪力墙为hw(墙肢截面高度,个人认为此应称为“墙肢长度”,与高规表7.2.16注1及抗震设计规范6.4.9条与表6.4.7注4、混凝土结构设计规范表11.7.15注4统一)/bw(墙肢截面厚度)>8,墙肢截面高度不宜大于8m,较长的剪力墙宜开设洞口(即所谓结构洞)(高规7.1.5条)。短肢剪力墙hw/bw=5(认为按老习惯取4较合理)~8,抗震等级应提高一级。hw/bw<5(认为按老习惯取4较合理),即为异形柱。L形、十字形剪力墙等,只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不应认为是短肢剪力墙。

2、高规7.1.1条规定“剪力墙结构的侧向刚度不宜过大”,如果采用全剪力墙结构,即除门窗洞外均为剪力墙,无一片后砌的填充墙,第一周期只有1.02秒,侧向刚度过大,使地震作用过大,不经济,不合理。

3、关于底层剪力墙的厚度:高规7.1.2条规定“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构”,当短肢剪力墙较多时,其第2款规定“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不宜小于总底部地震倾覆力矩的50%”。SATWE程序在计算时,是将各个墙肢的高厚比进行单独计算,凡hw/bw=5~8,即归入短肢剪力墙,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就可能容易大于50%。而TAT程序在计算时,是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不归入短肢剪力墙,在相同的结构中,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50%,建议宜按TAT计算该项指标。

4、在短肢剪力墙较多的剪力墙结构中,多数设计人员将较短的墙段都画为约束边缘构件或构造边缘构件,将计算需要的纵向钢筋均匀配置在整个墙段内,这是不妥的,因为配置在墙肢中和轴附近的钢筋并不能发挥作用,因此纵向钢筋应向墙肢端部集中,宜打印剪力墙边缘构件配筋计算结果复核。抗震设计规范6.4.9条规定:“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时,应按柱的要求进行设计,箍筋应沿全高加密”,SATWE等程序在计算时也是照此条规定办理。如墙厚为200mm,墙肢长度600~800mm,虽然墙肢长度达到墙厚的3~4倍,认为仍宜按柱配筋。

三、框架―剪力墙结构设计注意事项

1、剪力墙应有边框:边框梁(或暗梁)、边框柱(抗震设计规范6.5.1条,混凝土结构设计规范11.7.17条,高规8.2.2条)。不能只设几段剪力墙,就成框架―剪力墙结构体系了。

2、剪力墙承担的地震倾覆弯矩应≥50%,否则应按框架结构查抗震等级,其最大适用高度只可比框架结构适当增加(抗震设计规范6.1.3条1款)。

3、框架―剪力墙结构中不应采用短肢剪力墙。

参考文献:

[1]钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范(JGJ3-91).

框架剪力墙结构范文第2篇

【关键词】框架;剪力墙;抗震;

引言

框架剪力墙结构同时使用框架和剪力墙两种结构体系,将两者结合起来共同承受竖向和水平荷载,可大大减少结构本身侧移,并可有效提高结构的抗震能力,研究标明框架剪力墙结构中的剪力墙可承担总水平地震作用的80%及以上,其余部分方由框架结构承担,因此在框架剪力墙结构中如何合理确定剪力墙的布置和数量已成为重要课题,其可直接影响到建筑的抗震性能及经济效益。

1 框剪结构概念设计及抗震分析

框架剪力墙结构应设计成为双向抗侧力体系,结构的两个主轴方向均应布置剪力墙,在一个独立结构单元内平面布置应简单、规则、对称,并应避免导致应力几种的凹角和狭长的缩颈部位,竖向应尽量避免出现外挑,存在内收也不宜过多、过急,并应力求刚度均匀避免突变以及薄弱层的出现;结构承载力应自下而上逐步缩小,避免应力集中,最终结构的承载力、变形能力和刚度均应连续变化以适应结构抗震性要求;该种结构的抗震设计应有多道防线,并应保证节点的承载力和刚度与构件相适应,在构造设计时应采取有效措施防止其发生脆性破坏并可保证结构有足够的延性。

为提高结构的抗震性能,框架剪力墙结构中的剪力墙应均匀布置在建筑物的周边,对内部平面变化较大的部位其剪力墙间距不宜过大,平面形状凹凸较大时应在凸出部位端部设置剪力墙;结构框架梁柱、与剪力墙的轴线宜重合在同一平面内,剪力墙应贯穿建筑物全高,并应避免刚性突变,剪力墙的布置应使结构各主轴方向的侧向刚度接近等。

2 框架剪力墙结构抗震设计要点

2.1 强调概念设计

框架剪力墙结构抗震设计首先应选择合理的结构形式并确定可靠的传力途径,整体结构应设计成为双向抗侧力体系,结构平面形状宜规则、对称,结构在主轴的两个方向的动力特性应接近,并应尽量实现结构质心与重心重合,避免虚假对称的结构平面以及加强结构周边的抗扭刚度并减小扭转效应;抗震设计过程中结构两主轴方向均应布置剪力墙且其间距不宜过大,若剪力墙体需开凿较大洞口则应适当减小间距;对异型柱结构中处于受力不利部位的异型柱可采用一般框架柱来改善结构的整体受力性能。

2.2 提高剪力墙的抗震性能

可将剪力墙做成四周有梁柱的带边框墙,可利用边框和暗框来防止斜裂缝的发展,并可在墙板破坏后作承重构件来代替墙板承重并具有一定的延性,边框应具有足够的斜截面受剪承载力来承担因墙身通裂对边框梁柱带来的附加剪力;在肢墙设计时可设结构洞口或结构竖缝变为双肢墙或多肢墙,可将裂缝和屈服部位出现在结构竖缝或洞口连梁部位以形成能耗机构,并可将原剪力墙一分为二,降低其刚度以免剪力破坏的发生;研究标明当连梁的跨高比为5时其延性和能耗均优于跨高比为1时,连梁两端相对竖向位移的延性系数都在8以上,其滞回曲线也相当饱满,因此在设计过程中应对其组成和构造采取一定措施。

2.3 提高框架的抗震性能

由于角柱是连接纵横框架的枢纽,因此可通过增加角柱的措施来增加框架的空间整体性;在周圈框架平面应按照K型支撑和X型支撑布置一定数量的钢筋混凝土抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板以克服框架的剪力滞后现象,并可提高框架的整体性;由于折曲撑由钢纤维混凝土杆制造,偏心连接支撑可用钢杆或劲性钢筋混凝土杆组成,在地震发生时便可用该赘余杆件的先期屈服和变形来耗散能量,且当赘余杆件破坏或退出工作后使结构由一种稳定体系过渡到另外一种稳定体系,于是可引起结构自振周期的改变,即可避免地震周期内长时间持续作用所引起的共振效应。

2.4 加强整体结构抗震性能

可通过实行机构控制来实现总体屈服机制,在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰,对塑性铰发生的部位、顺序及塑性程度进行控制从而使得结构在强震作用下能够形成最佳的能耗机构,其在水平作用下实现水平构件先于竖向构件屈服,最后是竖向构件底部屈服;并使结构的刚度和承载力相互匹配以及结构的刚度和延性相互匹配。

2.5 设置多道防线

任何一个抗震性能好的结构体系应该由若干个延性较好的分体系组成,并应由延性较好的结构构件连接起来协同工作,当地震发生时,建筑物自身内部、外部赘余杆件吸收并消耗大量的地震能量,因此可减轻地震灾害,一般框架剪力墙结构是延性框架和抗震墙两个系统组成,其有框架和墙体两道防线。

2.6 合理运用地震作用方向

可通过引入水平力与整体坐标夹角来满足结构设计需要,并通过对不同方向下结构受力和变形情况的验算使结构趋于安全;因建筑结构在不同方向表现出不同的刚度性质,因此相同的地震力沿不同方向作用于结构的作用不同,结构反应的剧烈程度也不相同,因此会存在一个最不利地震作用方向,一般在结构平面的主轴,结构沿该方向的地震反应也最为剧烈; 对于包含斜交抗侧力构件的结构不管地震作用于哪个方向均无法同时保证所有的构件处于最大的内力状态,因此抗震规范规定对于包含有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应对各抗侧力构件方向的水平地震作用分别计算;对包含斜交构件的结构,因每个构件的最大风荷载作用有所不同,因此应对所有构件的风荷载均按照最大荷载作用, 并通过对水平力于整体坐标的夹角进行修改,并在不同角度下计算,过程中应尽量顾及每个构件可取得最大迎风面积,最终整个结构的设计可基于多次计算的结果,每个构件取最大值。

2.7 刚度及承载力相互匹配

在框架剪力墙结构中,若剪力墙数量多、厚度大,其刚度自然也大,但会导致结构自振周期减小,总的水平地震作用增大,反之若刚度小则地震力也相应变小,因此在设计过程中应根据建筑的重要性、装修等级和抗震设防烈度等因素来综合这一矛盾,最终确定结构的侧移限值,从而定出抗震墙的数量、厚度,实现结构既安全又经济。

2.8 刚度和延性相匹配

由于剪力墙和框架在刚度、弹性极限变形值和延性系数等放卖弄存在的差异导致该种复合结构的抗震性能大打折扣,致使各构件不能同步协调的发挥材料抗力而出现逐个被击破的情况,因此大大降低了构件的利用效率和整体的抗震可靠度,因此在设计时应尽量使框架和剪力墙的刚度和延性相互匹配,并可通过设置带竖缝的剪力墙,其在水平力作用下所产生的位移不以墙体的剪切变形为主而变为以柱的弯曲变形为主,原来出现在墙面上的斜向裂缝被柱上下端的水平裂缝所代替。

2.9 扭转计算和抗扭控制

在进行扭转计算和抗扭设计时应采取小震计算控制和大中震抗震措施并重的原则,尤其对大中震时的抗扭构造措施不能忽视,当扭转位移比超过1.35时,其双向地震作用明显,因此应进行双向地震作用计算,并应在结构平面上大致划分出受扭敏感区和质心区,进行经济有效的抗扭计算控制,对受扭敏感区内的竖向构件在大中震下所产生的扭矩不可忽视,且其处于有扭矩作用的复杂受力状态,其最终抗扭构造除满足规范要求外,应按照强扭弱弯并采取增加抗扭构造的措施。

3 结语

框架和剪力墙在框剪结构中在抗震性能上起到了良好的互补作用,因此其适合于抗震要求较高的地区,但框架剪力墙结构设计的合理与否将直接影响到建筑物的安全性能及其经济指标的高低,因此加强设计研究对实现建筑经济效益和社会效益具有非常重要的意义。

参考文献

框架剪力墙结构范文第3篇

关键词:高层建筑框架 剪力墙结构 优化设计

中图分类号:TU208文献标识码: A

前言

由于纵向、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大, 在水平荷载的作用下, 侧移较小, 因此这种结构抗震及抗风性能都较强, 适宜于建造层数较多的高层建筑。结构工程师应该在框架-剪力墙设计中把握要点, 使结构安全、经济。本文对高层建筑框架-剪力墙结构优化设计进行了探讨。

一、工程概述

1某高层公寓, 地上31 层, 地下2 层, 建筑物高度98. 3 m。从使用功能上, 地下2 层为停车库, 面积较大; 地上两层裙房作为商场; 裙房以上为公寓。主体部分尺寸为: 62. 6 m×18. 2 m。该工程抗震设防烈度为7 度, 设计基本地震加速度值为0. 1g, 建筑场地类别为Ⅱ类, 结构形式为框架――剪力墙结构, 框架及剪力墙的抗震等级均为二级。采用的结构计算软件为PKPM 系列SA TWE 软件计算。

二、 结构布置

1、结构平面布置

结构平面布置及柱网的布置按照建筑要求。剪力墙的布置在设计中经过多次调整, 一方面由于建筑使用功能的要求: 地下室为地下车库; 地上1 至2层为商场; 上部为公寓。在有些情况下, 结构按正常情况下布置的剪力墙影响使用功能; 另一方面剪力墙的布置要合理且满足使用和计算要求。框架――剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系 , 抗震设计时, 结构两主轴方向均应布置剪力墙, 见图1 所示。由于水平荷载特别是地震作用的多方向性, 故结构应在多个方向布置抗侧力构件, 才能抵抗水平荷载,保证结构在各个方向具有足够的刚度和承载力。

当平面为正交时, 则应在平面两个主轴方向布置抗侧力构件, 形成双向抗侧力体系。这个问题在框架――剪力墙结构中尤为重要。因为在框架――剪力墙结构中, 剪力墙是主要抗侧力构件, 如仅在一个方向布置剪力墙, 则会造成无剪力墙的方向抗侧力刚度不足, 使该方向带有纯框架的性质, 没有多道防线, 在地震作用下, 可能会使结构在此方向首先破坏, 而且会使两个主轴方向的刚度差异过大, 产生很大的结构整体扭转。

框架――剪力墙结构中, 由于剪力墙的刚度较大, 其数量的多少和平面位置对结构整体刚度和刚心位置影响很大。因此在剪力墙布置时, 应按“均匀、分散、对称、周边”的原则。根据建筑主体结构平面特点:

(1)剪力墙均匀布置在建筑物的周边附近, 使它充分发挥抗扭作用, 在楼电梯间及恒载较大的部位设置剪力墙, 以保证楼盖与剪力墙的剪力传递。

(2)纵横向剪力墙尽量连接在一起, 或设计成带边框的剪力墙( 该工程按此要求) 以增大剪力墙的刚度和抗扭转能力。

(3)剪力墙的布置宜分布均匀, 单片墙的刚度宜接近, 墙肢较长时宜开洞( 如电梯间处剪力墙) 。

(4)该工程纵向较长, 纵向剪力墙按纵向分布设置, 避免集中设置在房屋的端开间。

(5)剪力墙的数量应适量, 过多会使结构抗侧力刚度过大, 加大地震作用, 增大地震效应。在此基础上, 控制在基本振型地震作用下, 剪力墙所承受的地震倾覆力矩占结构总地震倾覆力矩的比例一般在60%~ 80% 之间较理想。

2、结构竖向布置

该工程下部两层为裙房, 形成大底盘单塔结构,在结构布置上应符合简单、规则、减少偏心的要求。结构的侧向刚度宜下大上小, 逐渐均匀变化, 不应采用竖向布置严重不规则的结构。

三、结构计算简图

钢筋混凝土高层建筑在进行结构计算分析之前,必须首先确定上部结构嵌固端所在的位置。嵌固端的正确选取是高层建筑结构计算模型中的一个重要假定, 它直接关系到结构计算模型与结构实际受力状态的符合程度, 构件内力及结构侧移等计算结果的准确性。所谓嵌固部位就是预期塑性铰出现的部位, 确定嵌固部位可通过刚度和承载力调整迫使塑性铰在预期的部位出现。该工程为带两层地下室结构, 且范围比主体结构大很多, 在确定结构计算简图时, 将地下室顶板作为上部结构的嵌固部位。在结构计算时,要使地下室结构的楼层侧向刚度不应小于相邻上部结构楼层侧向刚度的两倍。在计算侧向刚度时, 该工程根据实际情况没有考虑地下室外墙参与的作用。

三、计算方法及计算参数选取

该工程采用的计算方法为振型分解反应谱法, 计算软件为PKPM 系列SATWE 软件计算。在结构计算中根据抗震设防烈度, 除在结构两个主轴方向分别考虑水平地震作用外, 并考虑双向水平地震作用下的扭转影响, 同时考虑在偶然偏心影响下的作用。如周期折减系数0. 75; 柱配筋计算原则按单偏压计算双偏压复核; 中梁刚度增大系数2. 00; 连梁刚度折减系数0. 7; 梁扭矩折减系数0. 4; 考虑0. 2Qo调整。在结构计算中通过调整各构件尺寸和剪力墙截面, 使其满足规范的要求。例如: 该工程在计算中横向中间跨梁出现超筋及截面抗剪不足等情况。因中间跨跨度为4. 4 m, 两边跨分别为6. 0 m 和7. 8 m, 跨度较小, 而且由于建筑净高要求, 截面高度不得大于400 mm, 中间跨梁有的为连梁( 一端或两端与剪力墙相连) , 有的为框架梁( 两端与框架柱相连) , 通过不断的调整该梁的截面及其他构件, 最后通过加大该部分梁的截面宽度, 其他部分作相应的调整, 最后满足要求。

周期和位移计算结果:

T1 = 2. 925 3( 平动) ;

T2=2. 723 5( 平动) ;

T3= 2. 411 9( 扭转) ; 周期比= 0. 824。

在偶然偏心地震力作用下, X 、Y 方向的最大位移比分别为1. 29 ;1. 37。X 方向地震作用下最大层间位移角: 1/ 1 223; X 双向地震作用下最大层间位移角: 1/ 1 221; X - 5% 偶然偏心地震力作用下最大层间位移角: 1/ 1 240; X + 5% 偶然偏心地震力作用下最大层间位移角: 1/ 1 207; Y 方向地震作用下最大层间位移角: 1/ 1 352; Y 双向地震作用下最大层间位移角: 1/ 1 319; Y- 5%偶然偏心地震力作用下最大层间位移角: 1/ 1 153; Y+ 5%偶然偏心地震力作用下最大层间位移角: 1/ 1 224。

四、剪力墙连梁的设计

高层建筑在水平力作用下, 连梁的内力往往很大, 设计时应采取降低连梁内力的各种措施。如:加大剪力墙的洞口高度; 在连梁中部设水平缝; 对连梁内力进行调整; 对连梁刚度进行折减等。该工程采用调整洞口尺寸及对连梁内力进行调整。设计中如采取加大剪力墙洞口尺寸, 从而减少连梁内力的方法在解决连梁的问题上非常有效。在框架剪力墙结构中, 一端与框架柱相连, 一端与剪力墙相连的框架梁或连梁( 该工程多处出现) , 超筋较多。类似这种情况, 可以采取如下做法:

1、调整连梁截面尺寸。

2、与连梁相连的剪力墙开设结构洞。

3、也可将连梁与剪力墙相连的一端设计成梁、墙铰接, 只传递集中力不传递弯矩, 这样一般可满足梁柱端及梁跨中的抗弯承载力要求。当梁的跨度较大时, 应验算梁的挠度和裂缝宽度。

五、 应注意的问题及采取的措施

1、剪力墙的布置应在建筑物的周边附近, 两主轴方向均匀布置剪力墙, 楼电梯间等竖井的设置宜于附近的框架或剪力墙相结合, 形成连续完整的抗侧力体系。

2、剪力墙开洞时, 洞口宜上下对齐, 避免错开。

3、计算参数取值要合理, 对于计算结果要加以分析判断, 确认其合理、有效后, 方可用于工程设计。

4、计算结果应在规范或规程允许范围内。

5、在结构设计中, 对结构的薄弱部位, 如大洞口周边及楼电梯间部位采取必要的构造措施予以加强。

结束语

剪力墙具有比较大的刚度,在结构中通常承受大部分的水平力,成为一种比较有效的抗侧力的结构,在地震区的高层建筑中设置剪力墙或者核心筒可以很好的改善建筑的抗震性能。

参考文献

[1] 郭兆伟.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J]. 建材技术与应用. 2011(01)

[2] 胡志明.论框架―剪力墙结构的抗震设计[J]. 中国建设信息. 2011(05)

框架剪力墙结构范文第4篇

【关键词】框架—剪力墙结构;抗侧力;结构设计;墙片

剪力墙的正式名称是结构墙,由于主要承受水平力,因此俗称剪力墙。科学研究和已发生的震害都已经表明剪力墙是一种非常有效的抗侧力构件,在我国《建筑抗震设计规范》中又称为抗震墙。框架结构能够获得更大的空间,但由于框架是由梁柱板构成的,相对于剪力墙来说它的抗侧移刚度较小,受水平荷载后剪切型变形,不利于地震抗震。

框架—剪力墙结构,俗称为框剪结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。对于地震区建筑来说,该结构具有两道抗震防线即剪力墙与框架。进入21 世纪,随着我国房地产事业的蓬勃发展,多层、高层和超高层建筑物的不断出现,框架—剪力墙结构的应用也变得非常广泛。

1 结构概念设计

结构概念设计的重要性主要是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范和规程中有关概念设计的规定,不能陷入只顾计算的误区,当结构严重不规则、整体性差,仅按目前的结构设计水平,很难保证结构的抗震和抗风性能,尤其是抗震性能。在结构抗震概念设计中应注意以下几个方面的内容。

1.1 结构应当简单可行

当结构布置简单时,结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径,结构计算的模型,内力和位移分析、限制建筑物薄弱环节的出现,所有这些都变得很容易把握,对结构抗震性能的估计也比较可靠。

1.2 结构布置应当规则和均匀

沿着建筑物的竖向,建筑造型和结构布置应当比较均匀,应避免刚度、承载力和传力途径的突变,当建筑物在中间某层结构造型和结构布置有突变,这些部位将会出现和产生过大的应力集中或者过大的变形,容易导致建筑物过早的倒塌。建筑平面比较规则,平面内结构布置比较均匀,能使建筑物分布质量产生的地震惯性力以比较短、比较直接的途径传递,并能使质量分布和结构刚度分布协调,限制质量与刚度方面的偏心。

1.3 结构的刚度和抗震能力

水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用,应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构刚度选择时应当考虑场地特征选择结构的刚度,以减少地震作用效应,但也应当控制结构变形增大,过大的变形将会因地震效应大而过早的导致结构破坏。

2 受荷后的特征

框剪结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成,种结构的受力特点和变形性质是不同的。

2.1 变形性质

在水平力作用下,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,其变形曲线呈弯曲形,楼层越高水平位移增长越快,顶点的水平位移值与高度是四次方关系。框架在水平力的作用下,其变形曲线是剪切型的,楼层越高水平位移增长越慢,在纯框架结构中,各榀框架的变形曲线类似,因此楼层剪力按框架柱的抗推刚度D 值比例进行分配。框剪结构,既有框架又有剪力墙,它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,在水平力作用下,使它们水平位移协调一致,不能各自自由变形,在不考虑扭转影响的情况下,在同一层的水平位移必须相同。因此,框剪结构在水平力的作用下的变形曲线呈反S 形的弯剪型位移曲线。

2.2 相互作用

框架结构在水平力的作用下,由于框架和剪力墙协同工作,在下部楼层,由于剪力墙位移小,它拉着框架变形,使剪力墙承担了大部分剪力; 上部楼层则刚好相反,剪力墙的位移大,而框架变形很小,所以框架除负担水平力作用下的那部分剪力,还要承担拉回剪力墙变形的附加剪力。故在上部楼层即使水平力产生的楼层剪力很小,框架中仍具有相当的剪力。

2.3 设计要点

框剪结构中框架底部剪力为零,剪力控制部位在建筑物高度的中部甚至上部,纯框架结构最大剪力在底部。因此,在设计中当实际布置有剪力墙的框架结构,必须按照框剪结构协同工作计算内力,不应简单按纯框架分析,否则不能够保证框架部分上部楼层构件的安全。

3 剪力墙的布置

框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,主体结构构件之间不宜采用铰接。抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙。梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合,框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1 /4。

剪力墙应均匀对称的布置在建筑物周边附近、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位; 在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。

剪力墙的布置宜分布均匀,单片墙的刚度宜接近,长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙,单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8 m。纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。建筑物纵向长度较长时,不宜集中在两端布置纵向剪力墙。

4 剪力墙的数量

在框剪结构中,应当使剪力墙承担大部分水平作用下的剪力。但是剪力墙的数量设置不宜过多,如果设置过多,会使结构的刚度变大,从而增大了地震效应,同时由于结构自重过大,而且会增加基础工程的投资,对结构本身也是不合理、不经济的。剪力墙若按照大开间布置,则可以较充分的发挥墙体的承载能力,具有较好的技术经济指标。目前关于墙片数量的确定方法大同小异,我们应当根据不同的建筑物的实际情况来正确合理的选择墙片的数量。

5 截面设计与构造要求

多高层框剪结构的剪力墙应采用现浇,有抗震设防的高层框剪结构截面设计,应首先注意使结构具有良好的延性,使延性系数达到4 倍~ 6 倍的要求。结构延性主要是通过控制构件的轴压比、剪压比、强剪弱弯、强柱弱梁、强底层柱下端、强底部剪力墙、强节点等构造要求实现的。剪力墙重合的框架梁可以保留,亦可以做成宽度与墙厚相同的暗梁,暗梁截面高度可取墙厚的2 倍。边框梁的纵向钢筋配筋率应按框架梁纵向受拉钢筋支座的最小配筋率、梁纵向钢筋上下相等且连通全长,梁的箍筋按框架梁加密区构造配置,全跨加密。

剪力墙边框柱的纵向钢筋除按计算确定外,应符合关于一般框架结构柱配筋的规定,剪力墙端部的纵向受力钢筋应配置在边柱截面内,边框柱箍筋间距应按加密区要求,且柱全高加密。剪力墙墙板的配筋,非抗震设计时,水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.2%,直径也不应小于8 mm,间距不宜大于200 mm; 有抗震设防时,水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.25%,直径也不应小于8 mm,间距不宜大于200 mm。墙板钢筋应双排双向配置,双排钢筋之间应设置直径不小于6 mm,间距不宜大于600 mm 的拉结筋,拉结筋应与外皮水平钢筋钩牢。

6 剪力墙的边框柱

单片剪力墙的边框柱,墙平面内是墙体的组成部分,不再按框架柱考虑; 墙的平面外边框柱属于框架柱,支撑框架梁并共同组成抗侧力结构。边框柱在墙平面内按墙计算确定纵向钢筋,平面外按框架柱计算确定纵向钢筋,并满足构造所需最小配筋率。当抗震等级较高时的剪力墙,在底部加强部位的边框柱,尚应满足约束边缘构件的箍筋和纵向钢筋的构造要求。

框架剪力墙结构范文第5篇

摘要:某现浇框架剪力墙结构建筑由于使用需要,按现行设计规范对原结构进行改造加固设计。文章具体介绍了扶梯、自行人梯、升降机的改造方案,对原有楼层梁板柱进行校核,同时增删部分梁板结构,根据不同受力情况和现场条件,采用了粘贴碳布、外粘钢、外包钢、植筋等加固改造方法,可供同类建筑改造加固参考。

关键词:现浇框架剪力墙;改造方案;加固设计;凿除;植筋;节点构造

Abstract: a cast-in-site frame shear wall structure building because use need, according to the current design specification of the original structure of the reinforcement design. The paper introduces the escalator and their own strategies, lift the reconstruction plan for the original floor beams column board, check the original work and partial beam slab structure, according to the different stress condition and the site conditions, using a paste carbon cloth, the sticky steel, extension-story plant steel reinforcement and reconstruction, and method for other similar building the reinforcement reference.

Key words: the cast-in-place framed shear wall; Reform plan; Reinforcement design; Cut except; Plant steel; Joint structure

随着城市经济建设的飞速发展,城市用地逐渐紧张,原有的办公和住房结构完好,因层数少,建筑面积及功能已不能满足日益增长的需求,特别是处于城市中心地带的旧房。因此,对已有建筑改造加固也就成了人们普遍关心的问题。对已有建筑进行改造加固设计,最大优点是不占用建筑用地,且缩短建设周期,已越来得到社会的重视。在改造之前对建筑物进行合理的计算分析,继而才能做出安全、合理、经济、可行的改造加固设计方案。

1 工程概况

某建筑大楼,为十八层现浇框架—剪力墙结构,建筑结构安全等级为二级,建筑抗震设防类别为丙类,框架抗震等级四级,剪力墙抗震等级三级,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度0.05g,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅱ类,基础采用桩基。原一至三层为普通办公楼,现改造为超市,超市活载标准值为3.5kN/m2,走道、楼梯活载标准值为3.5kN/m2,部分区域将摆放大型设备,荷载根据实际设备重量计算;同时,一层到二层在S~R轴与12~15轴之间增设扶梯,二层至三层在C~D轴与3~15轴之间增设自动人行梯,一层至三层在F~D轴与1~3轴之间设置升降梯。

2 改造方案确定

具体改造方案的确定需根据建设方选购电梯设备尺寸以及功能要求进行,本工程具体改造方案要求如下所述。

2.1 扶梯改造方案

本楼一层层高为3900mm,建设单位订购扶梯高度为3900mm,梯梁水平近距为10475mm,扶梯倾角为35°。扶梯下支撑点需设机坑,故在一层15轴左侧需将楼板凿除并增设下沉钢筋混凝土机坑。扶梯需要有足够的净空高度,在二楼在10~15轴凿除部分楼板,且凿除12轴框架梁,楼板凿除部分还需在其边缘增设现浇钢筋混凝土梁。

2.2 自动人行梯改造方案

二层层高为3400mm,订购自动人行梯高度为3400mm,梯梁水平近距为18466mm,倾角为12°,其改造与扶梯改造相似,为满足机坑和净空要求,凿除相应位置梁板,同时考虑自动人行梯荷载较大,跨度长在跨中及9~14轴之间增设一竖向支撑,新增支撑形式采用立柱横梁结构,柱子与原结构连接采用植筋。

2.3 升降梯改造方案

升降梯从一层到三层,根据升降机所需尺寸在相应位置凿除楼板并增设相应钢筋混凝土梁。升降梯所需机房部分考则虑在四层楼面以上1m多处设置机房并封顶,同时考虑以防升降机运作异常情况对建筑结构破坏,在升降机底基坑下设置两个缓冲墩。

3 改造加固设计

3.1 结构计算分析

将扶梯、自行人梯、升降梯以及新增现浇混凝土梁板及其荷载加至于框架结构上,并对凿除部分梁板构件删减,调整后采用PKPM软件进行整体结构计算分析。整体结构计算后,新结构底层柱墙最大组合内力增加不足原结构底层柱墙最大组合内力的1%,且原结构桩基础可满足现改造后结构承载力要求,可不进行基础加固处理;并对新框架结构刚度,柱、梁等承载力和配筋校核,计算结果显示只存在部分梁板承载力不足。针对梁配筋面积不足较少的(承载力不足少于40%),可采用粘贴碳布、粘钢或包钢进行加固,个别梁承载力明显不足,则需要进行加大截面加固。对于梁、板加固采用粘贴碳布还是粘钢或者包钢加固则根据工程部位实际状况、受力特点等具体情况进行综合考虑分析。

3.2 楼板加固

部分楼板荷载增加,楼板配筋不足,但是楼板刚度满足要求,则在板面支座、板底采用200G/m2厚度0.111mm碳纤维布加固,高强度Ⅰ级及配套胶粘剂。碳纤维布施工应注意事项:

①对粘贴部位应铲除抹灰层并用砂轮打磨表面疏松层和油脂,直至露出新混凝土界面,再用丙酮擦拭,若有凹凸不平部位应用修补材料补平;

②涂刷基底树脂时,应用滚筒刷或特制毛刷均匀涂布在已用丙酮擦净的混凝土表面,调好的胶应在规定时间内用完;

③胶粘剂均与涂抹于混凝土表面,其厚度应满足要求;

④用特制滚筒沿纤维受力方向在已贴好的碳纤维布上多次滚压,挤出空气使用碳纤维布与混凝土表面紧密粘贴;

⑤在最后一层碳纤维布表面均匀涂抹胶粘剂;

⑥加固后在碳纤维布表面应作相关防护处理,例如粉刷水泥砂浆等。

3.3 梁结构加固

依据计算分析结果,对于梁加固采用以下几种方法加固: