高層建筑剪力墻結構破壞機理及設計要點分析[精品資料]

高層建筑剪力墻結構破壞機理及設計要點分析 -精品資料 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 最新最全的 學術論文 期刊文獻 年終總結 年終報告 工作總結 個人總結 述職報告 實習報告 單位總結 摘要：本文論述了剪力墻結構設計的概念和作用，以及剪力墻的破壞機理，對剪力墻結構的優(yōu)缺點進行了分析，闡述了剪力墻結構的超長問題，介紹了剪力墻連梁的設計問題。 關鍵詞：剪力墻結構；超長問題；結構設計；連梁設計 TU208.3A 隨 著經濟的發(fā)展和科學技術的進步，在建筑高度不斷增長的情況下，剪力墻結構由于其本身的優(yōu)點克服了高度所帶來的問題，因此日益成為結構設計中的主流，但其也存在一定的缺陷。本文在分析了剪力墻優(yōu)缺點的情況下，闡述了剪力墻設計中存在的一些問題，并提出了一些見解。 剪力墻的基本概念和作用 剪力墻是建筑物結構中承受剪力的墻體。在剪力墻中鋼筋混凝土剪力墻應用較為普遍，也有小部分用到了砌體剪力墻。由于剪力墻抗震的特點剪力墻也被稱為抗震墻。剪力墻的墻肢強度要遠遠大于其厚度，其墻體平面內的剛度很大，通常幾倍于柱子的 剛度，因此大部分的水平荷載都是由墻體承擔的，柱子只承受了小部分。剪力墻大比重承擔荷載的特點間接地減弱了柱子的作用，柱子在設計中尺寸就相應減小了。剪力墻同時具有較大的承載力，也可以作為承重墻。 剪力墻主要分為實體墻或者整截面墻、多肢或者雙肢剪力墻、整體小開洞墻和壁式框架。下圖如剪力墻的分類。這幾類剪力墻其墻體中開孔的大小、數量和位置存在的差異，引起其受力特點和內力的分布有所不同，在變形狀態(tài)方面也存在著區(qū)別。高層房屋中大量運用了剪力墻結構的概念，鋼筋混凝土墻板因其自身的優(yōu)點在很大部分上能夠來代替框架結 構中的梁柱，不僅能夠承擔各類荷載，而且還能有效的限制水平荷載的所引起的內力效應。剪力墻結構同時能夠承受豎向和水平向的內力。如今大部分的設計工作人員都知道剪力墻設計的概念，但其設計理念卻很難完整的應用到實際工程中，很多情況下設計人員想表達的內容無法通過圖紙傳達給施工人員，究其原因，主要是在處理具體構造方面存在著缺陷。 圖 1 剪力墻的分類 （ a）無洞整截面墻；（ b）整體墻；（ c）小開口墻；（ d）雙肢墻；（ e）多肢墻；（ f）大開口墻；（ g）壁式框架 剪力墻破壞的機理 剪力墻作 為一個平面構件，主要承受的力有沿其平面作用的水平剪力，在剪力作用下將產生 “ 剪切型變形 ” ，同時承受彎矩和上部結構傳遞下來的豎向軸力，在彎矩作用下將產生“ 彎曲型變形 ” ，剪力墻最終的受力變形就是這兩種變形按一定比例的疊加。當變形超過一定限度時剪力墻將會破壞，根據受力特點和變形的比重不同，剪力墻的破壞形式主要有彎曲破壞、沿水平施工縫滑移破壞以及剪切破壞和鋼筋錨固破壞，后兩者是屬于脆性破壞。掌握剪力墻的破壞機理，對于在設計中有效的增加其抗剪能力，減弱其變形有一定的作用。 剪力墻結構優(yōu)缺點 在剪力墻 結構中，鋼筋混凝土板在取代框架梁結構中梁柱的同時，也接受了承擔梁柱上各種荷載的作用。剪力墻的使用提高了結構的承載力，能夠有效的抵抗豎向和水平荷載。剪力墻于周邊梁、柱同時澆筑整體性好，抵抗剛度大，側向變形小，對于地震作用抵抗能力較好，同時具有良好的變形性能。這些優(yōu)點使剪力墻結構越來越多被廣泛的應用。剪力墻同時具有隔墻和承重墻的功能，相對而言，更加經濟節(jié)約。 剪力墻在擁有許多優(yōu)點的同時也不可避免的有一些缺點，所以要充分認識到剪力墻的缺點，以求在設計中能夠做到合理的揚長避短。剪力墻的結構自重較大，自振周 期較短，又加上其本身的特點導致抗側剛度偏大，使得剪力墻在地震作用下會產生較大的反應，這無形中要加強基礎和上部結構的強度，造成了工程造價的提高；由于剪力墻多采用重量偏重的鋼筋混凝土，這大大增加了建筑的重量，也同樣的增加了對地震的反應；剪力墻本身的強度較大，其墻體內的配筋都采用構造配筋即可滿足要求，較低的配筋率導致了結構的延展性能較差；剪力墻的結構特性導致了在墻肢部分承受的軸壓較低，使墻肢的強度性能無法完全發(fā)揮出來，造成了一定的浪費；剪力墻在受到了樓板跨度的限制下，其間距無法較大，這很大程度上限制了設計的靈活性 ，在大型的有多樣性結構形式的公共建筑中，剪力墻的使用仍然帶有很大的局限性。在充分認識理解剪力墻缺點的情況下，可以做到更好的規(guī)避其缺點，靈活的應用剪力墻結構的優(yōu)點，為建筑結構帶來一定的便利。 剪力墻結構的超長問題 混凝土規(guī)范第 8.1.1 條規(guī)定鋼筋混凝土建筑結構伸縮縫的設置應考慮溫度變化和混凝土收縮對結構的影響，現澆式鋼筋混凝土剪力墻結構的伸縮縫最大間距為：當在室內或土中時為 40m，露天時為 30m，而現澆框架剪力墻或框架核心筒結構的伸縮縫間距可取 40m50m，但隨著如今建筑物的體型和跨度不 斷增加，卻又要求不設伸縮縫，這顯然與規(guī)范相矛盾。目前許多工程中的伸縮縫間距都突破了規(guī)范的規(guī)定，也造成了設計人員在設計中遇到超長結構時的膽量越來越大。筆者認為，今后當剪力墻結構超長時，應該慎重處理為好，過長時應該盡量設置溫度伸縮縫，宜較嚴格遵守規(guī)范規(guī)定的限值，通過研究大量的工程資料的基礎上，總結超長剪力墻結構易出現裂縫的原因有以下幾點：（ 1）剪力墻是混凝土結構，具備了混凝土結構的弱點，收縮和徐變都較大，一定程度上也受到溫差的影響，由于剪力墻跟柱梁現澆在一起，對樓面、屋面的限制比較大，當結構收縮時，更容易產生變 形，出來裂縫。（ 2）在追逐經濟利益的情況下，導致了建筑物的施工質量問題，這增加了裂縫出現的可能性。當私人購買剪力墻結構的住房時，裂縫的出現雖然不會有安全問題，但會影響購買者的情緒，引起不必要的社會反面影響。（ 3）剪力墻結構的收縮變形受到了多種因素的影響，內因是剪力墻結構的建筑物形狀復雜，混凝土本身存在的收縮變形大，約束應力積聚也大的缺點；外因是工程施工中由于多種原因的影響，施工工藝和質量往往無法達到要求，因此即使在設計合理的情況下，也難以避免在受約束出現收縮變形時剪力墻結構裂縫的出現。（ 4）在商品混凝土使用 過程中，由于運輸的需要往往要加大水泥用量，減少粗骨料的粒徑，這些都會引起混凝土收縮變形量的加大，對裂縫的產生有造成了不利的影響。通過充分分析產生裂縫的原因和各個環(huán)節(jié)中的變化特點，研究采用何種方式和設計可以盡量較少的產生裂縫，這些都需要設計人員孜孜不倦的努力。 針對超長結構應該慎重處理伸縮縫的間距問題，過長時應該盡量設置溫度伸縮縫，但可通過采取合理的措施來放寬伸縮縫的間距。規(guī)范明確規(guī)定當采用有效的構造措施和施工措施可減小溫度和混凝土收縮對結構的影響時，可適當放寬伸縮縫的間距，這些措施可包括但不限于下 列方面：（ 1）頂層、底層、山墻和縱墻端開間等受溫度變化影響較大的部位提高配筋率。（ 2）頂層加強保溫隔熱措施，外墻設置外保溫層。（ 3）每 3040m 間距留出施工后澆帶，帶寬 8001000mm，鋼筋采用搭接接頭，后澆帶混凝土宜在 45d 后澆筑。（ 4）采用收縮小的水泥、減小水泥用量、在混凝土中加入適宜的外加劑。（ 5）提高每層樓板的構造配筋率或者采用部分預應力結構。 剪力墻的連梁設計 連梁是與剪力墻相連的梁，一般具有跨度小，截面大的特點。下圖為連梁示意圖。在建筑物中剪力墻傳遞水平內力的特性使連梁 的內力往往較大。建筑物的連肢墻在內力的作用下，產生的破壞主要有脆性破壞和延性破壞兩種。 圖 2 連梁示意圖 脆性破壞有兩種不同的情況，第一種脆性破壞是發(fā)生在墻肢的。墻肢的抗剪能力弱，很容易產生剪切破壞，最終導致結構的突然坍塌。設計中應該采取措施避免這種情況的發(fā)生。另外一種破壞脆性情況是連梁喪失了對墻肢的約束作用。這是由于連梁在剪力作用下發(fā)生破壞，使得連肢強各個墻肢失去作用。延性破壞也有兩種情況。第一種情況是墻肢發(fā)生彎曲破壞，但連梁不屈服。這種情況由于其變形較小對地震能量的吸收能力較低，因此需 要避免這種情況的出現。第二種情況是連梁和墻肢先后發(fā)生屈服。連梁足夠的延性能夠吸收較多的地震能量并對墻肢有一定的約束能力。 在進行連梁抗震設計時，對于連梁計算結果不滿足連梁截面尺寸要求時，根據高規(guī)要求可減小連梁截面高度或者采取其他減小連梁剛度的措施。同時在抗震設計剪力墻連梁的彎矩可塑性調幅，但是內力計算時對于已經按照高規(guī)的規(guī)定降低了剛度的連梁，其彎矩值不宜再調幅，或限制再調幅的范圍。 隨著建筑高度的不斷增加，剪力墻結構在高層建筑中的應用變得廣泛，剪力墻結構由于自身優(yōu)勢有效地解決了建 筑高度所帶來的問題。文章通過深入分析剪力墻結構受力機理，通過結合剪力墻優(yōu)缺點，提出了剪力墻設計要點，并提出了一些見解，為同行提供參考借鑒。 參考文獻： 1GB200111-2010，建筑抗震設計規(guī)范 S 2010 2JGJ3-2010，高層建筑混凝土結構技術規(guī)程S 2010 3GB500lO 一 2Ol0 混凝土結構設計規(guī)范 S.2010 4王曉莉 .高層剪力墻結構設計分析 J.山西建筑 2010(03)： 118119 5王建敏 .高層建筑剪力墻結構設計要點探討 J.福建建材 2013(01)： 1115 閱讀相關文檔 :云南省文山官房鎢礦地質特征及勘探分析 土建項目工程造價的全過程控制探究 公路橋梁大直徑樁基礎的設計 探究高速公路橋梁高墩施工技術的應用 淺議鋼結構點支承玻璃幕墻施工技術的應用 探討玻璃幕墻光污染的危害及防治措施 建筑工程中的深基坑支護施工論述 淺談井巷工程控制測量 工民建中的防水防滲施工技術 水利工程管理中的常見問題及對策分析 芻議工程造價控制中的工程變更管理 當前生態(tài)建 筑設計的發(fā)展