高層框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高層框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)0 框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)它是由框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)體系組成的一種結(jié)構(gòu)體系。它既能為建筑使用提供較大的平面空間, 又具有較大的抗側(cè)力剛度, 因而廣泛應(yīng)用于多種使用功能的高層辦公、 飯店、 公寓、 住宅、 實(shí)驗(yàn)樓、 病房樓等建筑。1 框剪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)1. 1變形特點(diǎn)框剪結(jié)構(gòu)由框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成, 而這兩種結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)是各不相同的。在側(cè)向力作用下,剪力墻相當(dāng)于一個(gè)豎向懸臂彎屈構(gòu)件, 其變形呈彎曲型變形(見圖 1a) ,樓層越高水平位移增長越快,其頂點(diǎn)位移與高度呈四次方的關(guān)系:樓層剪力在各道剪力墻之間按等效剛度 EIeq 比例

2、進(jìn)行分配。而框架在水平力作用下的變形呈剪切型變形( 見圖 1b) , 樓層越高水平位移增長越慢, 在純框架結(jié)構(gòu)中, 樓層剪力按框架柱的抗推剛度 D 值比例進(jìn)行分配?？蚣艚Y(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下的變形呈反 S 型的彎剪型位移曲線。(見圖 1C)1. 2剪力分布分配特點(diǎn)框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下, 由于框架與剪力墻協(xié)同工作, 在下部樓層, 因剪力墻小, 它約束框架變形因而使剪力墻承擔(dān)了大部分剪力;相反, 在上部樓層剪力墻位移越來越大, 而框架的變形反而越來越小, 所以框架除了負(fù)擔(dān)水平作用下的那部分剪力之外還負(fù)擔(dān)拉回剪力墻變形的附加剪力, 因此在上部樓層即使水平力產(chǎn)生的樓層剪力很小, 框架承擔(dān)的剪力也是不容忽

3、視的?？蚣艚Y(jié)構(gòu)在側(cè)向力作用下, 框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例和框架各樓層剪力分布情況是隨著樓層高度而變化,并與結(jié)構(gòu)剛度特征值 r ( 式 3) 直接相關(guān)( 如圖 2所示)。（上圖d剪力圖應(yīng)該繪制在豎直線左邊）從圖 2 可知,框剪結(jié)構(gòu)中的框架底部剪力為零, 剪力的控制部位在建筑高度的中部甚至有可能在建筑的上部?？蚣艚Y(jié)構(gòu)在水平力作用下,水平位移是由樓層層間位移與層高之比 u/ h 控制,而不是頂點(diǎn)位移控制。層間位移最大值發(fā)生在( 0. 40. 8) H范圍的樓層, H 為建筑物總高度。這些與純框架不同, 純框架最大剪力在結(jié)構(gòu)的底部。因此, 在實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)踐中,對布置有剪力墻( 如電梯井道墻等墻

4、體) 的框架結(jié)構(gòu),必須要按框剪協(xié)同工作計(jì)算內(nèi)力,而不應(yīng)只按純框架分析, 否則,不能保證上部樓層框架構(gòu)件的安全。1. 3框剪結(jié)構(gòu)的抗震防線高層框剪結(jié)構(gòu)是由延性較好的框架、 抗側(cè)力剛度較大并帶有邊框的剪力墻和耗能性能良好的連梁共同組成的一種結(jié)構(gòu)體系。在框剪結(jié)構(gòu)中連梁應(yīng)設(shè)計(jì)成良好的耗能構(gòu)件, 以便在遭遇強(qiáng)烈地震時(shí)連梁最先開裂出現(xiàn)塑性鉸, 降低結(jié)構(gòu)的整體剛度, 減弱地震作用,從而保證結(jié)構(gòu)的整體安全, 實(shí)現(xiàn)“ 小震不壞、中震可修、 大震不倒” 的抗震設(shè)計(jì)。2 高層框剪結(jié)構(gòu)合理剪力墻數(shù)量問題關(guān)于剪力墻數(shù)量多一些、 剛度大一些好,還是少一些、 柔一些好, 各有其道理。因?yàn)殡S著剪力墻的增多、 結(jié)構(gòu)剛度變大、

5、周期縮短, 相應(yīng)的地震作用就會(huì)越強(qiáng),這樣不僅使上部結(jié)構(gòu)受力增加,材料用量增加, 也給基礎(chǔ)設(shè)計(jì)增加了困難。另外剪力墻過分增加, 不利于充分發(fā)揮框架的抗側(cè)力作用,造成浪費(fèi)和不合理。從近年來的資料和近年來的實(shí)踐看, 確定合理的剪力墻數(shù)量要從以下幾個(gè)方面來確定。2. 1剪力墻合理數(shù)量的下限 高規(guī) 8. 1. 3 條中明確規(guī)定:框剪結(jié)構(gòu)中, 當(dāng)剪力墻部分的地震傾覆力矩50%結(jié)構(gòu)總傾覆力矩時(shí), 其框架部分應(yīng)按純框架抗震等級采用。這說明剪力墻數(shù)量最少應(yīng)以滿足承受> 50%總地震彎矩的需求,這是剪力墻數(shù)量的一個(gè)界限即一個(gè)下限; 另一個(gè)下限要求是功能方面的要求, 即變形限值的要求, 剪力墻的數(shù)量最少應(yīng)能使

6、結(jié)構(gòu)滿足在側(cè)向力下的水平位移限值的要求。上述兩方面決定了最少應(yīng)布置的剪力墻數(shù)量。3. 2剪力墻合理數(shù)量的上限規(guī)范規(guī)定在框剪結(jié)構(gòu)中每層框架承受的總剪力應(yīng)最少為1. 5Vmaxf或 0. 2V0 兩者中小值( Vmax f 為各層框架部分所承擔(dān)總剪力的最大值)。規(guī)范的規(guī)定是比較合理的,這樣便于框架發(fā)揮其抗側(cè)力性能, 做到經(jīng)濟(jì)合理。因而合理剪力墻數(shù)目的最大值應(yīng)是以能充分發(fā)揮框架的性能滿足 0. 2V0 總剪力的要求為宜。2. 3確定合理剪力墻數(shù)量的原則在滿足規(guī)范規(guī)定的位移限值條件下, 剪力墻數(shù)量應(yīng)盡量減少,并能充分發(fā)揮框架承擔(dān) 0. 2V0 樓層總剪力的作用, 這樣結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)相對小,且做到經(jīng)濟(jì)合

7、理;在這樣確定了剪力墻數(shù)量之后, 還應(yīng)驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的自振周期 T ,要使結(jié)構(gòu)的自振周期避開場地的卓越周期,通常情況下一般能夠滿足, 但這一點(diǎn)是不容忽視的一個(gè)問題。3 框剪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置a) 1平面布置一般按照“ 均勻、 對稱、 分散、 周邊” 的原則。在平面布置中, 盡量使剛度中心與荷載合力中心重合或盡量靠近,以避免產(chǎn)生顯著的扭轉(zhuǎn);盡量使每片墻肢長度不要太長, 在同剛度情況下多布置一些墻片, 以便受力不過分集中; 筆者近年來的實(shí)踐中, 對單肢墻片的長度控制在 6m 以內(nèi), 對過長的墻肢或剛度大的剪力墻采用開施工計(jì)算洞口的措施化小單元, 通過連梁連結(jié),提高了其延性,在計(jì)算中其效果也比較好;3. 2豎

8、向布置 高層結(jié)構(gòu)在豎向布置方面, 要求沿高度結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度比較均勻, 構(gòu)件截面由下至上逐漸減小,避免突變;3. 3填充墻布置在平面和豎向布置中, 填充墻剛度對框剪結(jié)構(gòu)的總體影響是不能忽略的。其布置也應(yīng)本著均勻、 對稱的原則進(jìn)行;同時(shí)建議在高層框剪結(jié)構(gòu)中采用輕質(zhì)新材料,一方面降低建筑物自重,另一方面減輕對總體剛度的影響。4 高層框剪結(jié)構(gòu)計(jì)算中應(yīng)注意的問題:41嵌固層位置選位嵌固層位置對結(jié)構(gòu)計(jì)算模型有直接的影響, 它是結(jié)構(gòu)計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。若首層剛度與地下室剛度差別不明顯時(shí), 計(jì)算嵌固層位置要向下移一層考慮甚至移基礎(chǔ)頂面。但是在計(jì)算嵌固層位置下移后,計(jì)算中的底部加強(qiáng)層也隨之下移, 使計(jì)算結(jié)果與實(shí)際

9、不符。42振型個(gè)數(shù)問題43 關(guān)于連梁的計(jì)算問題連梁的高度,一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算至樓板標(biāo)高。對門洞而言是一樣的, 但對窗洞口,若自洞頂算至上層洞底, 有時(shí)連梁的高度太高,高跨比不合理, 在計(jì)算中往往出現(xiàn)算不下來的情況。44計(jì)算結(jié)果調(diào)整問題框架是框剪結(jié)構(gòu)的第二道抗震防線, 應(yīng)提高其設(shè)計(jì)地震作用, 增加安全儲(chǔ)備?？蚣芗袅?應(yīng)按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行調(diào)整:框架總剪力 Vf0. 2V0 的樓層不必調(diào)整 Vf , 按實(shí)際計(jì)算值采用;Vf< 0. 2V0 的樓層, 設(shè)計(jì)時(shí) Vf 取 1. 5Vmax f 和 0. 2V0 兩者較小值;4. 5基礎(chǔ)計(jì)算中的問題5高層框剪構(gòu)造方面應(yīng)注意的問題抗震設(shè)防的一個(gè)重要手段是靠采取構(gòu)造措施來實(shí)現(xiàn)的, 設(shè)計(jì)中對構(gòu)件的構(gòu)造措施要嚴(yán)格按規(guī)范要求采取構(gòu)造措施。另一方面設(shè)計(jì)中要運(yùn)用概念設(shè)計(jì)的思想來采取措施, 對一些薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)。5 1剪力墻邊緣構(gòu)件的設(shè)置問題剪力墻應(yīng)與框架有可靠的連接,剪力墻盡量布置在框架軸線上, 邊緣構(gòu)件可按高規(guī) 5. 5. 3 條執(zhí)行, 周邊有梁柱的剪力墻厚度160mm ,且不小于墻凈高的 1/ 20。 不在框架軸線上的墻體應(yīng)在墻端設(shè)置邊框柱和邊框梁,以提高剪力墻的抗震性能, 一般墻端柱斷面2. 5bw、