钢筋混凝土剪力墙结构设计与案例分析

实用文档钢筋混凝土剪力墙结构设计与案例分析【摘要】剪力墙是现代高层建筑中一项重要建筑内容，框架剪力墙的尺寸大小必须符合建筑规定．原则是尺寸较大但厚度必须较小，几何特征应该呈板状，受力接近于柱形。在剪力墙结构中墙是平面构件．其承受力沿着平面作用的水平剪力和弯矩外，还必须考虑到竖向压力。在弯矩和轴力及剪力的共同作用下进行作业，其受力水平作用下可以看成了底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙，整体墙就比方如一般房屋建筑的山墙或者鱼骨式结构片墙和小开洞墙。当剪力墙开洞过大时便形成宽梁、宽柱所组成的短墙肢，构件形成的两端带有刚域的变截面杆件在内力作用下许多墙肢将出现反弯点，因此，计算和构造应该按照近似框架结构来考虑。关键词【关键词】：剪力墙；抗震力；抗侧力；构筑设计；墙体；一、建筑框架剪力墙数量设计框架剪力墙结构，通过在建筑物框架结构中布置一定数量的剪力墙，从而构成具有灵活自由度的使用空间，简称框剪结构。这种结构不仅能满足不同建筑的功能要求，而且由于其布置了足够数量的剪力墙，所以在保证建筑物整体的刚度上相当可靠。在如今的工程实践中，对于框架剪力墙结构剪力墙数量的确定往往是整个建筑工程中的一个十分重要的重点，因为在这个层面上出现差错很可能就会导致重大工程事故的发生。如今的工程实践中对于框架剪力墙设计数量上的确定主要从以下几点来考虑：规范要求；抗震因素；几何构造因素等。1.规范要求。在独立结构单元内，剪力墙要求能充分发挥框剪结构的特性，剪力墙在结构底部需要对地震倾覆力矩值有一定程度的承担能力。在框架抗震墙结构，任意一层框架部分的地震墙，其侧向刚度延竖向分布时必须做到基本均匀，其地震剪力不应小于某个数值。根据《抗震规范》，剪力墙的布置不宜过分集中，每个剪力墙承受的水平力需要有一定的限定，而在其结构单元两个主轴方向上，通过地震力计算出的结构弹性阶段层间位移角，应不大于1／800。2.抗震因素。剪力墙的设计目的是为抗震准备的，因此，在实际工程操作中，必须将抗震因素考虑进来。现今工程中一般会考虑到的抗震因素有：抗震设防烈度；震中距；场地类别等。在抗震墙的设计布置中，需要对设防烈度有一个综合考虑，一般是烈度增高一度，抗震墙就要增加一倍多的数量。震中距的考虑是个比较难确定的问题，往往只能根据经验公式来确定。一般是近地震，水平作用小，抗震墙数量就少；远地震，水平作用大，抗震墙数量就多。建筑物的抗震程度大小还可场地类别有紧密的关系。在框剪结构的设计中，需要根据场地的具体特性做综合的考虑，硬质场地，地震反应较弱，抗震墙数量少；软质场地，地震反应强，抗震墙数量多。3.几何构造因素。在框剪结构的设计布置中，剪力墙的布置往往要受到实际几何构造因素的限制。具体而言，剪力墙的布置要受到：剪截面要求；框架梁柱节点剪承载力要求；柱轴压比限制要求；框架梁所能承受的最大弯矩；刚重比要求；剪重比以及结构自振周期要求；框架楼层剪力要求等。二、剪力墙位置的布置剪力墙的布置问题是工程实践中的重要问题。布置的好坏直接影响到整幢建筑物的刚度，因此在框剪结构布置时，一般都是按照“均匀、对称、分散、周边”的原则进行剪力墙的布置。剪力墙应对称地布置在建筑物的周边形状变化及恒载较大的部位，单片墙的刚度宜接近，纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内，宜在造成楼层连续开洞，如楼梯间、竖井等洞边设置剪力墙，剪力墙间距不宜过大。框剪结构中，在进行剪力墙的布置设计时，宜设计成周边有粱柱或暗梁柱的形式。剪力墙应在满足建筑使用要求的前提下，沿建筑物的结构主要轴线，尽可能地规则地进行对称布置，减少偏心，减弱扭转效应。同时在布置时还应尽量避免出现独立小墙肢，谨慎采用短肢剪力墙结构，且单片剪力墙的刚度不能过大，而框剪结构的整体刚度则不宜过大。在工程实际设计中，对墙肢轴压比等都有十分严格的限制，独立小墙不允许出现，若万一出现，则必须通过合并洞口等方法进行消除。在实际工程设计中，短肢剪力墙的应用虽有利于建筑的灵活布置、可减轻结构自重，但是其抗震性较差，不适宜地震区采用，因此对于这种结构布置需要进行谨慎的考虑和验证才可采用。而对于剪力墙的构造设计，其中单片剪力墙的刚度必须保持在一定的程度上，不能过大。因为剪力墙要求具有足够的延展性，可避免脆性的剪切破坏。单片剪力墙若是刚度过大，一旦破坏就会出现严重后果，因此在进行单片剪力墙的设计布置时，需对其的刚度进行适当限制。在框剪结构中，一般而言，若剪力墙刚度很大，其对材料的消耗将增多，造成成本升高，且在地震力过大时，会导致部分墙肢等结构上的问题，从而造成截面设计困难。一般在剪力墙刚度的控制中，使其刚度能满足位移限值的要求即可。这样不仅在结构设计上能更加合理，而且也能实现建筑材料的经济节约。三：框架剪力墙的构造设计内容1.很多高层建筑都是在工程中运用剪力墙，框架墙结构中就高层而言，在实际的工程中所用的最多，抗震墙必须有足够的相关数量，满足层之间的位移和限值，它的位置相对下灵活。对抗震墙适合于连续的布置、全长的贯通。设计中应该避免其墙肢的长度的突变以和洞口的上下对齐。与此同时洞边的距柱内侧都应不小于300mm，保证柱中作为边缘的构件作用和相关约束边缘构件其长度。2．通过双向的抗侧力结构形式就是使纵横的墙相连。剪力墙的双向抗侧能力都是通过测定后得出的，从而使彼此成有缘的剪力墙。在一、二级的抗震框架剪力墙中，就连梁跨高的比都不宜大于5，而且其中高度都不小于400mm。在柱中线与梁和墙的中线都不宜大于其柱宽的1／4，我们以减少其中地震作用，对柱的相关扭转效应。都可以采取一些加强柱内配箍率等方法来填充弥补。在剪力墙的区域里设计有关图形是建筑的重点，剪框架的剪力墙中的结构底部都是加强区设计范围内，都应该不能小于200mm，并且不小于其层高的1门6，剩下其他部位都应不小于160mm，并且不小于其层高的1／20．在框架剪力墙的结构墙的周围都应设置梁、暗梁端柱所组成的边框。在剪力墙中的水平分布就能够起抗剪的作用，在这种设计当中当建筑物较高、较长都为框剪结构的时候，配筋都应该适当的增加，特别是梁部位、温度、刚度的变化等相关敏感部位都要适当的增加，在这时我们还应该考虑墙的竖向所用钢筋，因为它是主要起抗弯的作用，在一些多层剪力墙的构造和配筋时所取取的配筋率，一般不会扣除约束的边缘构件或者构件的边缘构件钢筋。四、框架剪力墙构造的设计注意事项部分框架支的有关设计是针对于抗震墙的结构和它部分框支的抗震墙结构，如果内纵墙比较长，连梁的相对跨高比较小，其刚度很那大，那么墙的有关整体性较好的在水平地震的作用下，墙剪切面变形比较大．在墙肢的破坏范围内的高度都可能超过相关底部加强的部位高度，所以将长墙一一分成墙段．从而使墙的相对高宽比要大于2，这样可以使墙段由墙肢和连梁结合构成。1、我们的目的是想设置两个零度和承载力较小的跨高比平均不小六的连粱，同时可以防止地震时的破坏力先破坏连梁，这样的墙段就能成为抗侧力的单元．而且墙段都以弯曲的变形为主。2、在抗震端的相关设计。抗震端的设计和相关部分框支墙结构或墙肢截面的长度沿高度都不宜有太比较大的出入和变化．在二级的抗震墙中，相关底部加强区都以墙体洞口较大为好，不要有错洞布置的剪力墙。3、框支层的相关设计。大部分的框支抗震墙结构都在地震作用时可能将其中变形集中在内部框支层上．同时可以加固框支层让其牢固。在一般的规范规定内是框支层有关侧向的刚度都不应小于在上一层的非框形支层侧向的刚度为50％。4、框支墙的水平地震剪力。框支墙主要由落地剪力墙来承担，可以保证楼板中有足够大的内部平面内刚度等相关传递水平的力。同时落地墙也是最大水平间距都不宜大于24m。5、墙的竖向钢筋的设计。框架剪力墙尤其是高层的工程设计里，在竖向钢筋主要起到的抗弯作用。高层建筑都与底层不同，目前有一些多层低高层的剪力墙中多为构造配筋．但是用配筋时在其中取的配筋率不同，有的人扣除了约束的边缘构件或者有关构造的边缘构件钢筋，在高层建筑中剪力墙设计是不能这么做的。五、剪力墙要设置有关合理检验在国家检验机关中，剪力墙在水平位移中满足建筑高层规程的相关要求，这是合理设计时必需条件之一，但这不代表充分条件。通过检验的建筑才能有效的给客户带来保证，同时在合理的设计中，水平位移都应满足最基本限值，但是在水平位移中的限值满足，就不一定是很合理的结构，所以还要考虑到周期，在地震力的大小等其他综合条件。国家规定的抗震系数必须达标，在抗震设计时，在地震力的大小都和刚度有着直接联系。同时抗侧的刚度小，其结构设计也并不见得很合理，都是由于地震力其实也小，位移多少也有可能在必要限值范围内，我们并不能认为这结构设计的就合理.所以在满足其中的侧移条件外，更应该综合其他要素。结论我们通过本文上述的几个部分的讨论可知，在建筑中确定相关框架剪力墙的结构中，剪力墙的相关布置，都根据前述的原则提出了集中的，相对比较合理的布置数量和布置方式。同时分析出基础上的有关条件。能满足规范中的侧移要求和地震周期以及侧移曲线这三个方面。我们认为剪力墙的设置是可以作为合理的论述。[参考文献]1、黄剑锋.高层建筑混凝土剪力墙设计要点[J].黑龙江科技信息,2010,(20).2、王燕,王维.浅谈高层建筑结构分析与设计[J].山西建筑,2008,(05)3、王超,姜集亮.高层住宅建筑结构体系选型和设计探索[J].民营科技,2011,(11)4、赵海凌.高层建筑