高层工业与民用建筑剪力墙设计.pdf
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1、2023 年第 8 期河南建材高层工业与民用建筑剪力墙设计原庆峰国策众合(北京)建筑设计有限公司晋城太行分公司(0 4 8 0 0 0)摘要:近年来,我国经济发展迅速,城市化进程加快,社会的各个领域都在不断发展,剪力墙在高层工业和民用建筑中的应用越来越广泛。在社会经济高速发展的今天,人们的观念也在逐渐转变。随着科技水平的提高,高层工业和民用住宅建设中最常用的是框架剪力墙结构和纯剪力墙结构,所以要对剪力墙进行更深层次的研究,从而提高其设计水平,满足人们的生产和生活需要。关键词:高层建筑;剪力墙;设计0前言现代建筑的结构设计,与以往相比有很大的不同,对建筑质量的要求也越来越高。在建筑结构设计时,必
2、须优化对剪力墙的布局,以提高整体的使用效率。尽管剪力墙的设计方法很成熟,但是在实际应用中,还需要综合考虑。随着我国经济的快速发展,高层工业与民用建筑的设计和建造技术都有了很大的提高。当然,对于这种特殊的剪力墙结构,在设计时也有较高的要求。1剪力墙结构概况剪力墙结构不仅要符合建筑的总体布置,而且要符合建筑的平面结构。剪力墙是建筑的一种构件,具有抗震、抗风、传递荷载的功能,是建筑的一种隔断结构,所以剪力墙结构是建筑的主体。剪力墙结构的空间较小,因此一般在建筑中采用混凝土结构,不仅节省了建筑高度,还增加了空间的利用。剪力墙结构之所以能够得到广泛应用,主要原因在于其在空间和整体结构方面均具有很好的抗侧
3、向能力和承载力。2剪力墙的特点及类型2.1剪力墙施工特征分析剪力墙的施工具有客观性,只有正确掌握剪力墙的施工特点,才能正确地解决施工中存在的问题,并使其具有合理的使用特性。其特点是:侧向位移少;内部墙壁平整;结构自重大,自动吸收地震能力强;施工工程复杂,成本高。2.2结构剪力墙的划分2.2.1实心墙体实心墙体是无孔洞或孔洞不超过1 5%的墙体。其受力特性:一种悬臂结构。在高度上,弯矩曲线没有发生突变,也没有出现逆弯点,主要是弯曲变形。2.2.2整体小孔剪力墙在墙体上有孔面积超过1 5%,但仍然很小的墙体。其受力特征:弯曲曲线在连梁位置出现突变,在全墙高处不存在或仅在个别楼层出现,2.2.3双肢
4、或多肢剪力墙有较大的孔洞或孔洞排列的墙体。其受力特征类似于整体开孔的墙体。2.2.4墙体结构墙体具有较大的孔径,且连接梁的刚度与墙体的线刚度接近。其受力特征:在楼板上的弯矩曲线会发生突然的变化,大部分楼层都会出现倒弯点。3剪力墙结构的设计原则3.1剪力墙结构的布置剪力墙的平面布局应遵循均匀、对称、简单、规则的原则,通常应采用双向受力体系,并在结构的各个轴线上设置剪力墙,使得其横向刚度近似。当平面形状具有较大的凹凸时,应将剪力墙置于突出部位的末端2。剪力墙结构垂直布局应遵循从下到上的连续性,应贯穿整个建筑高度,以防止发生刚性突变,并使门窗洞口成排对齐。对建筑物、电梯间等竖井,应尽可能地与邻近的受
5、侧力结构相结合。在设置剪力墙内外结构时,应采取拉通的方法。3.2剪力墙间距的要求在建筑设计中采用剪力墙,目的在于调节结构的刚度,增强其抗水平荷载的能力,从而防止结构发生较大的扭转和变形,防止剪力失效。按有关规定,刚性中心和质量中心必须保持一致,所以在布置剪力墙时,其稳定性、刚度与其布局的数目无关。应适当控制布置间隔,否则,将造成整体结构的刚度增大,从而降低设计的经济性。对剪力墙间距的科学、合理布置能够使剪力墙结构构件的抗侧力性得到最大程度的发挥,从而使其合理使用。剪力墙宜均匀分布于建筑周边、楼梯间、电梯间、平面形状变化和静载荷大的区域,剪力墙的间隔不能太大,通常按楼板的跨度限定剪力墙的间距,并
6、且当这些Henan Building Materials设计与施工61河南建材2 0 2 3年第8 期剪力墙之间的楼盖有较大开洞时,剪力墙的间距还应适当减小。3.3剪力墙的数量剪力墙的个数要严格按要求进行,并充分考虑结构的体型、高度等因素。从抗震性的角度来看,要想提高抗震能力,就必须加大剪力墙的数量。随着剪力墙数量的增多,结构的抗侧向力性能得到了增强。结构受到的地震力相应增大,剪力墙的耗材也相应增大,两者之间不呈比例关系。因此,在设置剪力墙时,应尽可能地减小剪力墙的数量,并尽可能地降低结构的自重。4剪力墙结构的设计细节4.1对剪力墙平面的合理布置在剪力墙的布局中,应尽量做到简洁、规则,同时剪力
7、墙的长度也要合理。剪力墙平面复杂,墙肢过长,易产生过大的局部刚度和应力集中。因此,剪力墙通常应该沿着平面的主要轴线方向排列:当建设筑呈矩形、L形、T形平面时,剪力墙可以沿着两条计垂直的轴向排列;当建筑物为三角形或Y形平面时,可以在三个方向上设置剪力墙;当建筑为正多与边形、圆形或弧形平面时,剪力墙可以在径向和环施形上设置。在具体设计时,应尽量沿中轴方向对称工布置,墙板的平面形状宜为L、T 形,尽量减少采用一字形的平面。4.2对剪力墙墙肢的正确处理在剪力墙的设计中,必须确保其延展性,因为在地震时,很容易导致大型墙腿的损坏,所以,剪力墙的长度不宜过长(通常为8 m),对于一些长的剪力墙,必须设置一部
8、分洞口,以减少地震的影响。可设置连梁,将其划分为几个长度均匀的墙体,每个墙体的高度与墙体的长度之比不得低于3。当然,在使用短肢剪力墙时,也受到了严格的限制(截面厚度不超过30 0 mm,各肢截面高度与厚度比为4 8)。一般认为,在高层建筑的抗震设计中,不能只使用短肢剪力墙。B级以上的高层建筑和9 度地震设防烈度为A以上的高层建筑,不宜使用短肢剪力墙。4.3对边缘构件的合理布置剪力墙的边缘构件是剪力墙特有的一种形式,其的两端和洞口的两侧都要设有边框,以提高其受力特性。沿边构件分为构造型及约束型两种,通常为暗柱或端柱,在设计时应考虑其结构的布置和受力状况,确定和选取剪力墙的边部。对于普通1 3级的
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