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了解剪力墙结构的设计,更好方便切割作业

  【摘 要】由于框架剪力墙结构体系抗震性能好,建筑布局灵活,比纯框架结构更经济合理,所以在各种不同使用功能的高层、小高层建筑中被广泛应用.为此本文阐述了剪力墙设计中的基本概念,剪力墙的边缘构件范围,剪力墙结构的墙体厚度和配筋等内容。

  【关键词】结构设计;剪力墙;剪力墙构件;剪力墙设计

  1、剪力墙设计中的基本概念

  1.1 墙体作为承受竖向荷载及水平荷载的结构,称为剪力墙结构。特点是整体性好,侧向刚度大,水平力作用下侧移变形小。缺点是平面布置不灵活,较难满足公共建筑使用要求,结构的自重较大,结构延性较差。

  1.2 剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力或拉力,在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作。其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁,剪力墙结构在水平力作用下侧向变形是弯曲型。

  1.3 剪力墙布置要求:

  a 剪力墙结构应双向均匀布置,建筑物周边宜布置剪力墙,在抗震结构中,应避免单向布置剪力墙。剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,在满足侧向刚度的及结构受力的条件下,墙不宜布置太密。

  b 剪力墙沿结构高度宜连续布置,墙厚度宜自下到上逐渐减薄,使结构抗侧刚度沿高度逐渐减小,避免结构沿高度刚度突变。

  c较长的剪力墙宜开设洞口,将其分成长度较为均匀的若干墙段,墙段之间宜采用弱连梁连接,每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m。

  d当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应至少采取以下措施中的一个措施,减小梁端部弯矩对墙的不利影响。①沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙,抵抗该墙肢平面外弯矩;②当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时,宜在墙与梁相交处设置扶壁柱。扶壁柱宜按计算确定截面及配筋;③当不能设置扶壁柱时,应在墙与梁相交处设置暗柱,并宜按计算确定配筋;④必要时,剪力墙内可设置型钢。

  e纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。房屋纵向长度较长时,不宜集中在两端布置纵向剪力墙。

  1.4 剪力墙结构计算

  a 剪力墙根据墙面开洞大小情况,分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架。

  当剪力墙不开洞或洞口面积小于墙体总面积的16%,且洞口边长尺寸均小于洞口间净距及洞口至墙边的净距,可视为整截面墙。其受力性能类似整体的悬臂,墙肢的法向应力呈线性变化,截面变形符合平截面假定。

  当剪力墙的洞口沿竖向成列布置,洞口稍大,各列墙肢和连梁刚度比较均匀,并符合一定条件,为整体小开口墙,其受力性能亦可按整体的考虑,并应考虑墙肢的局部弯距。

  当剪力墙的洞口沿竖向成列布置,且洞口面积超过墙体总面积的16%,连梁刚度远小于墙肢刚度,为联肢墙。联肢墙宜在保证连梁有足够延性的前提下,增加梁的刚度和强度,使连梁能消耗较多的能量以减少墙肢的破坏。

  当剪力墙开洞过大,且连梁刚度很大,而墙肢刚度较弱的情况,已接近框架的受力特性,称为壁式框架,计算和构造应按近似框架结构考虑。

  b计算剪力墙的内力和变形时,其剪力墙应计入端部翼缘的共同工作。翼缘的有效长度每侧由墙面算起可取以下三种情况中的最小值:①相邻剪力墙净距的一半;②至门窗洞口的墙长度;③剪力墙总高度的15%。

  c剪力墙结构宜采用三维空间的分析方法作整体分析,对不同的结构,应选用与其相适应的计算模型的计算程序进行结构计算分析;对较复杂的剪力墙结构应采用两种以上计算模型进行计算比较。

  d《高规》规定钢筋混凝土剪力墙应进行平面内的斜截面受剪、偏心受压或偏心受拉、平面外轴心受压承载力计算,在集中力作用下,墙内无暗柱时还应进行局部受压承载力计算,按一级抗震等级设计的剪力墙,在水平施工缝处需进行抗滑移验算。

  1.5 剪力墙底部加强部位

  一般剪力墙结构在水平地震作用下,竖向相当于箱形悬臂梁,其变形呈弯曲形,短肢剪力墙结构视短肢墙数量多少,变形呈弯曲形或弯剪形。剪力墙结构底部加强位置是容易屈服的部位,类似框架梁端箍筋加密区,所以要加强。

  抗震设计时,一般剪力墙结构底部加强部位的高度可按墙肢总高度的1/8和底部两层中的较大者,当剪力墙高度超过150m时,其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。底部带转换层的高层建筑结构,其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上两层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。

  带有地下室的剪力墙结构,如地下室顶板能作为上部结构的嵌固部位时,剪力墙底部加强部位的高度应从地下一层顶板算起,地下一层按加强层部位设计,地下二层可不必按加强部位设计。如地下室顶板不能作为上部结构的嵌固部位时,通常地下一层底板处可基本满足,剪力墙底部加强部位的高度应从地下一层底板算起,地下二层可不必按加强部位设计。

  2、剪力墙的边缘构件范围

  2.1 一级和二级剪力墙底部加强部位及相邻上一层的高层建筑及在重力荷载代表值作用下墙肢的轴压比不小于表1规定的多层房屋,应设置约束边缘构件。一级和二级剪力墙底部加强部位以上的一般部位和三、四和非抗震设计的高层建筑及底部加强部位及相邻上一层轴压比小于表1规定的多层房屋剪力墙,应设置构造边缘构件。

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