关于高层建筑框架剪力墙结构设计的论述
摘要:针对高层建筑框架一剪力墙结构设计,简要阐明其分类及受力特点,并对设计计算中的几个问题进行了探讨。 关键词:框架剪力墙结构设计
中图分类号:s611 文献标识码:a 文章编号:
一、框架、剪力墙的受力特点 1 框架结构的受力特点
框架结构是由梁和柱组成承重体系的结构。主梁、柱和基础构成平面框架,各平面框架再由联系梁连接起来而形成框架体系。框架结构的最大特点是承重构件与围护构件有明确分工,建筑的内外墙处理十分灵活,应用范围很广。根据框架布置方向的不同,框架体系可分为横向布置、纵向布置及纵横双向布置三种。 2 剪力墙结构的受力特点
剪力墙结构是利用建筑的内墙或外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构。因其承受的主要再载是水平荷载,使它受剪受弯,所以称为费力墙,以便与一般承受垂直荷载的墙体相区别。剪力墙结构的侧向刚度很大,变形小,既承重又围护,适用于住宅和旅游等建筑。
3 框架一剪力墙结构的受力特点
简称框一剪结构,它是指由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。框架结构建筑布置比较灵活,可以形成
较大的空间,但抵抗水平荷载的能力较差,而剪力墙结构则相反。框架一剪力墙结构使两者结合起来,取长补短,在框架的某些柱间布置剪力墙,从而形成承载能力较大、建筑布置又较灵活的结构体系。
二、设计计算中的几个问题 1 剪力墙的布置
剪力墙的平面布置一般原则是均匀、分散、对称、周边。分散原则是要求剪力墙片数不要太少,而且每片剪力墙刚度不要太大。连续尺寸不要太长,使抗侧力构件数量多一些,分散一些。每片剪力墙的弯曲刚度适中,在使用中不会因为个别墙的局部破坏而影响整体的抗侧力性能,也不会使个别墙的受力太集中。负担过重而引起过早地被破坏,刚度过大的墙承担的内力也大。相应的基础处理难度增加, 同时也考虑到剪力墙相距太远,楼面刚度要求大,很难满足要求,周边的原则是考虑建筑物抵抗扭转能力,便于保证刚度中心与平面中心相吻合;剪力墙布置在周边对称位置,增加抵抗扭转的内力臂,在不增加剪力墙面积的情况下,提高抗扭转能力。 2 剪力墙的厚度
在框剪结构中剪力墙宜有边缘约束构件即:边框柱和边框梁,在规范中有规定:带边框剪力墙的截面厚度为:(1)抗震设计时,一、二级剪力墙的底部加强部位的厚度均不应小于200mm,且不宜小于层高的1/16;(2)其他情况不应小于160mm,且不应小于层高的1/2o。边框梁的宽度宜与墙同厚,高度可取墙厚的2倍。所以
一个合理的剪力墙厚度具有结构安全、经济合理等特点。鉴于此,剪力墙的厚度在满足层高的1/16或者1/2o的前提下,取200mm为宜。
3 重视屋面小塔楼的不利影响
有否塔楼宜先确定后电算,暂时做不到时也宜补充分析。规范规定,当局部突出于屋顶的塔楼其平面尺寸,纵横两个方向均小于主体屋顶平面尺寸3/4时,应考虑鞭梢效应的不利影响。在实际工程中,塔楼的尺寸有大有小,如果用基底剪力法计算且是将突出屋顶的部分也作为一个质点参加计算时,则其地震力应根据主体结构的周期t、小塔楼质量与标准层质量之比、小塔楼刚度与标准层刚度之比来确定该地震作用效应的增大系数,以便加大地震作用力,并做为复核塔楼根部及其与之联结楼面处的内力值。一般对于女儿墙、烟囱等的地震作用效应宜考虑增大系数为3;当塔楼为框剪结构时,尚应将框架的剪力考虑1.5的增大系数。当采用振型分解反应谱法取振型数m=3时,其增大系数取1.5~2.0,当振型数取m ≥6时或进行时程分析时,则不再考虑地震力的增大调整。 4 框架剪力墙结构的抗震设计
抗震设计的框架一剪力墙结构,应根据在规定的水平力作用下结构底层框架部分承受的地震倾覆力矩与结构总地震倾覆力矩的比值,确定相应的设计方法, 并应符合相关规程说明:①当框架部分承受的地震倾覆力矩不大于结构总地震倾覆力矩的lo%时,按剪力墙结构进行设计,其中的框架部分应按框架一剪力墙结构的框