剪力墻結(jié)構(gòu)住宅在地震作用下的扭轉(zhuǎn)控制方案對比

1、<p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)住宅在地震作用下的扭轉(zhuǎn)控制方案對比</p><p>　　摘要：本文選用某典型高層剪力墻結(jié)構(gòu)住宅，對其地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形的原因進行了分析，并通過幾種調(diào)整措施對比了控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的效果，并提出了針對性設(shè)計的建議。 </p><p>　　關(guān)鍵詞:剪力墻結(jié)構(gòu)住宅；地震作用；扭轉(zhuǎn)控制方案對比 </p><p>　　中圖分類號：P315 文獻標

2、識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　隨著人民生活水平日益提高，對住宅的功能需求也越來越細化。隨之而來的，是住宅樓平面布置的日趨復雜與多樣化。為滿足不同的建筑功能需求，住宅樓的結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了較多的不利布置，如轉(zhuǎn)角窗、一字型剪力墻、跨層柱墻等等。這些因素均容易影響到結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，并加劇剪力墻結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)作用。

3、針對這種現(xiàn)象，結(jié)合某高層剪力墻住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將幾種常見的結(jié)構(gòu)處理措施逐一試用，并對其效果進行比對，從而采取最合理的處理方案。 </p><p><b>　　2 工程概況 </b></p><p>　　某高層住宅，建筑平面為點式布局。地上為十八層，地下二層，地下室與周邊地下車庫連為整體。地面以上各點式高層之間設(shè)防震縫脫開，形成獨立的結(jié)構(gòu)單元。建筑物總長度為94.45m

4、,總寬度19.80m, 總高度為50.30m。上部結(jié)構(gòu)采用剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。建筑物設(shè)防烈度為7度(0.10g)，抗震設(shè)防類別為標準設(shè)防類，剪力墻抗震等級為三級。 </p><p><b>　　2 計算過程分析 </b></p><p>　　高層建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的扭轉(zhuǎn)振動是不可避免的。地震作用的復雜性以及地面運動的相位差將會引發(fā)建筑物的扭轉(zhuǎn)振動,建

5、筑物質(zhì)量分布不均勻變化、抗扭構(gòu)件的非對稱性破壞及施工過程中的誤差也將引起結(jié)構(gòu)的剛度分布不對稱，從而在水平作用下產(chǎn)生扭振效應(yīng)。《高規(guī)》中，采用計入偶然偏心的方式進行計算,對于均勻?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)考慮設(shè)計偶然偏心距ｅ0 =0.05L(即偶然偏心距取0.05倍樓層寬度);對于不對稱結(jié)構(gòu)、不規(guī)則結(jié)構(gòu),需將其自身存在的偏心與偶然偏心距共同考慮。《抗規(guī)》中，采用的是對其地震作用效應(yīng)乘以增大系數(shù)的方式予以考慮。 </p><p>　　

6、根據(jù)《抗規(guī)》和《高規(guī)》的要求，結(jié)構(gòu)第一自振周期不應(yīng)為扭轉(zhuǎn)周期，且扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動為主的第一自振周期T1之比，A級高度高層建筑不應(yīng)大于0.9。另外規(guī)范還對層間位移角、最大層間位移與層平均位移之比、周期、剪重比等剛度控制指標做出了具體的要求。在剪力墻結(jié)構(gòu)中，應(yīng)合理的控制剪力墻的數(shù)量，設(shè)置過多則造成結(jié)構(gòu)剛度過大，加大地震效應(yīng)；設(shè)置過少則不能滿足結(jié)構(gòu)計算要求。同時剪力墻與連梁的布置也應(yīng)均勻?qū)ΨQ。 </p><

7、p>　　當出現(xiàn)抗側(cè)力構(gòu)件布置不理想，扭轉(zhuǎn)效應(yīng)計算指標不滿足規(guī)范的要求時，常見的有加大外圍構(gòu)件抗側(cè)剛度(3.1)和減小局部中央構(gòu)件抗側(cè)剛度(3.2)兩種方法。以下取本工程11#樓座進行試算。 </p><p>　　3.1加大外圍構(gòu)件抗側(cè)剛度，調(diào)整外圈剪力墻長度與門窗洞口尺寸。 </p><p>　　首先按照常規(guī)方式布置中部剪力墻，使之滿足平動作用下的剛度控制指標，并使剛度中心和質(zhì)量中心

8、的偏心率小于20%。然后將山墻上的門洞尺寸調(diào)整量定義為a，剪力墻長度調(diào)整量定義為b。從a=0、b=0這種極限狀態(tài)開始，取步長c=300mm-500mm。此時，ai+1=ai+c; bi+1=bi+c逐級累加，用SATWE軟件進行計算，計算結(jié)果如下： </p><p>　　由以上計算過程我們得到結(jié)論：A-C段變化平緩；C-D段有一較大的突變，此時第一周期由扭轉(zhuǎn)周期變?yōu)槠絼又芷?；D-G段又趨于平緩，計算結(jié)果已滿足要求

9、；G-H段的變化率同D-G段,增加的剪力墻對周期影響較小，對結(jié)構(gòu)抗扭貢獻較小，相對不經(jīng)濟。故G點的結(jié)構(gòu)布置為較優(yōu)方案。 </p><p>　　3.2減小局部中央構(gòu)件抗側(cè)剛度，調(diào)整中部剪力墻長度或厚度。 </p><p>　　在3.1.G計算結(jié)果滿足的基礎(chǔ)上，對中部剛度進行調(diào)整，探討中部剛度對結(jié)構(gòu)抗扭的影響。調(diào)整過程記錄如下： </p><p>　　通過計算發(fā)現(xiàn)，改變

10、中部剪力墻厚度對周期影響較??；而剪力墻開洞又有較多限制，剪力墻結(jié)構(gòu)的洞口宜布置在墻的中部，避免開在端部，開洞面積宜取值為墻面積的1/6左右（過小則不滿足建筑專業(yè)窗地比的要求）。所以，無法通過開大洞口的方法減小剛度，而計算結(jié)果表明改變開洞面積對周期的影響也較小。需要對中部構(gòu)件的抗側(cè)剛度進行調(diào)整時，宜優(yōu)先采用不對稱調(diào)整剪力墻長度的方式。 </p><p><b>　　4 結(jié)論及建議 </b>&l

11、t;/p><p>　　經(jīng)過對進行本剪力墻結(jié)構(gòu)的分析可知，減小局部中央構(gòu)件的抗側(cè)剛度在理論上可以減小Tt與T1比值，但是這種調(diào)整對結(jié)構(gòu)抗扭能力的影響較小。相對而言,外圍構(gòu)件的剛度變化對結(jié)構(gòu)抗扭的影響較大?；谝陨蠈Ρ冉Y(jié)果，設(shè)計時宜先確定中部剪力墻布置，由剪力墻承擔大部分水平剪力，同時滿足層間位移角、最大層間位移與層平均位移之比、周期、剪重比等剛度控制指標。再結(jié)合結(jié)構(gòu)單元外圍的剪力墻設(shè)置，選取合適的剪力墻與門窗洞口分布比

12、例，可較快捷的找到適合的外圈剪力墻長度和厚度，從而縮短試算過程，少走彎路。 </p><p>　　鑒于建筑工程的多樣性和復雜性，本文所闡述的思路和結(jié)論未必能適用于各類剪力墻結(jié)構(gòu)。但希望這種調(diào)整思路，對工程師處理類似工程時，有所借鑒和幫助。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB50