芻議高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設計的技術(shù)要點

1、<p>　　芻議高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設計的技術(shù)要點</p><p>　　摘 要：隨著我國人數(shù)的增長，由于地面面積有限，我們只能把樓房建的越來越高，隨著建筑物的增高，建筑的體型也開始變化多端，高層建筑的抗地震能力變得尤為重要。而框架—剪力墻結(jié)構(gòu)系正好可以解決這些問題，它可以靈活的組成各種空間，最大限度地滿足建筑物的使用要求，最重要的是框架—剪力墻具有良好的抗地震能力，本文共從五點出發(fā)來分析框—剪的抗震

2、設計。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層；框架剪力墻；結(jié)構(gòu)；抗震 </p><p>　　中圖分類號：TU97文獻標識碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　科學技術(shù)隨著時光的進展在不斷進步著，人們生活水平也隨之提高著，在這種情況下人們對自己的物質(zhì)條件開始注重，其中主要表現(xiàn)在住房方面。

3、由于土地資源有限，我們只能把樓房建的越來越高。而框架—剪力墻結(jié)構(gòu)系以靈活的布置，最大限度對建筑物使用功能的滿足及良好的抗地震的能力，廣泛應用于高層建筑結(jié)構(gòu)設計中。本文從五方面來分析框架—剪力墻的抗震設計。 </p><p>　　1 高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的由來 </p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)又稱框一剪結(jié)構(gòu)，它是在框架結(jié)構(gòu)的適當位置布置一定數(shù)量的剪力墻而成，這種結(jié)構(gòu)體系既有框架結(jié)構(gòu)建筑

4、平面布置靈活，又有剪力墻結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度大具良好抗震能力的優(yōu)點。在豎向荷載作用下，框架、剪力墻各自承擔所在范圍內(nèi)的荷載。在水平荷載作用下，框架、剪力墻通過樓板約束變形協(xié)調(diào)，共同承擔水平荷載，剪力墻承擔了大部分水平地震作用?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)具有良好的抗地震能力。 </p><p>　　2 框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的設計概念 </p><p><b>　　2.1 設計概念 </b>&

5、lt;/p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是框架和剪力墻共同承擔豎向和水平作用的結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)要求設計成雙向抗側(cè)力體系，既在結(jié)構(gòu)兩個主軸方向均應布置剪力墻，剪力墻需均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部，剪力墻間距不宜過大。剪力墻的數(shù)量也不宜過少，要確保剪力墻承擔大部分水平地震荷載。 </p><p>　　2.2 框—剪結(jié)構(gòu)抗震設計 </p>&

6、lt;p>　　2.2.1 多道設防的概念 </p><p>　　在框—剪結(jié)構(gòu)體系中，由于剪力墻剛度大，將承擔大部分水平地震荷載，框架則承擔少量水平地震荷載。剪力墻是第一道防線，在設防地震、罕遇地震作用下，先于框架結(jié)構(gòu)破壞?？蚣軇t作為第二道防線，承擔著因剪力墻開裂、塑性內(nèi)力重分布而轉(zhuǎn)移到框架上的部分地震水平荷載。在設計時應控制剪力墻的數(shù)量，確?？拐鸲嗟涝O防可以實施。 </p><p>

7、　　2.2.2 設計方法的確定 </p><p>　　在框—剪結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)總的地震傾覆力矩由剪力墻和框架共同承擔，結(jié)構(gòu)底層框架部分承擔的傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總傾覆力矩的比值不同，結(jié)構(gòu)的受力性能、設計要求等均不同。 </p><p>　　1當框架部分承受的地震傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%時，說明剪力墻布置很多，結(jié)構(gòu)整體性能偏向剪力墻，按剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計，其中框架部分按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)

8、的框架進行設計。 </p><p>　　2當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的10%但不大于50%時，說明剪力墻布置適中，剪力墻承擔了大部分水平地震荷載。按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計。 </p><p>　　3當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的50%但不大于80%時，說明剪力墻布置偏少，框架承擔了大部分水平地震荷載。按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計。其最大適用高度

9、需比框—剪結(jié)構(gòu)降低，框架部分的抗震等級和軸壓比宜按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定設計。 </p><p>　　4當框架部分承受的地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩的80%時，說明剪力墻布置偏少，框架承擔了絕大部分水平地震荷載。結(jié)構(gòu)整體性能偏向框架，按框架—剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計。其最大適用高度需比框架結(jié)構(gòu)略高，框架部分的抗震等級和軸壓比按框架結(jié)構(gòu)的規(guī)定設計。此種情況抗震性能差，不主張采用。 </p><p>

10、　　2.2.3 框架剪力的調(diào)整 </p><p>　　框—剪結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，框架部分計算所得的剪力一般都較小。為了保證作為第二道抗震防線的框架具有一定的抗水平力能力，需對框架承擔的剪力予以適當?shù)恼{(diào)整。 </p><p>　　2.3 地震變形、受力分析 </p><p>　　2.3.1 變形狀態(tài) </p><p>　　框架和剪力墻是兩種不

11、同的抗水平力結(jié)構(gòu)，單獨的剪力墻在水平地震作用下以彎曲變形為主，位移曲線呈彎曲型。單獨的框架在水平地震作用下以剪切變形為主，位移曲線呈剪切型。當兩者處于同一結(jié)構(gòu)體系時，通過梁、樓板等水平構(gòu)件的連接，協(xié)同工作共同抵抗水平地震荷載?？蚣堋袅Y(jié)構(gòu)的變形曲線一般呈彎剪型，在結(jié)構(gòu)的下部，剪力墻的側(cè)移小于框架，剪力墻控制框架，變形呈彎曲型。在結(jié)構(gòu)的上部，框架的側(cè)移小于剪力墻，框架控制著剪力墻，變形呈剪切型。 </p><p&g

12、t;　　2.3.2 受力狀態(tài) </p><p>　　剪力：單獨框架所承受的水平地震剪力底部大，上部小。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻在底部承擔了大部分地震剪力，向上迅速減小，到上部出現(xiàn)負剪力?？蚣艿撞砍袚牡卣鸺袅^小，向上增大且較均勻。在頂部與剪力墻頂部的剪力方向相反。 </p><p>　　彎矩：單獨框架、剪力墻承擔的地震彎矩底部大，上部小。在框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻承擔的地震彎矩底部

13、大，向上迅速減小?？蚣艹袚膹澗匮馗叨戎饾u減小，但各層彎矩遞減的差距不大，在數(shù)值上趨于接近。. </p><p>　　3 剪力墻的布置原則 </p><p>　　剪力墻的布置主要采用以下原則：a剪力墻宜均勻布置在建筑物的周邊附近、樓梯間、電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位，剪力墻間距不宜過大。b平面形狀凹凸較大時，宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。c縱、橫剪力墻宜組成L型、T型等型式。d

14、單片剪力墻底部承擔的水平剪力不應超過結(jié)構(gòu)底部總剪力的30%。e剪力墻宜貫通建筑物的全高，宜避免剛度突變；剪力墻開洞時，洞口宜上下對齊。f樓梯間、電梯間等豎井宜盡量與靠近的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合布置。g剪力墻的布置宜使結(jié)構(gòu)各主軸方向的側(cè)向剛度接近。 </p><p>　　4 高層框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震概念設計 </p><p>　　1盡量采用規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案，對于不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案應有相應的應對措施，不應

15、采用嚴重不規(guī)則的結(jié)構(gòu)方案。規(guī)則的結(jié)構(gòu)體現(xiàn)在平面和立面形狀簡單，剪力墻等的剛度和承載力上下變化連續(xù)、均勻，平面布置基本對稱。2結(jié)構(gòu)體系要求受力明確、傳力合理且傳力路線不間斷，并應具有必要的抗震承載能力，良好的變形能力和消耗地震能力的能力。結(jié)構(gòu)的抗震分析要符合結(jié)構(gòu)在地震時的實際表現(xiàn)。3應避免因部分結(jié)構(gòu)或構(gòu)件破壞而導致整個結(jié)構(gòu)喪失抗震能力或?qū)χ亓奢d的承載能力。4對可能出現(xiàn)的薄弱部位，應采取措施提高其抗震能力。同時防止在局部上加強而忽略整個結(jié)

16、構(gòu)各部位剛度、強度的協(xié)調(diào)。5要多道設防?？颉艚Y(jié)構(gòu)要求在適當位置均勻布置足夠的剪力墻，確保剪力墻作為第一道抗震防線承擔大部分水平地震作用，確保結(jié)構(gòu)體系受力、變形情況符合框剪結(jié)構(gòu)的受理特征要求。結(jié)構(gòu)體系應有意識地建立起一系列分布的屈服區(qū)，以使結(jié)構(gòu)能吸收和耗散大量的地震能量，一旦破壞也易于修復。結(jié)構(gòu)計算時，需要考慮部分構(gòu)件出現(xiàn)塑性變形后的內(nèi)力重分布，使各個分體系所承擔的地震作用的總合和大于不考慮塑性內(nèi)力重分布時的數(shù)值。6構(gòu)件設計應控制截面尺

17、寸和受力鋼筋、箍筋的設置，防止剪切破壞先于彎曲破壞</p><p><b>　　5 細部設計 </b></p><p>　　框架—剪力墻結(jié)構(gòu)是由框架、剪力墻結(jié)構(gòu)組成，設計時應滿足一般框架、剪力墻的設計要求。 </p><p><b>　　5.1 框架設計 </b></p><p>　　框架布置應設計

18、成雙向梁柱抗側(cè)力體系，框架梁、柱中心線宜重合。在框架柱設計中，有目的地增大柱端彎矩設計值，體現(xiàn)“強柱弱梁”的設計概念。有目的的提高柱子剪力的設計值，以滿足框架柱、框支柱“強剪弱彎”的要求。為了確保在地震作用下框架呈現(xiàn)梁塑性鉸延性機制，框架梁的設計要求做到“強剪弱彎”，即梁端的斜截面受剪承載力應高于正截面受彎承載力。梁、柱截面應進行抗彎、抗剪計算及構(gòu)造設計。 </p><p>　　5.2 剪力墻設計 </p&

19、gt;<p>　　剪力墻應雙向、均勻、連續(xù)布置，并宜使結(jié)構(gòu)兩個方向剛度接近。高寬比大于3的剪力墻容易設計成具有延性彎曲破壞的剪力墻，故當剪力墻長度很長時，可通過開設洞口將長墻分成高寬比大于3的墻段，分段宜均勻。為了保證剪力墻底部出現(xiàn)塑性鉸后具有足夠的延性，需對可能出現(xiàn)塑性鉸的底部區(qū)域進行“底部加強區(qū)”設計，提高底部抗剪能力及延性。剪力墻應進行平面內(nèi)的正截面受彎、斜截面受剪、偏心受壓或偏斜受拉等承載力計算計構(gòu)造設計。 <

20、;/p><p><b>　　6 總結(jié) </b></p><p>　　框架一剪力墻結(jié)構(gòu)是抗震性能良好的結(jié)構(gòu)體系。設計中，要均勻布置足夠數(shù)量的剪力墻，由剪力墻承擔大部分地震荷載，充分發(fā)揮剪力墻作為第一道防線具有抗側(cè)、抗扭剛度大，小震作用下變形小、延性好、承載力大、抗震性能好的優(yōu)點。要設計好框架—剪力墻結(jié)構(gòu)，首先必須正確了解認識其結(jié)構(gòu)特性，只有充分的理解其抗震特征，才能做好框—