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广东深圳专业医疗设备研发工业产品设计高层建筑剪力墙结构设计
-高层建筑剪力墙结构设计
2019/03/05
在高层建筑的不断发展中,我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下,还需要在建筑物的设计层面不断地追求更高的建筑设计理念与技术。
开展新型结构剪力墙设计,根据其受力的特点,充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后,并选择合理的布置形式,正确掌握计算分析方法。
剪力墙的应用将在多、高层的住宅中有着广阔的发展前景。

  
  关键词:高层建筑 剪力墙特点 剪力墙布置剪力墙连梁
  中图分类号:TU208文献标识码: A
  
  前言:高层剪力墙结构是特定的将剪力墙和框架两种结构相互组合,进而形成一种新的体系。
高层建筑的竖向荷载是由剪力墙和框架共同进行承担的,但是其水平的作用则主要就是由拥有较大的抗侧刚度的剪力墙来进行承担。
这样的结构设计不仅仅具有剪力墙较强的抗震能力和较大的刚度,同时还具有框架结构的使用方便和布置灵活的特点,因此能够被广泛的应用在高层建筑当中。

  
  一、剪力墙结构体系的受力特点
  框架是由梁柱线性杆件组成的,框架的受力特点类似竖向悬臂剪切梁,其变形曲线为剪切形,在纯框架的结构中,所有框架的变形曲线都是类似的,所以,水平力按各框架的抗推刚度D比例分配,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,其变形曲线为弯曲形。
在平面内有很大的抗弯曲刚度,在一般剪力墙结构中,所有抗侧力构成剪力墙的侧移曲线都是广东深圳专业医疗器材产品外观工业产品设计中国工业设计十佳大奖评选活动章程类似的,水平力在各片剪力墙之间按件等效刚度EI比例分配框架一剪力墙结构体系的受力特点。

  在同一结构单元中,二者是通过水平面内刚度无限大的楼扳连接在一起的,以至于它们不能单独按各自的弯曲变形或剪切变形而自由变形。
它们在同一楼层的位移必须相等,在不考虑扭转的情况下,由于框架与剪力墙共广东深圳专业医疗器材仪器外观工业产品设计分析环保设备设计优化及新技术的采用同工作,彼此相互作用,这样,在框架一剪力墙结构上部,剪力墙被框架向后拉,在框架一剪力墙结构下部,剪力墙被框架向前推,而框架的受力情况正好与此相反,沿竖向剪力墙与框架之间水平力的分配不是一个定值,它随着楼层广东深圳专业医用产品仪器工业产品设计电子医疗数据云服务安全的改变而改变,水平力在框架与剪力墙之间既不按等效刚度El分配,也不能按抗推刚度D分配。
框架一剪力墙结构中,顶部剪力不为零,这是因为顶部剪力墙共同工作,相互之间必然产生荷载,框广东深圳专业医疗设备开发工业产品设计重庆医疗器械采购监管出实招架的最大剪力值在结构中部,框架底部剪力为零,全部剪广东深圳专业颈腰椎治疗牵引床产品设计公司深圳早年的豪宅力均由剪力墙承担。

  
  二、 剪力墙布置
  2.1双向布置剪力墙及抗侧刚度
  高层建筑应有较好的空间工作性能,剪力墙结构应双向布置,形成空间结构。
在抗震结构中,应避免单向布置剪力墙,并宜使两个方向抗侧刚度接近,即两个方向的自振周期宜相近。

  另一方面,剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙的能力,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可利用空间,墙广东深圳专业医疗仪器器材外观工业产品设计SAP研发之外不宜布置太密,使结构具有适宜的侧向刚度。

  2.2竖向刚度均匀
  剪力墙的布置对其结构的抗侧刚度有很大影响,剪力墙沿高度不连续,将造成结构沿高度刚度突变,所以应要求剪力墙自上到下连续布置。
允许沿高度改变墙厚和混凝土等级,或减少部分墙肢,使剪力墙的抗侧刚度沿高度逐渐减小。

  2.3墙肢高宽比
  细高的剪力墙容易设计承受弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。
在抗震结构中剪力墙结构应具有延性,在设计构造中,墙的高宽应比不应小于2。
当墙的长度很长时,为了满足每个墙段高宽比大于2的要求,可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段,每个独立墙段可以是整体墙,也可以是联肢墙。

  2.4剪力墙洞口的布置
  剪力墙洞口的布置,会极大地影响剪力墙的力学性能。
因此,布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。

  (1)规则开洞,洞口成列、成排布置,能形成明确的墙肢和连粱,应力分布比较规则,又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。
同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。

  (2)对于错洞剪力墙和叠合错洞墙,二者都是不规则开洞的剪力墙,其应力分布复杂,容易造成剪力墙的薄弱部位,常规计算无法获得其实际内力,构造比较复杂。
其主要特点是洞口错开距离很小,甚至叠合,不仅墙肢不规则,洞口之间形成薄弱部位,叠合错洞墙比错洞口墙更为不利,设计时应尽量避免。
当无法避免叠合错洞布置时,应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构。

  (3)具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。
目前除了平面有限元方法外,尚没有更好的简化方法计算。
对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时,应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断,必要时应进行补充计算和校核。

   2.5剪力墙和加强部位
   (1)抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。
而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位,这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施,与由于温度、收缩等需要的加强措施区别。

   (2)剪力墙塑性铰出现后,剪力墙应具有足够的延性,剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围,该范围内应当加强构造措施,提高其抗剪切破坏的能力。

   (3)为安全起见,设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大,抗震设计时,一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值,为避免加强区太高,其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。

  
  三、短肢剪力墙设计要求
  短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙,一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。
当截面高度与厚度之比小于3时,应按柱计算(当形成异型柱时,则应按异型柱的要求设计,但高层建筑中不允许采用异型柱框架结构),至于剪力墙高度与厚度之比大于3、又小于5的剪力墙,实际上也是短肢剪力墙,由于它们更弱,可以提出不宜采用小于5的墙肢,对这种小墙肢的轴压比应给予更严格的限制,因此即使采用短肢剪力墙,也要尽可能使墙肢截面高度与厚度之比大于5。

   近年兴起的短肢剪力墙结构,有利于住宅建筑布置,又可进一步减轻结构自重,应用逐渐广泛。
但是由于短肢剪力墙抗震性能较差,地震区应用经验不多,考虑高层住宅建筑的安全,其剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短,可以对短肢剪力墙的应用范围应在设计中加以限制,并采取一些加强措施。

  
  四、剪力墙的连梁
  连接墙肢与墙肢(框架柱)的梁称为连梁。
连梁往往跨度比较小、高度比较大,是对剪力墙抗震性能影响较大的构件。
在风荷载和地震荷载作用下,墙肢产生弯曲变形,使连梁产生转角,从而使连梁产生内力。
同时由于连梁端部的弯矩、剪力和轴力的作用又反过来减少了墙肢的内力和变形,对墙肢起到了一定的约束作用,改善了墙肢的受力状态,高层建筑剪力墙中的连梁在水平荷载作用下的破坏可分两种,即脆性破坏(剪切破坏)和延性破坏(弯曲破坏)。
连梁在发生脆性破坏时就丧失了承载力,在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,各墙肢丧失了连梁对它的约束作用,将成为单片的独立墙,这会使结构的侧向刚度大大降低,变形加大,墙肢弯矩加大,并且进一步增加P-A效应﹙竖向荷载由于水平位移而产生的附加弯矩),并最终可能导致结构的倒塌。
通过上述分析我们可以知道,连梁的设计应该保证不发生剪切破坏,也就是要求连梁的设计符合强剪弱弯的原则,同时要求连梁的屈服要早于墙肢的屈服,而且要求墙肢和连梁具有良好的延性。

  
  结束语:
  为了满足人们对所居住房屋的要求,我们在保证其建筑物结构安全的重要前提下,还需广东深圳专业医疗电子产品工业产品设计过程设备设计力学基础课研究型教学探讨及案例分析要在建筑物的设计层面不断地思考与追求。
在剪力墙结构设计中,怎样既能让这种体系刚度大,外观简洁等优点发挥出来,又能克服其工程费高等缺点是设计工作的关键。
结构设计人员在设计工作中应不断总结,并选择合理的布置形式,正确掌握计算分析方法,以期更好地掌握这种结构体系的设计方法。

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