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2结构方案布置分析与选择
原结构方案采用一般的剪力墙结构,这种结构形式对于房屋高度不太大的小高层建筑来说,这种结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。所以,为了有效提高经济指标,经多方案论证,决定采用短肢剪力墙结构体系。
短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5~8倍的剪力墙结构,和一般剪力墙相比,这种结构型式的优点在于:
1)墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。
2)减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻,从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。
3)墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。
4)连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。
5)墙肢的承载力得到了较充分的发挥。
目前,《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002已对短肢剪力墙结构的设计作出了规定。
在本住宅结构平面布置中,尽量使结构平面形状和刚度均匀对称,短肢剪力墙双向布置,尽量拉通、对直,竖向布置中,力求规划均匀,避免有过大的外挑、内收,以及楼层刚度沿竖向突变,使整个房屋的抗侧刚度中心靠近水平荷载合力的作用线,以免房屋发生扭转。
根据建筑的平面布置,在房间、楼梯间、电梯间的四角,采用Z形、L形、T形或异形的墙肢。在设计过程中还应注意同周期的关系,使结构的第一自振周期避开场地土的卓越周期,以免地基与结构形成共振或类共振,既保证结构在风和地震荷载作用下的变形控制在规范允许的范围内,又要保证建筑物有相对合理的自振周期,做到结构设计经济、合理且实用。
本方案根据上述分析并经过多次调试,得到了4种结构方案,结构平面布置见图2。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度均为100mm。剪力墙、梁混凝土强度等级为C30。板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸大都为200mm×400mm。标准层楼板厚度为120mm,顶层楼板厚度为150mm,有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱,短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5~8范围内,一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是,对肢长肢厚比为4~5范围内的墙肢,目前规范尚无明确条文规定其构件类型,故设计时建议不要采用。
由于原方案的剪力墙过多,使底部剪力过大,使结构很不经济,同时布置了少量钢筋混凝土柱子,使结构不是很合理。故方案1在一般剪力墙结构的基础上去掉了构造柱并减少了少量的剪力墙(见图2a)。
在方案1基础上适当的减少一些剪力墙,从而使方案更经济,在调试过程中由于F轴剪力墙较少,从而使电梯间X方向的剪力墙承受过大的剪力造成超筋,故把电梯间X方向的剪力墙开洞口,使结构X向的刚度减少。(见图2b)
方案3是在方案2的基础上改善了Y方向的刚度,使两个方向的刚度相接近,使结构更合理且均匀对称(见图2c)。
在方案3的基础上把Y向的一些T型剪力墙变成一字型,虽然在多层、高层住宅设计中剪力墙结构应尽量避免一字型,但由于该结构的实际情况,所以采用了部分一字型(见图2d)。
3上部结构设计计算结果分析
3.1计算结果分析
从构件力学特性上来说,短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0,更接近于剪力墙,故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此,结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序(2003年版)进行。SATWE采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度,可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态,计算结果较精确;同时,对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象,但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置,会产生扭转的影响,为了计算准确,地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5%偶然偏心的影响,取了27个振型计算。
1)自振周期的控制
考虑扭转耦联时的自振周期(计算时自振周期折减系数取0.8)如表1(只列了前6个)所示。从表1可得,方案4结构扭转为主的第一自振周期T3=0.9959s,平动为主的第一自振周期T1=1.1656s,T3/T1=0.854<0.9,满足(JGJ3-2002)
第4.3.5条的规定。
2)结构位移的控制
最大层间位移角(应≤1/1000)、最大水平位移与层平均位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)及最大层间位移与平均层间位移的比值(不宜大于1.2,不应大于1.5)见表2。从中可以看出,结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。
3)剪重比控制
剪重比是反映结构承受地震作用大小的指标之一,地震力计算不能偏大,但也不能太小。因为短肢剪力墙本身抵抗地震的能力较差,如果短肢剪力墙分配的地震力太大,则很有可能不满足要求。本工程X方向的最小剪重比为4.50%,Y方向的最小剪重比为4.62%,根据“抗震规范”(5.2.5)条要求的X、Y向楼层最小剪重比均为3.20%,所以各层均满足要求。
4)轴压比是体现墙肢抵抗重力荷载代表值作用下的能力,“规范”对短肢剪力墙(尤其一字墙肢)要求更高一些。上述工程出现的短肢剪力墙轴压比在0.20~0.45之间,轴压比小于规范规定值。
3.2短肢剪力墙结构经济性分析
为了与工程实际情况相符,假设混凝土的成本与混凝土的体积成正比,钢筋的成本与钢筋的体积成正比。在总造价上,暂不考虑模板及楼板等工程的造价影响。材料的单方造价混凝土为430元/m3,钢筋4200元/t。表4为方案的经济指标汇总,由表4知,方案4比一般剪力墙结构在总造价上要节约17.8%,使材料得到了充分的发挥。
4结语
本文针对小高层住宅的结构特点,采用短肢剪力墙结构,在比普通剪力墙结构方案节省投资17.8%的情况下,使结构受力更合理,整体变形能力和结构吸能能力对抗震更为有利。本工程剪力墙结构的薄弱环节是建筑平面外边缘及角点处的墙肢,因而设计时在以上部位布置L型或一字型短肢墙,受条件所限也出现了少量一字型短肢墙,设计时严格控制其轴压比<0.6,且相差不应太悬殊,避免墙肢应力差异过大。高层建筑中的连梁是一个耗能构件,对抗震不利。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降。但应注意短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对较小,连接各墙肢的梁已类似普通框架梁,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁的要求进行设计。
参考文献:
[1]高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,20021.
[2]建筑抗震设计规范(GB50011-2001)〔S〕1北京:中国建筑工业出版社,2001,1.
2剪力墙结构的设计原则
剪力墙的特点是外平面承载力小,内平面承载力大,外平面刚度小,内平面刚度大,因此,当剪力墙和外平面方向的梁连接时,会产生墙肢平面外弯矩,因此,在设计过程中,要尽量避免剪力墙的外平面搭接。在进行剪力墙结构设计时,要尽量沿着主轴的方向进行多向布置,尽可能的将不同方向的剪力墙连接在一起,但要防止出现拉通对直的现象;在进行抗震设计时,要尽量保证两个方向的侧向刚度相同,并且剪力墙结构要尽量简单,防止出现单向有墙的情况,同时要尽量保证各个方向的剪力墙分布均匀,从而充分发挥剪力墙结构的工作性能。剪力墙的数量要科学、合理,如果剪力墙比较多,会增加抗侧力的刚度,从而引起震力和重力的增加;如果剪力墙数量比较少,结构的抗侧力则会减小。
3建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用
3.1剪力墙平面布置
在进行剪力墙平面布置时,要尽量防止出现单向有墙的情况,剪力墙要沿着主轴及其他方向进行双向、多向布置;剪力墙的抗侧力刚度不能太大,一般情况下,为了充分发挥剪力墙结构的抗侧力刚度和承载力,可以适当的增加剪力墙的间距,从而保证剪力墙结构的抗侧力刚度合适。设计人员可以根据经验公式T=(0.05-0.06)n(其中n为层数),计算出T值,从而判断剪力墙的数量及侧向刚度。如果计算结果T比搭模计算周期T1大,则可以适当的增加剪力墙的数量;如果计算结果T比搭模计算周期T1小,则说明剪力墙比较多,可以适当的减少剪力墙的数量或者凿开一些合理的孔洞,降低剪力墙的刚度。
3.2约束边缘构件处理
无约束边缘构件剪力墙和有约束边缘构件剪力墙相比较,其极限承载力降低40%,极限层间位移角就会减少一倍,对地震能量的消耗能力就会减少20%,因此,在设计剪力墙结构时,要根据不同级别的剪力墙轴压比,选用相对应的边缘构件。剪力墙边缘构件可以分为约束边缘构件和构造边缘构件两种情况,对于一级剪力墙和二级剪力墙结构,当剪力墙底部加强部位上面的普通部位和三级、四级非抗震设计建筑底部加强部位轴压比小于相关规定时,要设置构造边缘构件;当一级剪力墙和二级剪力墙结构,当剪力墙底部加强部位和高层建筑、重力荷载作用下墙体的轴压比大于相关规定,要设置约束边缘构件。
3.3剪力墙墙身钢筋
在进行剪力墙结构设计时,一般情况下,对于四级抗震设计和非抗震设计,剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率不能小于0.20%;对于一级、二级、三级抗震设计,剪力墙水平方向和垂直方向的分布筋配筋率要小于0.25%。
3.4剪力墙连梁问题
在剪力墙结构中,在水平荷载的作用下,墙肢会发生变形,从而引起连梁产生内力,这时连梁端部的内力会减小连接墙肢产生的变形内力,从而约束墙肢变形,连梁对剪力墙结构十分重要,因此,在进行剪力墙结构设计时,要注意连梁问题的处理。连梁超筋是剪力墙连梁常见的问题,其本质是剪力剪压比无法满足相关要求,当墙段比较长时,连梁容易超筋的部位大多集中在中间段;当墙段中墙肢截面高度相差比较大,并且分布不均匀时,墙肢处连梁容易出现超筋现象。出现连梁超筋现象后,可以采用以下几种方法进行处理:(1)可以通过调整剪力墙中连梁弯矩剪力塑形进行处理;(2)根据实际情况,适当的减少连梁截面高度;(3)当连梁破坏对垂直方向的荷载影响不大时,可以从地震作用的角度进行思考,放弃使用该连梁,计算独立墙肢在多遇地震情况下的结构内力,墙肢配筋则应按照两次计算得出的大内力进行。
4建筑剪力墙结构设计的要求
4.1平面结构布置
平面结构要具有良好的整体性,同时要做到简单、均匀对称、规则,对于长度、宽度比较大,或者不规则的平面结构,要设置合理的温度伸缩缝,从而有效地提高结构的整体性,为增强抗扭效果,要尽量沿着周边布置剪力墙,对于质量中心和结构刚度中心偏差比较大的结构,在地震作用下,受扭转力的影响会产生巨大的破坏,因此,在设计过程中要注意尽量将质量中心和结构刚度中心重合在一起。
中图分类号: TU398+.2 文献标识码: A 文章编号:
一 前言
由于科学技术的进步和人们生产生活方式的改变,人们对建筑结构设计的要求也越来越高,随着建筑结构设计理论的逐渐完善,剪力墙结构凭借着刚度大,可以有效的减少侧移,建筑结构抗震性能很好,可以保证建筑的安稳和稳定性,因此,在建筑结构设计中被广泛的推广运用,为我国的经济发展和人们生活质量的改善提供了强大的动力。因此,加强剪力墙结构在建筑结构设计中的应用探究,有着十分重大的意义。笔者将从结合多年的施工经验,对高层建筑框架剪力墙结构设计的基本原则,墙肢分类,设置,边缘构件的布置,和连梁的设计等多方面做出分析,并提出剪力墙结构设计的优化措施。
二 墙肢的分类和结构布置
2.1墙肢的分类
在剪力墙的分类中,最重要的分类依据是墙肢的高度和厚度比值。一般有短肢剪力墙和一般剪力墙两种,同时,也可以根据墙面的开洞大小分为整截面墙、整体小开口墙、联肢墙和壁式框架等几种类型。
2.2厚度选择
剪力墙的墙肢厚度关系到剪力墙出平面的的稳定性和刚度。因此,在选择时候,一定要遵守相关的技术规程。在住宅建筑的设计中,填充墙的厚度和剪力墙的厚度相同,多会选取两百毫米左右。如果高层建筑没有地下室,在进行剪力墙的设计时候,可以在综合考虑到建筑结构平面的基础上,减少一字型的剪力墙结构设计,多采用十字形等形状。这样既可以使得翼缘长度大于其厚度,让建筑结构抗震性能更好的发挥,同时也可以满足建筑设计的美观性和实用性。
2.3剪力墙的结构布置
随着建筑越来越高,建筑的综合性能也日渐提升,因此,建筑设计中,应该使得建筑具有很好的空间工作性能。因此,在进行剪力墙结构设计时候,应该采用双向布置,科学合理的构成建筑结构的空间性能。同时,由于对建筑的抗震性能有了更高的要求,因此,在剪力墙设计时候,严禁在需要抗震设防区域使用单向剪力墙设计。在进行剪力墙设计时,要保证平面均匀分布,刚度中心要和建筑的整体质心相重合或者是尽量靠近,如此可以很大程度上减小扭转效应。
如果刚度中心和质心相距很远,可以改变墙肢长度和连梁的高度调整刚心位置。在进行建筑结构设计中,剪力墙由于抗侧刚度很大,整体结构的自振周期很短,使得整体建筑受到的水平地震作用很大,不利于建筑结构的稳定,因此,可以综合考虑到剪力墙的抗侧刚度和承载力,减小墙体的纵横厚度,加大墙体之间的距离,或者是合理减少墙体的总体数量,如此,可以达到降低墙体自身重量的目的。同时,可以降低墙体的整体水平地震的剪力和弯矩程度。
三 连梁的设计布置
连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制,因此,在剪力墙的连梁设计中,会因为设计的不合理,容易出现连梁承载力或者是连梁的界面难以达到相关规定的标准,从而既会影响到工程的施工,又会影响到工程的质量。因此,要综合多种情况,进行设计和处理。
3.1提高混凝土等级
为了让连梁的抗剪承载能力不会超过规定标准,可以合理的提高剪力墙的混凝土的等级,当混凝土的等级得到提升,混凝土的弹性模量增加比例会小于抗剪承载力的提升比例,从而,可以达到控制目标。
3.2增加剪力墙洞口的宽度、减小连梁高度
在进行连梁的设计中,为了达到降低连梁刚度,减少地震影响效果的目的,可以选择扩大剪力墙所开洞口的宽度,也就是增加连梁的总体跨度,从而使的连梁的高度降低。使得连梁的承载力保证在一定的标准范围内。
3.3对连梁的刚度进行折减
连梁由于跨高比较小与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大,连梁屈服时表现为梁端出现裂缝,刚度减小,内力重分布。因此,在开始进行结构整体计算时,就需对连梁刚度进行折减。高规中解释说高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析,但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小,而承受的弯矩和剪力很大,配筋设计困难。因此,可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下,允许其适当开裂而把内力转移到墙体上。
3.4增加剪力墙的厚度
在进行连梁设计时,可以增加剪力墙的厚度,使得连梁的截面宽度变大,不仅仅可以让建筑结构整体的刚度变大,也使得地震产生的内力作用变得更大,由于连梁的抗剪承载力与连梁宽度的增加成正比。通过剪力墙的厚度增加,也有可能达到让连梁抗剪承载力符合限度的目的。
四 剪力墙结构计算和设计的优化的措施
4.1剪力墙结构计算方面的优化
4.1.1楼层最小剪力系数的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过40%的前提下,尽可能减少剪力墙的布置,以大开间剪力墙布置方案为目标,使结构具有适宜的侧向刚度使楼层最小剪力系数接近规范限值,这样能够减轻结构自重,有效减小地震作用的输入同时降低工程造价。
4.1.2楼层最大层间最大位移与层高之比的调整原则。规范规定在计算多地震作用的楼层最大层间位移时,以楼间弯曲变形为主,计入扭转变形,可不扣除结构整体弯曲变形,因此,对于高层建筑应尽可能扭转变形最小,但又不能仅根据这些层间位移不够,不加分析地增加竖向构件的刚度。在实际工程设计中,有些设计人员一看到某一方向层间位移不能满足规范要求,就不断地增加该项的侧向刚度,此举虽然可以解决问题,但应该注意此时结构的剪重比,若与规范限制接近则可行,若剪重比已经较大,则不应一味地增加也要学会减小对应一侧的结构刚度,使其剪重比减小,地震作用减小,同样可以达到较好的效果。
4.2剪力墙结构设计方面的优化
4.2.1剪力墙墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的竖向刚度应均匀,剪力墙的门窗洞口宜上下对齐,成列布置,形成明确的墙肢和连梁。应力分布比较规则,又与当前普遍应用的计算简图较为符合,设计结果安全可靠。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置,当剪力墙的洞口布置出现错洞,叠合错洞时,墙内配筋应构成框架形式。
4.2.1剪力墙的特点是平面内刚度及承重力大,而平面外刚度及承载力都相对很小,应控制剪力墙平面外的弯矩,保证剪力墙平面外的稳定性。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时,应采取足够的措施减少梁端部弯矩对墙的不利影响。
五 结束语
总之,剪力墙结构在我国建筑行业的广泛运用,既可以大力推进我国建筑质量的提高,又可为我国的社会主义和谐社会奠定强大的基础,在进行剪力墙结构设计时候,必须综合考虑多方面因素,严格遵守设计规程,进而保证设计的科学合理。
参考文献;
[1] 李成华 剪力墙结构在建筑结构设计中的应用分析 [期刊论文] 《城市建设》 -2009年35期
中图分类号:TU318文献标识码: A
1.项目实例
某高层住宅办公楼,地下为两层地下车库,地上为 30 层公寓住宅,建筑总高度为 95.8m,建筑长宽比为 3.6,高宽比为 2.7。 该建筑经过论证最终采用剪力墙结构类型, 由剪力墙结构来直接承受建筑物的水平以及竖向荷载。 由于剪力墙结构其墙体全部由钢筋混凝土所构成,因此其自身平面内具有较大的抗侧刚度,能够有效地抵抗较大的水平侧向力。在水平荷载作用下,剪力墙结构将主要产生弯曲型的变形。 以下将结合该项目来进一步探讨剪力墙结构的设计及其技术要点。
2.高层建筑剪力墙结构设计
2.1 剪力墙结构布置技巧
合理地剪力墙布置将决定剪力墙结构计算计算结果是否能满足规范要求,而且将决定着结构是否为最优结构体系,这一切又决定着结构的整体经济效益。 对于一般剪力墙布置来说,其应当主要沿主轴方向布置,而针对巨型、L 形、T 形等建筑平面,则可采用沿两个轴线方向布置。同时在布置剪力墙时,应尽量避免出现只有单向有墙的情况,同时对内外剪力墙采取拉通对直设置。另外对于剪力墙的布置并不是剪力墙越多越好,合理地布置剪力墙数目是关键, 同时还应当满足结构质量中心与刚度中心的重合,避免结构出现过大的扭转。 这就要合理充分掌握剪力墙布置间距来体现。 剪力墙布置间距适中将有助于发挥剪力墙抗侧力构件作用,而且还可以合理地增大结构的利用空间。 对于剪力墙布置间距过少,则会导致结构的侧向刚度过大,造成结构的不经济性。再次,对于剪力墙上难以避免的洞口,鉴于洞口大小、位置以及数量对高层建筑剪力墙的受力影响很大,因此对于剪力墙上的门窗洞口布置应当上下对齐,明确墙肢和连梁的位置,且刚度相差不大,应避免三个以上的洞口集中于同一个十字交叉墙附近。 另外,由于剪力墙中的连梁刚度较弱,不宜将楼面主梁支承载在连梁上。对于本项目来说,本项目建筑用途为住宅公寓,抗震设防烈度为8 度,设计地震分组为一组,建筑场地类别为二类,设计基本地震加速度为 0.20g,基本风压(50 年一遇)为 0.65kN/㎡,地面粗糙度为 A 类,结构设计合理使用年限为 50 年,建筑结构安全等级为二级,结构抗震等级为二级,主楼地基基础设计等级为甲级。 该建筑体型对住宅平面布置有利,对底部公共建筑设施也易于布置,经反复分析和试算,最终确定采用短肢剪力墙结构体系。
2.2 剪力墙结构设计要点
剪力墙作为一种具有较大刚度、整体性好、抗侧力好的结构类型,从工程实践表明,对于不合理的剪力墙结构设计将会造成结构成本的增加以及结构的不安全性。 结合实践经验,笔者提出剪力墙结构设计中重要的几点设计要点如下:(1)对于地震效果较大的情况下,单纯地提高剪力墙结构的抗侧刚度,这将造成基础以及剪力墙结构的成本增加。(2)应合理布置剪力墙数量,过多的剪力墙数量将增加结构主体重量同时造成工程浪费。 (3)严格按照规范要求来进行剪力墙的构造配筋,配筋率的过低将会造成剪力墙结构延性较差。(4)合理设计剪力墙的墙长及其墙厚,避免出现墙肢承载力得不到有效发挥。综上所述,对于剪力墙结构设计一方面要保证结构具有足够的抗侧刚度,同时还需兼顾结构成本的优化。
2.3 剪力墙结构的构造设计
对于剪力墙结构设计来说, 不仅仅应满足结构的计算结果要求,同时还应满足规范的构造要求,构造要求对于保证剪力墙结构的延性等具有重要意义。本高层结构在构造设计上,根据《高规》规定,还应在结构设计时采取如下措施:
(1)除注明者外,剪力墙墙体水平钢筋放在外侧;墙体钢筋网之间设直径 8@600x600 拉筋; 剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。 当墙或墙的一个墙肢全长按暗柱设计时,则此墙或墙肢不再设墙体水平筋,配置暗柱箍筋即可。
(2)连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋(腰筋);除特殊标注外,连梁腰筋按墙体水平筋拉通。
(3)楼板内设备预埋管上方无板上部钢筋时,沿预埋管走向设置板面附加钢筋网带,钢筋网带取直径 6@150x200,最外排预埋钢管中心至钢丝网带边缘水平距离 150。
(4)当电梯基坑未落在结构底板(或基础)上,且基坑板下未设置实心柱墩延伸到结构底板(或基础)时,基坑厚度应不小于 250mm;对于落地导轨,其每处支撑点各设置 300x300x250(厚)的 C30 钢筋混凝土垫块,罩面钢筋网直径 12@100x100 且往下弯折至基坑板顶面。
(5)梁上部纵向钢筋水平方向的净距,不应小于 30 和 1.5d(d 为较大钢筋直径);下部纵向钢筋水平方向的净距不应小于 25 和 d。 下部纵向钢筋多于两层时,两层以上钢筋的水平中距比下面两层的中距离增大一倍。 各层钢筋之间的竖向净间距取 25 和 d 之中的较大值;
(6)当上部墙柱伸入地面与土体接触、或其中一段墙柱临水时,无论其外表面是否设置了建筑防水层,墙柱迎水面、接触土体面的纵筋保护层应按上部结构的保护层厚度增加 30(墙)、20(柱)。
3.剪力墙结构计算分析
对本工程剪力墙结构通过采取 SATWE 有限元分析程序对结构的内力与位移进行分析。对框架-剪力墙结构中跨高比较大的与柱墙相接梁以及某些连梁, 该梁的重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更加明显,此时需考虑梁刚度的折减,以控制正常使用时梁裂纹的发生和发展。 另外,高层建筑楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻点层侧向刚度平均值的 80%。 经过采取一系列的计算,计算结果表明,本结构各项结果均应在正常范围之内,既满足规范要求,又符合以下三点规律:(1)柱、剪力墙的轴力设计值均为压力;(2)柱、剪力墙基本为构造配筋:(3)梁基本无超筋,剪力墙、连梁均满足界面抗剪扭的要求。
4.结语
高层建筑剪力墙结构设计的主旨是发挥这种结构刚度大、美观等特点,且又能解决高建筑成本等问题。 随着建筑不断的复杂化以及建筑高度的不断提升,剪力墙结构成为了现代建筑结构设计中较为常用的结构类型之一,其被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中。 文章通过结合高层结构设计实例, 借此探讨了剪力墙结构设计的基本要求、布置原则等,同时提出高层建筑混凝土剪力墙设计的相关要点,为同行提供实例借鉴。科
【参考文献】
Abstract: paper first part of the frame supported shear wall structure made a brief overview, and then analyzes some of the shear wall structure supported frame design points. In the right part of the frame supported shear wall design, it should reduce the conversion, make overall planning. Meanwhile, in the design of the time to pay attention to maintaining the stability of the overall structure of a large space, as far as possible in the design calculations to be accurate and comprehensive section. Finally, the paper recommends seismic design of high-rise buildings should be performance-based seismic design, and gives the right part of the frame supported shear wall structure seismic design requirements and strategies.
Key words: section frame supported shear wall; structural design; seismic Policy
中图分类号:TU398+.2 文章标识码:A
0 引言
随着我国经济及社会的快速发展,我国城市化率越来越高,城市有限的空间及土地资源已经很难满足人们的需求,因此为了争取更大的建筑空间,高层建筑越来越多。同时,为了更为有效地利用地面的空间,部分框支剪力墙结构设计越来越多地应用在现代建筑的结构设计中。基于此论文对部分框支剪力墙结构设计与抗震策略进行了较为系统的研究。
1、部分框支剪力墙结构概述
部分框支剪力墙结构是现代高层建筑中常用的一种结构,具有底部大的特点,因此也被称为底部大空间剪力墙结构。从这个界定可以看出部分框支剪力墙结构通常在高层或多层剪力墙结构的底部,这种结构的设计一般是根据实际需要,为增加底部空间的使用功能而设置的[1]。所以上层建筑的部分剪力墙不能沿用到底层,不然的话会影响底层空间的使用效率,甚至有些底层的建筑空间在设计之处就已经规划好用途。所以在建筑的设计过程中就要设计一个结构转换层,通过结构转换层来减少建筑底层的压力[2]。而转换层下面的一层,即建筑的底层则称为框支层,框支层中的贯穿上下层的墙则是剪力墙。同时,界定建筑的部分框支剪力墙结构的时候,不仅要看其抗侧刚度,还要整个结构的特点,看是不是形成了薄弱层,抗侧刚度是不是发生了突变等情况。不能仅仅依据建筑的竖向构件有没有贯通落地。
2、部分框支剪力墙结构的设计要点分析
通过上面的分析可以看出,部分框支剪力墙结构的界定是有一定的规范的,并不是所有的贯穿转换层与底层的墙面都属于部分框支剪力墙结构,还要观察整个建筑本身的特点。所以在进行部分框支剪力墙结构的设计的时候要注意以下几个要点。
(1)在对部分框支剪力墙进行设计的时候,应该减少转换,尽可能采用上下主体竖向布置的方式,以保证主体间的连续贯通。特别是在设计框架—核心筒结构时,要尽量保证核心筒可以上下贯通,这样可以保证设计的安全性及可靠性。
(2)在设计时要注重统筹规划,不要将各部分独立开来,各构件间的关系及布置要主次分明,传力直接,这样便于施工,同时减少识图错误的概率。而在转换层上下主体的竖向结构设计时,要尽量减小水平方向传力的影响,避免多级复杂的转换,这样可以有效地保证水平转换结构的传力比较直接。
(3)在设计的时候要加强转换层下部主体结构的刚度,弱化转换层上部主体结构的刚度,这样就可以有效地保证下部的大空间整体结构的稳定性,转换层上下主体结构之间的刚度及变形度也会比较接近。
(4)在部分框支剪力墙结构设计的计算阶段,最为重要的一点就是要全面而且要确保准确,如果计算及计算结果出了问题,将会严重影响整栋建筑的质量。而且要特别注意将转换结构作为整体结构的一个重要的组成,并采用正确的计算模型进行计算。
3、部分框支剪力墙结构的抗震设计
我国地域广阔,横跨环太平洋地震带与欧亚地震带,所以地震活动比较频繁,而且强度比较大,同时地震常发地区分布广,可以说我国是一个震灾严重的国家[3],所以建筑防震性能的设计非常重要。
3.1 部分框支剪力墙结构抗震设计概述
部分框支剪力墙结构的抗震设计主要是为应对地震发生而进行的一种设计,这种设计是在地震发生的假设前提下进行的。我国高层建筑的城市几乎都在抗震设防范围之内,因此部分框支剪力墙结构的抗震设计是部分框支剪力墙结构设计的一项极为重要的内容。一般来说地面运动主要有三种运用描述方式,即强度、频谱和持时。而地震的强度是由振幅来表示,振幅对建筑的破环程度跟很多因素有关,比如说时间、速度、加速度,还有建筑本身的特性。所以在进行抗震设计的时候要综合考虑多方面的因素。
3.2 部分框支剪力墙结构的抗震设计要求分析
我国为了更好地预防地震灾害,对建筑的抗震设计做了一系列的规定。上世纪80年代的抗震设防目标是“小震不坏、中震可修、大震不倒” [4],但随着我国经济及技术的发展,我国在2010年对建筑的抗震设防目标进行了修改,并给定了具体的抗震设计方法,表3-1是常规的设计方法与抗震设计方法的对比表(表3-1)。通过两种抗震设计的防震目标、实施方法及实践运用方面的对比可以发现,我国明显加大了地震灾害的预防力度。基于性能的抗震设计虽然运用还不够广泛,但是对新技术、新材料的适应性比较好,而且也满足社会发展的趋势,未来的运用潜力比较大。同时,基于性能的抗震设计可以增加结构概念设计的内容,比如刚度尽量对称,框支转换梁上墙体尽量居中布置,从初设阶段将一些对结构不利的东西规避掉。综上所述,对于现代高层建筑的抗震设计应采用基于性能的抗震设计方案。
表 3-1 常规设计方法与性能设计方法的对比分析表
3.2 部分框支剪力墙结构的抗震设计策略分析
通过上面的分析,论文对部分框支剪力墙结构的抗震设计应该采用基于性能的抗震设计方案。因为部分框支剪力墙结构基本上都是高层建筑,采用的基本上都是框架—剪力墙结构,这种结构本身就具有良好的抗震性。导致抗震灾害形成的原因大都是由于建筑物的造型与建筑的抗震性能不协调导致的。所以在设计的过程中要特别关注这两部分的设计。
(1)建筑体型的抗震设计策略分析
对于建筑体型的设计主要关系到的是建筑的布局及体量等方面的设计,这也是建筑设计的一个重要的部分。很多设计师在设计的时候由于太过于关注建筑的造型及建筑本身的使用价值,很容易忽视建筑体型与建筑抗震性能之间的关系。所以在设计的过程中,设计者应该科学地设计建筑的空间体量,包括建筑的高度、比例,建筑的对称性,还要关注建筑的转角的设计,同时建筑周边的抗力,建筑整体的均衡性等方面都要进行综合的考虑。
(2)建筑立面的抗震设计策略分析
建筑立面通常来说都是由大量的建筑部件组成的,所以建筑立面的设计要关注的主要是立面材料的选择,部件之间的比例的设计,还有其尺寸大小的控制等方面。而从抗震的角度来说,建筑的设计则要关注以下几个要点。首先,在设计的时候,不能孤立地进行孤立面的设计,而应该将正立面、侧立面及背立面各个立体面之间协调起来,是他们之间得到统一,从而形成一个完整的整体。同时,要注意立面的空间效果和立面各部件之间的均衡性和规则性。
4、结语
通过论文的分析可以看出,随着城市化进程的进一步推进,部分框支剪力墙结构越来越多地应用在现代建筑的结构设计中,建筑防震性能的设计十分重要。而且在设计的过程中要减少建筑部件间的转换,采用合理的布置方式,以保证建筑的安全性。同时,要注重设计的统筹规划,将建筑的各部件之间有机地联系起来,以实现建筑的整体性和统一性。在分框支剪力墙结构的抗震设计要采用抗震设计方法,并对建筑物的造型及立面的进行抗震设计。最后,希望论文的研究为相关工作者及研究人员提供一定的借鉴与参考价值。
【参考文献】
[1] 京浩.建筑抗震鉴定与加固[M].中国水利水电出版社,2010.
一、高层建筑设计结构类型时存在的问题及解决方法
1、 在选择建筑的结构构型时要科学合理
存在的问题:
建筑的结构构型决定着建筑结构设计的整体走向,现在很多设计师在设计结构构型时,没有考虑到各方面的问题,导致最终的建筑设计在整体上不能满足用户需求。
解决方法:
在布置高层建筑的结构平面时应该遵循对称、规则、简单的原则,防止出现狭长的缩颈位置和应急过于集中的凹角部位,此外,还应该防止楼梯的电梯部位出现偏置而产生扭转的后果。在设计竖向体型时,应防止过于外挑,并且内收也要适度,刚度也要均匀的变化,切忌出现应力过于集中。在《高层建筑混凝土结构技术规程》中有了专门的内容在叙述建筑结构构型的规则性,比如:竖向结构的规则性、平面结构的规则性等等,在审定建筑设计方案中,坚决摒弃不符合规则的设计图。因此,建筑结构设计工程师在设计建筑构型时必须要遵循这些规则,如果在设计过程中发现了一些问题或者碰到了难题,就应该及时向建筑专业交流沟通,尽最大的努力选择最优的结构构型,以免给工程的后续工作带了不必要的麻烦。
2、 房屋最适高度和高宽比
存在的问题:
房屋的最适高度和高宽比直接影响着人们在使用过程中的心理感受,最适的高度和高宽比能给人一种舒适的感觉,并且还能增强建筑结构的安全性。而目前,很多设计师在设计房屋的最适高度和高宽比时,过于片面地追求单一方面的因素,而使房屋的高度和高宽比不能达到最佳。
解决方法:
在高层建筑设计规范和抗震规范中明确指出,应该严格限制高层建筑的总高度,以前是将高层建筑的总高度限制值设定成A级,但是现在将建筑的限制高度设定成B级,所以必须严格控制高层建筑的结构设计高度,从多方面综合考虑,如果高层建筑的高度超出了限定值B级,那么就要改变结构设计方案和处理手段。在建筑结构设计实践中,经常会发生因设计高度超过B级高度导致在审查设计图时,没有通过直接作废,就又需要重新设计,这就严重影响到建筑的整体规划和建设周期。高层建筑的高宽比直接控制着建筑结构的整体稳定性、刚度、载重能力以及经济合理性,不同高度的高层建筑有着各不相同的高宽比限制值。然而,在设计一些结构比较复杂的高层建筑过程中,怎样准确地确定一个科学合理的高宽比是一个比较困难的工作。通常在计算时,能够根据需要考虑的方向的的最小投影宽度,针对建筑物中有一些的小的突出部位,例如楼电梯间,这就不在计算的宽度范围之内。针对有些高层建筑物附带了裙房,如果裙房的刚度和面积相对于上部的塔楼的刚度和面积过于大时,此时在宽度比的计算过程中就可以直接考虑裙房上面的部位。
3、重视短肢剪力墙的设置
存在的问题:
短肢剪力墙在建筑结构受力方面起到了十分重大的作用,现在的很多建筑的意外倒塌事故,都是由短肢剪力墙的受力不均匀引起的。
解决方法:
短肢剪力墙所指的是墙肢截面高度和厚度的比值是5~8的剪力墙。短肢剪力墙结构是在最近几年出现的,它既对住宅建筑的合理布置有利,还能使建筑结构的自重得到一定程度的减轻,然而,在高层建筑结构中,剪力墙的肢不能过于短小,这是由于短肢剪力墙有着比较差的抗地震能力,在地震多发区的实际应用很少,鉴于安全方面,高层建筑结构的剪力墙不能全部采用短肢剪力墙。如果断肢剪力墙设置太多,就应该增加设置一些筒体或者常规性的剪力墙,这二者之间共同受力,形成坚固的剪力墙结构,此外,高层建筑规范中还对短肢剪力墙的使用有了一些特别的限制,比如:抗震等级、纵向钢筋的总配筋率、最大高度等,所以,短肢剪力墙在建筑结构设计中应该少使用或者不适用为宜,不能因为了方便于施工而设计错误。
二、高层建筑结构的分析与计算方法
1、 在整体计算建筑结构时要选择正确的软件
现在大家普遍采用的计算软件包括:TBSA、TAT、SATWE或SAP、ETABS等。然而,因为不同的软件所使用的计算模型都是各不相同的,所以要根据建筑高度、结构选型、结构体系等来正确选择合适的软件版本进行设计。所以计算得出的结果有一些不同。因此,在计算和分析高层建筑的整体结构时,必须要综合考虑到建筑结构的高度和构型来正确选择计算软件,以便能够保证计算结果的精准性,有时可以使用多个不同的软件来计算,然后工程设计师再仔细分析这些不同的结果,找出适合参考且合理的结果。否则,一旦选择了不恰当的计算软件,不仅会消耗设计者大量的精力和时间,影响到建设周期,还将有可能使建筑结构存在一系列的安全隐患。
2、应该具有充足的振性数目
在新的高层建筑规范中,提出了振型参与系数的概念,还清楚地指出了这个参数的额定值。又因为在之前的高层建筑规范中,没有明确指出振型参与系数该方面的内容,即使有的指出了此概念,没有清楚的指出这个参数的额定值,所以,在分析和计算时期,就应该正确判断确立出这个参数,再进行有效地调整振型参与系数的最终取值。
3、非结构构件的计算和设计
在高层建筑的结构设计中,通常会有一些因为建筑的功能和美观方面的要求而非主体承重骨架体系以内的非结构构件。特别是在设计高层建筑屋顶处的装饰构件过程中,因为高层建筑有着比较大的风荷载和地震作用,所以,就一定要根据新的高层建筑规范中的要求老计算和处理非结构构件,以免造成恶劣的影响。
三、总结
高层建筑的结构设计是一项比较复杂且耗时长的工作,在设计过程中,稍不留意就会出现一些或大或小的错误,从而会给建筑结构的后期施工带了一系列的安全隐患,一旦发生安全事故,将会给建设单位带了严重的损失。因此,高层建筑结构设计人员应该严格按照新的高层建筑规范进行设计方案,并且还要认真考虑高层建筑的结构构型,在通过仔细的分析计算来得出最终比较完美的设计图,这样既能保证建筑物的安全性能,还能给建设单位带来丰厚的利润。在设计过程中,若遇到了一些阻碍,就应该及时和建筑师商讨,实现资源共享、技术共享。
参考文献:
[1] 于险峰. 高层建筑结构设计特点及其体系[J]. 中国新技术新产品. 2009(24)
[2] 王平山,孙炳楠,唐锦春. 高层建筑厚板转换层计算中支承条件对内力分布的影响[A]. 第六届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C]. 1997
[3] 倪志刚. 超高层巨型组合结构设计时应考虑的钢结构建造因素影响[A]. 第六届海峡两岸及香港钢及组合结构技术研讨会—2010论文集[C]. 2010
中图分类号:TU2文献标识码:A
1 引言
1.1高层建筑的定义
超过一定层数或高度的建筑将成为高层建筑。高层建筑的起点高度或层数,各国规定不一,且多无绝对、严格的标准。
(1) 我国对高层定义 。在我国,旧规范规定:8层以上的建筑都被称为高层建筑,而目前,接近20层的称为中高层,30层左右接近100m称为高层建筑,而50层左右200m以上称为超高层。在新《高规》即《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)里规定:10层及10层以上或高度超过28m的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑高度超过100m时,称为超高层建筑。我国的房屋一般8层以上就需要设置电梯,对10层以上的房屋就有提出特殊的防火要求的防火规范,因此我国的《民用建筑设计通则》(GB 50352—2005)、《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045-95)将10层及10层以上的住宅建筑和高度超过24m的公共建筑和综合性建筑划称为高层建筑。(2) 国外对高层定义。在美国,24.6m或7层以上视为高层建筑;在日本,31m或8层及以上视为高层建筑;在英国,把等于或大于24.3m得建筑视为高层建筑。
1.2高层建筑的发展
1885年出现第一幢高层建筑-----芝加哥家庭保险大楼,框架结构,10层55M。到1989年,全世界10幢超过300M的高层建筑中,美国有9幢。英、法两国高层建筑占城市建筑的40%左右。据国外有关资料介绍,9--10层的建筑比5层的节约占地23—28%,16—17层的建筑比5层的节约用地32—49%。
由于高层建筑的受力和变形状态十分复杂,因此其设计与施工需要考虑的因素很多,涉及许多学科和部门,而且随着层数和高度的逐渐增加,它的建筑难度也越来越大。高层建筑的高度竞争,实际是整个建筑科学技术和人才的竞争,它不仅反应一个国家科学技术水平,而且也反应一个国家精神文明、物质文明和经济发展程度和水平。与此同时,高层建筑的高度竞争,必将不断推动和促进整个建筑科学、建筑材料和设备的发展,改变传统的设计概念、计算理论和施工方法,从而使现代高层建筑日臻完善,适应世界城市化的发展,满足人们的需求。现在,高层建筑的发展已成为历史的必然和时代的潮流。
1.3我国高层建筑的特点
(1)层数增多,高度加大。
(2)结构体系日益多样化。 悬挑结构、巨型框架结构。
(3)平面布置与竖向体型更加复杂。常用不对称、曲线型平面(城市规划、建筑功能的要求,计算机的广泛应用)。在竖向布置上,一方面竖向体型趋于多变,阶梯形内收、上部楼层外挑
2 高层建筑结构体系简介
目前,高层建筑基本上都是采用钢筋混凝土结构,其结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构等,其中在高层住宅建筑中剪力墙结构和框架剪力墙结构使用较多。
2.1 剪力墙结构
剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,作为竖向承重和抵抗侧力的结构,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。该结构通常采用平面布置形式,由于剪力墙受竖向荷载和水平荷载共同作用,剪力墙应双向或多向布置。由于该结构全部由剪力墙组成,其刚度比框架剪力墙结构更好,常用于 40 层以下的高层住宅建筑等。该结构高宽比不宜大于6,其高度应考虑抗震要求。
2.2 框架剪力墙结构
框架剪力墙结构是由框架和剪力墙组合而成的结构体系。其中剪力墙承受绝大部分水平荷载,框架承受竖向荷载,两者共同受力,合理分工。剪力墙应均匀布置在建筑物的周边、电梯间、平面形状变化较大和竖向荷载较大等部位。由于该结构以框架结构为主,剪力墙为辅助,因此,该结构体系适用于 25 层以下的建筑,最高不宜大于 30 层。
3高层建筑各部位设计要点
3.1梁柱受力主筋位置的设计 一是节点设计原则:框架结构设计的原则是“强剪弱弯、强柱弱梁”,首先保证框架受力主筋的位置。 二是解决方法:(1)框架梁主筋在框架柱内侧通过。(2)为保证框架梁的截面尺寸,在框架梁靠近柱侧四角增加4根钢筋作为架立钢筋。
3.2墙梁节点钢筋设计
一是节点设计的原则。根据固定端框架梁的弯距形式,框架梁在支座位置上铁受拉,下铁受压;墙体暗梁或过梁受扭,尽量保证暗梁或连梁箍筋的完整性。
二是解决方法:(1)过梁下铁设置不超过六根主筋分为两排布置,框架梁下铁布置在过梁下铁第一排和第二排钢筋之间且框架梁的接头位置全部位于支座附近,接头按照50%的比例错开。(2)框架梁上铁直接搁置在过梁上铁上,保证框架梁主筋的锚固长度满足规范要求。根据GB50204-2000规范中规定,过梁的箍筋尺寸取负误差,框架梁箍筋的尺寸取正误差,从而保证过梁和框架梁保护层厚度。(3)将过梁或暗梁截面降低或减小5cm,框架梁上铁直接锚固在过梁上,保证框架梁及楼板钢筋的保护层的厚度。 3.3主梁论文秘籍网
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和次梁节点注意的问题 在框架剪力墙结构中,主梁和次梁的节点非常重要,主次梁钢筋的设计位置就成为我们关注的焦点。根据常规做法,次梁上铁钢筋在主梁钢筋之上,板筋在次梁主筋之上,如果主次梁节点钢筋设计不合理,就会造成板筋或次梁上铁钢筋保护层厚度过小,不利于结构的抗震。 3.4高层建筑结构的防火设计
高层建筑的防火设计,必须遵循“预防为主,防消结合”的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理。
4高层建筑结构设计的控制参数
高层建筑结构设计中各控制参数的选取直接影响结构的安全性、合理性等。因此。合理的选取各控制参数,有助于提高结构整体控制的效率,也有助于使结构设计更加安全、经济合理。
4.1 轴压比
限制结构的轴压比,以保证结构的延性要求。当不满足规范要求时可以通过增大该墙、柱截面或提高该楼层墙、柱混凝土强度的办法调整。
4.2 剪重比
限制各楼层的最小水平地震剪力,确保周期较长的结构的安全。当偏小且与规范限值相差较大时,可通过增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。 4.3 刚重比:规范上限主要用于确定重力荷载在水平作用位移效应引起的二阶效应是否可以忽略不计。当不满足规范下限要求时,可以通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.4 层间位移角
限制结构在正常使用条件下的水平位移,确保高层结构应具备的刚度,避免产生过大的位移而影响结构的承载力、稳定性和使用要求。当不满足规范要求时,只能通过调整增强竖向构件,加强墙、柱等竖向构件的刚度的办法调整。
4.5 层间位移比
限制结构平面布置的不规则性,以避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。当不满足规范要求时,可以改变结构平面布置,减小结构刚心与质心的偏心距达到规范要求。
4.6 周期比
限制结构的抗扭刚度不能太弱,使结构具有必要的抗扭刚度,减小扭转对结构产生的不利影响。当不满足规范要求时,只能通过调整改变结构布置,提高结构的抗扭刚度。
4.7 刚度比
随着我国经济的持续快速发展,高层建筑一般上部需要较多的墙体来分隔空间以满足住宅户型的需要;而下部则希望有较大的自由灵活空间,大柱网、少墙体,以满足公共使用要求。这样的建筑上部楼层部分竖向构件(剪力墙、框架柱)不能直接连续贯通落地时,为了满足建筑要求就必须在上下不同结构体系转换的楼层设置转换层,在结构转换层布置转换结构构件。
1 梁式转换层结构形式
高层建筑结构下部受力比上部大,按常理来说,在高层建筑结构的设计中就要考虑下部的刚度要大于上部结构;采用的措施就是下部增加墙体、增加柱网,而上部逐渐减少墙柱的密度。显然,这在高层建筑设计中是不现实的,因为高层建筑的使用功能对空间要求却是下部大空间,往上部逐渐减小,因此对高层建筑结构的设计就要考虑反常规设计方法。在《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)中,规范对转换梁的最小高度和宽度作如下规定:框支梁截面的宽度不宜大于框支柱相应方向的截面宽度,不宜小于其上墙体截面厚度的 2 倍,且不易小于400mm;当梁上托柱时,尚不应小于梁宽方向的柱截面宽度。进行抗震设计时,转换梁高不小于其跨度的1/6;非抗震设计时,转换梁高不小于跨度的1/8。从该设计规程中可知,采取这些限制主要是保证转换梁结构的整体刚度,增强结构的可靠性。
2 梁式转换层的结构设计
2.1 结构竖向布置
高层建筑的侧向刚度宜下大上小,且应避免刚度突变。然而带转换层的高层建筑结构显然有悖于此,因此对转换层结构的侧向刚度作了专门规定。对该工程而言,属于“高位转换”。转换层上下等效侧向刚度比宜接近于 1,不应大于 1.3。在设计过程中,应把握的原则归纳起来,就是要强化下部,弱化上部。可以采用的方法有以下几种:
1)与建筑专业协商,使尽可能多的剪力墙落地,必要时甚至可在底部增设部分剪力墙(不伸上去)。除核心筒部分剪力墙在底部必须设置外,还与建筑专业协商后,让两侧各有一片剪力墙落地。这些无疑都大大增强了底部刚度。
2)加大底部剪力墙厚度。转换层以下剪力墙中,核心筒部分的厚度取为 600mm,其余部分的厚度取为 400mm。
3)底部剪力墙尽量不开洞或开小洞,以免刚度削弱太大。
4)提高底部柱、墙混凝土强度等级,采用 C50 混凝土。
2.2 结构平面布局
工程底部为框架―剪力墙结构,体型简单、规则;上部为纯剪力墙结构。在剪力墙平面布置上,东西向完全对称,南北向质量中心与刚度中心偏差不超过 2m,结构偏心率较小。除核心筒外,其余剪力墙布置分散、均匀;且尽量沿周边布置,以增强抗扭效果。查阅计算结果,扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比为0.85,各层最大水平位移与层间位移比值不大于 1.3,均满足平面布置及控制扭转的要求。可见工程平面布局规则合理,抗扭效果良好。
3 梁式转换层结构的设计与构造
由框支主梁承托转换次梁及次梁上的剪刀墙,其传力途径多次转换,受力复杂。框支主梁除承受其上部剪力墙的作用外,还需要承受梁传给的剪力,扭矩和弯矩,框支主梁易受剪破坏。对于有抗震设防要求的建筑,为了改善结构的受力性能,提高其抗震能力,在进行结构平面布置时,可以将一部分剪力墙落地,并贯通至基础,做成落地剪力墙与框支墙协同工作的受力体系。
3.1 转换梁的设计与构造要求
转换梁的截面尺寸一般宜由剪压比计算确定,以避免脆性破坏和具有合适的含箍率。转换梁不宜开洞,若需要开洞,洞口宜位于梁中和轴附近。洞口上、下弦杆必须采取加强措施,箍筋要加密,以增强其抗剪能力。上、下弦杆箍筋计算时宜将剪力设计值乘放大系数 1.2。当洞口内力较大时,可采用型钢构件来加强。
3.2 框支柱的设计与构造要求
框支柱截面尺寸一般系由其轴压比计算确定。地震作用下框支柱内力需调整。抗震设计时,框支柱的柱顶弯矩应乘以放大系数,并按放大后的弯矩设计值进行配筋;剪力调整――框支柱承受的地震剪力标准值应按下列规定采用:框支柱的数目不多于 10 根时,当框支层为 1~2 层时,每层每根柱承受的剪力应至少取基底剪力的 2%;当框支层。为 3 层及 3 层以上时,各层每根柱所受的剪力应至少取基底剪力的 3%;框支柱的数目多于 10 根时,当框支层为 1~2 层时,每层每根柱承受的剪力之和应取基底剪力的 20%;当框支层为 3 层及 3 层以上时,每层框支柱承受剪力之和应取基底剪力的 30%;框支柱剪力调整后,应相应调整框支柱的弯矩及柱端梁的剪力、弯矩,框支柱轴力可不调整。
3.3 转换梁的截面设计方法
目前国内结构设计工作普遍采用的转换梁截面设计方法。主要有:应力截面设计方法。对转换梁进行有限元分析得到的结果是应力及其分布规律,为能直接应用转换梁有限元法分析后的应力大小及其分布规律进行截面的配筋计算,假定不考虑混凝土的抗拉作用,所有拉力由钢筋承担钢筋达到其屈服强度设计值。受压区混凝土的强度达到轴心抗压强度设计值。
3.4 转换梁截面设计方法的选择
托柱形式转换梁截面设计。当转换梁承托上部普通框架时,在转换梁常用截面尺寸范围内,转换梁的受力基本和普通梁相同,可按普通梁截面设计方法进行配筋计算。当转换梁承托上部斜杆框架时,转换梁将承受轴向拉力,此时应按偏心受拉构件进行截面设计。
4 结语
通过高层建筑转换层结构设计的工程实践,体会如下:根据建筑平面及功能要求合理选择转换层形式,正确选择建筑抗震类别是转换层设计的关键点,结合结构布置,正确选择各分部的抗震等级,构件设计应注重抗震延性设计的概念,对主要构件进行加强是设计的重点。
1 小高层钢筋混凝土结构的住宅的基本结构形式
1.1 框架结构 框架结构的特点是开间大、灵活性好、抗震性能较好,造价较低,但由于柱截面大于隔墙厚度而造成柱角外凸,影响家具的布置和美观,有时由于住宅中房间分隔的不规则性又造成柱网的难以布置。
1.2 框架一剪力墙结构 在框架结构中布置一定数量的剪力墙就组成了框架一剪力墙结构。它是小高层住宅中应用比较广泛的一种主体结构型式。其特点是平面灵活,适用性强,结构合理,能使框架、剪力墙两种有不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。
1.3 大开间剪力墙结构 随着时代的发展和人们生活水平的提高,原来建造的小开间剪力墙体系住宅在建筑功能上的局限性变得日益明显。从强度方面看,小开间结构中墙体的作用不能得到充分的发挥,并且过多的剪力墙布置还会导致较大的地震力,增加工程费用,另外,由于结构自重较大,也增加了基础的投资,因此,大开间剪力墙应运而生。承重墙的开间达到4.5m~7.5m,进深达到7.5m~1lm,室内一般无承重的横墙和纵墙,可以按照住户的不同要求灵活分隔,随着家庭的变化还可重新布置。
1.4 短肢剪力墙结构 短肢剪力墙(墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙)介乎于异形框架柱和一般剪力墙之间,由于这种结构体系在建筑功能、结构形式、投资效益、节能指标等多方面效果良好,己成小高层住宅的主要结构形式。
2 小高层住宅钢筋混凝土结构设计的要点
2.1 水平荷载逐渐成为钢筋混凝土结构设计的控制因素 在低层住宅中,往往是以重力为代表的竖向荷载控制着钢筋混凝土结构设计;而在小高层住宅中,尽管竖向荷载仍对钢筋混凝土结构设计产生着重要影响,但水平荷载将成为控制因素。对某一特定建筑来说,竖向荷载大体上是定值;而作为水平荷载的风荷载和地震作用,其数值是随动力特性的不同而有较大幅度的变化。
2.2 轴向变形不容忽视 对于采用框架体系或框架一剪力墙体系的小高层住宅,框架中柱的轴压应力往往大于边柱的轴压应力,这就使得中柱的轴向压缩变形大于边柱的轴向压缩变形。当房屋很高时,此种差异轴向变形将会达到很大的数值,其后果相当于连续梁中间支座产生沉陷,使连续梁中间支座处的负弯矩值减小,跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。
2.3 侧移成为钢筋混凝土结构设计的控制指标 与低层住宅不同,结构侧移己成为小高层住宅钢筋混凝土结构设计的关键因素。随着房屋高度的增加,水平荷载下结构的侧移变形迅速增大,结构的顶点侧移一般与房屋高度H的四次方成正比。在设计小高层住宅时,不仅要求结构具有足够的强度,而且还要有足够的抗侧移刚度,使结构在水平荷载下产生的侧移控制在一定的范围内。这是因为:①过大的侧移会使人不舒服,影响房屋的正常使用。②过大的侧移会使隔墙、围护墙以及它们的高级饰面材料出现裂缝或损坏,也会使电梯轨道变形而导致不能正常运行。③过大的侧移会因P一效应使结构产生附加内力,甚至因侧移与附加内力的恶性循环导致建筑物的倒塌。
2.4 结构延性是钢筋混凝土结构设计的重要指标 相对于低层住宅而言,小高层住宅更柔一些,地震作用下的变形就更大一些。为了使结构在进入塑性阶段后仍具有较强的变形能力,避免倒塌,特别需要在构造上采取恰当的措施,来保证结构具有足够的延性。
3 小高层住宅钢筋混凝土框架结构设计策略
3.1 优化设计的方法 当前,在无成熟的优化设计分析软件的情况下,主要是应用小高层住宅结构分析软件,采用人工分析进行调整,运用概念设计的方法对不同的结构选型和布置不断的进行方案分析比较,以获得比较理想的结构方案,这是在结构设计中最常用的也是最简单的优选或者说是优化方法。用概念设计的方法所得的方案是较合理、经济的,虽其费工费时、对设计人员的素质要求较高,但这种依靠设计人员经验进行人工优化的方法仍是当前所普遍采用的主要方法。对于同一小高层住宅方案,可以有许多不同的结构(包括基础)布置方案;确定了结构布置的小高层住宅物,即使在同种荷载情况下也存在不同的分析方法;分析过程中设计参数、材料、荷载的取值也不是唯一的;小高层住宅物细部的处理更是不尽相同等等,这些问题目前计算机是无法完全解决的,都需要设计人员自己做出判断。而判断只能在结构设计的一般规律指导下,根据工程实践经验进行,这便是前面所说的概念设计。因此,概念设计存在于设计师对多种备选方案进行选择的过程中。
3.2 性能分析
3.2.1 抗震性能分析 对结构体系来说足够的承载能力和变形能力是两个同时需要满足的条件。结合概念设计的理念,对上述两种结构体系进行对比分析,电算程序可以采用中国建筑科学研究院编制的结构空间有限元分析软件SATWE。在结构设计中,不仅要求结构具有足够的承载能力,还要求其有适当的刚度。高层结构的使用功能和安全与其侧移的大小密切相关,过大的侧向变形会使隔墙、维护墙及其饰面材料出现裂缝或损坏。结构分别按考虑5%的偶然偏心和双向地震力作用的不利情况计算出各结构体系层间位移角,剪力墙结构小于框剪结构,但均小于规范要求,且富裕量较大,说明两种结构体系满足刚度要求。
但就使用性能方面,剪力墙结构由于墙体太多,结构自重大,导致了较大的地震作用,混凝土和钢材用量也较高;同时也增加了基础工程的投资,而且限制了建筑上的灵活使用。而框架一剪力墙结构的特点是平面使用灵活,适用性强,结构合理,能使框架、剪力墙两种有着不同变形性能的抗侧力结构很好地协同发挥作用。在水平荷载作用下,具有较纯框架和纯剪力墙结构更为有利的水平变形曲线。由框架构成自由灵活的使用空间,容易满足不同建筑功能的要求;同时剪力墙具有相当大的抗侧移刚度,从而使框一剪结构具有较好的抗震能力,也大大减少了结构的侧移。
3.2.2 经济性比较 我们通过对三种钢筋混凝土住宅结构直接费的计算,发现三种钢筋混凝土住宅结构单位面积直接费相差不是很多,其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费最大,框架一剪力墙结构的单位面积直接费最小,其中短肢剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出12.5%,比大开间剪力墙结构的单位面积直接费高出7.3%,大开间剪力墙结构的单位面积直接费比框架一剪力墙结构的单位面积直接费高出4.9%。三种钢筋混凝土住宅结构的次要项目造价基本相同。单位面积造价框架一剪力墙结构的最小,框架一剪力墙结构的次之,短肢剪力墙结构的稍微较大,三种结构体系直接费最大相差不到45元/m2元。
4 结语
随着我国经济的发展,人民生活水平进一步提高,用户对住宅的功能提出更高的要求,人们希望建筑物在使用过程中具有更大的灵活性,能够适应多功能变换的需求。因此,设计单位在拿到开发单位的设计意图后,应本着经济美观,安全适用的原则多为社会设计出更好的产品。
[前言]随着社会的发展,城市的扩展空间越来越向高处发展,高层建筑设计也随之增多。国内高层设计(百米以下)结构类型以框架剪力墙及纯剪力墙为主,而以上结构常见以剪力墙受力为主,所以墙肢、连梁设计及配筋显得极为重要,现对高层建筑设计中剪力墙连梁的设计和配筋做如下探讨。
在剪力墙结构和框架—剪力墙结构中,连接墙肢与墙肢 ,墙肢与框架柱的梁称为连梁。
连梁一般具有跨度小、截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。一般在风荷载和地震荷载的作用下 ,连梁的内力往往很大。此外 ,高层建筑中 ,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩 ,会引起连梁两端的竖向位移差 ,这也将在连梁内产生内力。论文参考,结构。
在设计时 ,即使采取降低连梁内力的各种措施。如:增大剪力墙的洞口宽度、在连梁中部开水平缝、在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减、对局部内力过大层的连梁进行调整等 ,仍难使连梁的设计符合要求。
基于这种情况,本文将提供连梁设计的几个建议,并且讨论连梁设计时的配筋计算。
1 连梁的工作和破坏机理
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。同时连梁端部的弯矩、剪力和轴力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 。将成为单片的独立梁。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—Δ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。连梁在发生延性破坏时 ,梁端会出现垂直裂缝。受拉区会出现微裂缝 ,在地震作用下会出现交叉裂缝 。并形成塑性绞 ,结构刚度降低。变形加大 ,从而吸收大量的地震能量 ,同时通过塑性铰仍能继续传递弯矩和剪力 。论文参考,结构。对墙肢起到一定的约束作用 ,使剪力墙保持足够的刚度和强度。在这一过程中。论文参考,结构。连梁起到了一种耗能的作用 ,对减少墙肢内力 。延缓墙肢屈服有着重要的作用。但在地震反复作用下 ,连梁的裂缝会不断发展、加宽,直到混凝土受压破坏。
2 设计的探讨
在墙肢和连梁的协同工作中 ,剪力墙应该具有足够的刚度和强度。在正常的使用荷载和风荷载作用下 ,结构应该处于弹性工作状态。连梁不应该产生塑性铰。在地震作用下。结构允许进入弹塑性状态 ,连梁可以产生塑性铰。根据抗震设计规范总则的要求 。建筑物在遭受低于本地区设防烈度的多遇地震影响时 ,一般不损坏或不需修复仍可使用,当遭受高于本地区设防烈度的罕遇地震时 ,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。因此 ,剪力墙的设计应该保证不发生剪切破坏 ,也就是要求墙肢和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。因此在实际工程中要使连梁设计满足强剪弱弯的原则就必须考虑以下几个方面:
1) 关于连梁刚度的折减。连梁由于跨高比小 ,与之相连的墙肢刚度大等原因,在水平力作用下的内力往往很大。连梁屈服时表现为梁端出现裂缝 ,刚度减弱 ,内力重分布。论文参考,结构。因此在开始进行结构整体计算时 ,就需对连梁刚度进行折减。论文参考,结构。根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第 4.1.7条规定 :“在内力与位移计算中 ,所有构件均可采用弹性刚度 。在框架—剪力墙结构中 ,连梁的刚度可予以折减 ,折减系数不应小于 0.55。”一般在实际设计中我们考虑在 0.55— 1之间取值。以符合截面设计的要求.
2) 加连梁跨度减少高度。在连梁设计中 ,刚度折减后 ,仍可能发生连梁正截面受弯承载力或斜截面受剪承载力不够的情况 ,这时可以增加洞口的宽度 ,以减少连梁刚度。减少了结构的整体刚度 ,也就减少了地震作用的影响 ,使连梁的承载力有可能不超限。如果只是部分连梁超筋或超限 ,则可采取调整连梁内力来解决。调整的幅度不宜大于2 0 %,且连梁必须满足“强剪弱弯”的要求。
3) 增加剪力墙厚度。亦即增加连梁的截面宽度 ,其结果一方面由于结构整体刚度加大,地震作用产生的内力增加 ,另一方面连梁的受剪承载力与宽度的增加成正比。由于该片墙厚增加以后 ,地震所产生的内力并不按墙厚增加的比例分配给该片剪力墙,而是小于这个比例 ,因此有可能使连梁的受剪承载力不超限。
4) 提高混凝土等级。混凝土等级提高后 ,结构的地震作用影响增加的比例远小于混凝土受剪承载力提高的比例 ,有可能使连梁的受剪承载力不超限。
5) 地震区高层建筑的剪力墙连梁 ,在进行了上述调整后 ,仍有部分不符合承载力要求时 ,可取连梁截面的最大剪压比限值确定剪力。然后按“强剪弱弯”的要求 ,配置相应的纵向钢筋。论文参考,结构。此时 ,如果不能保证连梁在大震时的延性要求,应重新计算整个结构 ,必要时调整结构布置 ,使连梁的承载力符合要求。上述各种措施中 ,在能满足整体刚度的情况下 ,可先采用刚度折减 ,如仍超限可采用其余各种措施。
3 连梁的配筋计算
根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计和施工规程》 ,在连梁设计方面 ,对于连梁非抗震设计 ,抗震设计时跨高比大于 2.5及小于 2.5两种情况 ,在截面受剪承载力及配筋方面均有不同规定。在结构计算时这类连梁往往发生受剪承载力的超限 ,这时可以将受力筋均匀布置 ,同时考虑到连梁以承载水平荷载为主 ,支座弯矩主要由水平荷载引起,在反复的水平荷载作用下支座截面上、下受拉筋面积相近 ,可以采用截面对称配筋。在连梁配筋中,配置平行筋往往导致斜向受拉破坏或由于箍筋过量而发生剪切滑移破坏 ,这些破坏将导致连梁的滞回曲线变坏,耗能能力下降。若采用菱形配筋方式 ,可以克服这些不足之处。
4 结 语
中图分类号: TU97 文献标识码: A 文章编号:
1.前言
随着科学技术的飞速发展,高层建筑剪力墙结构施工技术日渐成熟。但是,随着建筑高层化的发展,对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。这就需要相关人员在生产建设实践中,更好地总结施工技义的特点与质量提升措施,以通过建筑剪力墙施工质量的提高,促进建筑施工更有效地满足社会经济发展需求。
2.高层建筑剪力墙结构设计
2.1 剪力墙结构布置
对于一般剪力墙布置来说,其应当主要沿主轴方向布置,而针对巨型、L 形、T 形等建筑平面,则可采用沿两个轴线方向布置。同时在布置剪力墙时,应尽量避免出现只有单向有墙的情况,同时对内外剪力墙采取拉通对直设置。合理地布置剪力墙数目是关键, 同时还应当满足结构质量中心与刚度中心的重合,避免结构出现过大的扭转。 这就要合理充分掌握剪力墙布置间距来体现。 剪力墙布置间距适中将有助于发挥剪力墙抗侧力构件作用,而且还可以合理地增大结构的利用空间。对于剪力墙上的门窗洞口布置应当上下对齐,明确墙肢和连梁的位置,且刚度相差不大,应避免三个以上的洞口集中于同一个十字交叉墙附近。 另外,由于剪力墙中的连梁刚度较弱,不宜将楼面主梁支承载在连梁上。对于本项目来说,本项目建筑用途为住宅公寓,抗震设防烈度为8 度,设计地震分组为一组,建筑场地类别为二类,设计基本地震加速度为 0.20g,基本风压(50 年一遇)为 0.65kN/㎡,地面粗糙度为 A 类,结构设计合理使用年限为 50 年,建筑结构安全等级为二级,结构抗震等级为二级,主楼地基基础设计等级为甲级。 该建筑体型对住宅平面布置有利,
2.2 剪力墙结构设计要点
剪力墙作为一种具有较大刚度、整体性好、抗侧力好的结构类型。 结合实践经验,笔者提出剪力墙结构设计中重要的几点设计要点如下:(1)对于地震效果较大的情况下,单纯地提高剪力墙结构的抗侧刚度,这将造成基础以及剪力墙结构的成本增加。(2)应合理布置剪力墙数量,过多的剪力墙数量将增加结构主体重量同时造成工程浪费。 (3)严格按照规范要求来进行剪力墙的构造配筋,配筋率的过低将会造成剪力墙结构延性较差。(4)合理设计剪力墙的墙长及其墙厚,避免出现墙肢承载力得不到有效发挥。综上所述,对于剪力墙结构设计一方面要保证结构具有足够的抗侧刚度,同时还需兼顾结构成本的优化。
2.3 剪力墙结构的构造设计
对于剪力墙结构设计来说, 不仅仅应满足结构的计算结果要求,同时还应满足规范的构造要求,构造要求对于保证剪力墙结构的延性等具有重要意义。根据《高规》规定,还应在结构设计时采取如下措施:(1)除注明者外,剪力墙墙体水平钢筋放在外侧 ;墙体钢筋网之间设直径 8@600x600 拉筋; 剪力墙墙体水平钢筋不得代替暗柱箍筋的设置。(2)连梁应沿整个梁高设置侧面纵筋(腰筋);除特殊标注外,连梁腰筋按墙体水平筋拉通。(3)楼板内设备预埋管上方无板上部钢筋时 ,沿预埋管走向设置板面附加钢筋网带,钢筋网带取直径 6@150x200,最外排预埋钢管中心至钢丝网带边缘水平距离 150。(4)当上部墙柱伸入地面与土体接触 、或其中一段墙柱临水时 ,无论其外表面是否设置了建筑防水层,墙柱迎水面、接触土体面的纵筋保护层应按上部结构的保护层厚度增加 30(墙)、20(柱)。
2.4剪力墙结构计算分析
对框架-剪力墙结构中跨高比较大的与柱墙相接梁以及某些连梁, 该梁的重力作用效应比水平风或水平地震作用效应更加明显,此时需考虑梁刚度的折减,以控制正常使用时梁裂纹的发生和发展。 另外,高层建筑楼层的侧向刚度不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的 70%或其上相邻点层侧向刚度平均值的 80%。 经过采取一系列的计算,计算结果表明,本结构各项结果均应在正常范围之内,既满足规范要求,又符合以下三点规律:(1)柱、剪力墙的轴力设计值均为压力;(2)柱、剪力墙基本为构造配筋:(3)梁基本无超筋,剪力墙、连梁均满足界面抗剪扭的要求。
3剪力墙结构施工质量控制和预防措施
3.1 施工前的技术准备工作。 要认真做好各种设计图纸的会审,运用规范和标准图集,并且结合工程建设经验,认真详细地核对结构图与建筑图、水电施工图等,要尽可能地把图纸当中所存在的一些常见问题,比如,轴线尺寸、细部标注尺寸以及标高等是不是有误,各类设计构造的做法能不是能够在实际施工中加以实现;结构配筋是不是足够合理,节点复杂位置的钢筋能不是能够顺利就位,是不是能够满足振捣的要求和必要保护层的厚度,是不是存在漏配钢筋等现象,配筋详图和配筋平面图之间是否存在矛盾,是否存在配筋显著偏小的现象,水电埋管的留洞和建筑结构是不是存在冲突,各位置的建筑详图设计是不是切实可行,各位置的建筑方法是不是合理,水电埋管是不是太过密集等,为其今后施工的顺利开展奠定了良好的基础。
3.2 梁柱节点的钢筋绑扎工作。 对梁柱节点来说,只要有超过四个方向的梁穿过,就有可能造成一部分梁面筋保护层的厚度要大大超过设计的要求,这对于梁的承载能力会造成非常大的影响。这时,应当及时向相关人员进行反映,并且重新计算出梁所具有的承载力,并且依据梁面筋的具置以确定梁箍筋所处的高度。在具体工程实践之中,一般都会将跨中区域梁面筋进行强行地抬高,这一办法对于提升梁的承载力缺乏帮助,反而还会极大地提升施工的费用。在实际工程操作之中,墙柱钢筋电渣的焊接头将会大量地存在,比如,存在焊包不均匀等质量问题,其发生原因主要在于钢筋接头端部的截面和钢筋纵向轴线不够垂直,因而造成临近焊接完成之时并在向下挤压过程中出现用力的不均,进而导致焊包的严重不均匀,从而有可能降低钢筋接头所具有的强度。为此,应当在正式焊接之前先使用气割把钢筋接头端加以削平,从而确保切后和纵向轴线能够保持垂直,并且要把表面加以清理干净。
3.3混凝土裂缝的控制工作。在高温施工环境下,由于温度比较高,为了避免混凝土产生裂缝,应当采取以下五条措施:一是改进配合比的设计,通过优选原材料和加入高效的减水剂,以控制混凝土水泥单方的用量于250kg/m3左右,并且不掺加任何一种微膨胀剂。二是混凝土入模温度严格地控制于 30℃之下,并且降低混凝土内部的实际最高温度升高的速度。三是科学合理地进行施工,运用混凝土泵送技术将板于大梁分开进行浇筑,全部采取斜面分层法,墙体与框架柱则运用整体分层法,并且严格地控制分层的厚度。四是强化混凝土养护。水平构件应当覆盖塑料布,而竖向构件则应外挂麻袋片,并且外包塑料布。浇水的次数以确保塑料布内出现凝结水为主要标准。
4.结语
高层建筑剪力墙结构设计的主旨是发挥这种结构刚度大、美观等特点,且又能解决高建筑成本等问题。 随着建筑不断的复杂化以及建筑高度的不断提升,剪力墙结构成为了现代建筑结构设计中较为常用的结构类型之一,其被广泛应用在住宅和旅馆建筑结构中。随着建筑高层化的发展,对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。这就需要相关人员在生产建设实践中,更好地总结施工技义的特点与质量提升措施,以通过建筑剪力墙施工质量的提高,促进建筑施工更有效地满足社会经济发展需求
参考文献