前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的框架剪力墻結(jié)構(gòu)主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關(guān)鍵詞:壁式框架 抗震 計(jì)算方法
一、引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層建筑中受到廣泛的應(yīng)用,尤其是在高層住宅建筑中。當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高,那么人們對(duì)高層建筑設(shè)計(jì)的要求也越來越高,具有通風(fēng)、采光性能表現(xiàn)良好、平面布置比較緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式得到廣泛的應(yīng)用。但是“5.12”汶川大地震后,很多專家到現(xiàn)場觀察研究后,發(fā)現(xiàn)7級(jí)以下設(shè)防全部倒塌,有的成粉碎性破壞,因此專家們提出了新型抗震節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)—壁式框架空心剪力墻結(jié)構(gòu)體系。壁式框架空心剪力墻結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)自重輕、節(jié)約用材,并可以減少地震作用且發(fā)生的是彎曲破壞,避免了脆性破壞。
二、壁式框架剪力墻的定義
由于短肢剪力墻和壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系是近幾年才發(fā)展起來的,那么對(duì)其沒有明確的定義,在這里結(jié)合相關(guān)的一些資料對(duì)壁式框架的定義做簡單的說明。在剪力墻結(jié)構(gòu)中如果連梁的剛度強(qiáng)而墻肢的強(qiáng)度比較弱,則梁對(duì)墻肢的約束作用強(qiáng),水平荷載作用下,墻肢在與連梁的連接處轉(zhuǎn)角很小,墻肢的變形表現(xiàn)為每層之間的雙曲率彎曲,各層墻肢都有反彎點(diǎn),結(jié)構(gòu)的總體側(cè)移表現(xiàn)為剪切型。事實(shí)上,這種結(jié)構(gòu)的受力特性已接近框架,由于其梁與墻肢交接處的剛域較普通
框架大,故稱之為壁式框架[1]。通過實(shí)驗(yàn)研究和理論分析也可用計(jì)算剪力墻的寬厚 比的大小來區(qū)分剪力墻的類型,當(dāng)寬厚比大于8時(shí)為普通剪力墻,當(dāng)寬厚比在5~8之間時(shí)為短肢剪力墻,當(dāng)寬厚比在2~5時(shí)為壁式框架剪力墻。
三、壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)
汶川大地震后許多專家經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析提出了四種新型的抗震結(jié)構(gòu)體系:復(fù)合墻結(jié)構(gòu)體系、砼與鋼混結(jié)構(gòu)體系、約束砼結(jié)構(gòu)體系、壁式框架結(jié)構(gòu)體系?,F(xiàn)在的多層、小高層住宅大多用鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系,但是這種結(jié)構(gòu)體系存在的問題是結(jié)構(gòu)的剛度大從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的自重大,因此結(jié)構(gòu)受的地震相應(yīng)增大,部分墻體很容易發(fā)生脆性破壞,特別是外墻的窗間強(qiáng),而壁式框架結(jié)構(gòu)體系可以減少地震作用,發(fā)生彎曲破壞,避免了脆性破壞。下面我們來看一下壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
(1)壁柱的剪跨比大于2,寬厚比為2~5。根據(jù)國內(nèi)外的相關(guān)資料研究,壁式框架為彎曲破壞,是延性破壞。
(2)本身的剛度和自重小,相應(yīng)的地震作用減小。
(3)壁式框架受力明確可以做到梁鉸機(jī)構(gòu),延性耗能較多,從而地震作用較小。
(4)在房間內(nèi)的角點(diǎn)也不露柱角,增大了房間的空間利用率。
(5)與異形柱結(jié)構(gòu)體系的比較,壁柱的滯回曲線是對(duì)稱的而異形柱有時(shí)不對(duì)稱,說明其受力性能良好。
壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系具有以上特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn),因此更適合現(xiàn)在的小高層住宅樓,不但有利于抗震,而且又經(jīng)濟(jì)美觀。
四、壁式框架的內(nèi)力和位移計(jì)算方法
在壁式框架結(jié)構(gòu)中因連梁的剛度比較大,因此可以把帶洞口的剪力墻簡化為帶剛域框架計(jì)算簡圖進(jìn)行內(nèi)力及位移分析,目前主要有以下兩種計(jì)算方法:
(1)用桿件有限元矩陣位移法可考慮桿件的變曲變形、剪切變形、及軸向變形[2]。
(2)修正的D值法,沿用D值法不考慮柱軸向變形的基本假定,梁柱的剪切變形可以通過修正桿件剛度考慮進(jìn)去[2]。
現(xiàn)在最常用的就是修正的D值法,這是一種比較方便且簡單的計(jì)算方法,計(jì)算時(shí)不考慮柱的軸向變形,適合用于手算。而桿件有限元矩陣位移法計(jì)算時(shí)考慮桿件的剪切和軸向變形,用帶剛域桿件的單元?jiǎng)偠鹊目蚣艹绦蛴?jì)算,是一種常用、方便、又相對(duì)準(zhǔn)確的計(jì)算方法。
五、結(jié)束語
由于壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系是近幾年才在我國發(fā)展應(yīng)用,本文只是對(duì)其定義、特點(diǎn)和計(jì)算方法做了簡單的介紹,那么對(duì)其計(jì)算模型、適用高度以及構(gòu)造措施還需要我們今后做出大量的研究來供其參考,從而使這種新型的體系在我國得到廣泛的應(yīng)用。當(dāng)安全、適用、美觀、和經(jīng)濟(jì)之間有矛盾時(shí)我們應(yīng)該以安全為主,比如不宜降低抗震安全等級(jí)的情況下,并且要滿足室內(nèi)墻角不露柱角的情況下我們就可以采用壁式框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系,并能達(dá)到抗震的要求。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:框架剪力墻結(jié)構(gòu);剪力墻
中圖分類號(hào):S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):
1.框剪結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于多種使用功能的多的高層房屋,如辦公樓、飯店、公寓、住宅、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、病房樓等等,其組成型式一般有:
(1)框架與剪力墻(單片墻、聯(lián)肢墻或較小井筒)分開布置,各自形成抗側(cè)力結(jié)構(gòu);
(2)在框架結(jié)構(gòu)的若干跨度內(nèi)嵌入剪力墻(有邊框剪力墻);
(3)在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)內(nèi)連續(xù)布置框架和剪力墻;
(4)上述兩種或幾種型式的混合。
框剪結(jié)構(gòu)由框架和剪力墻兩種不同的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)組成,這兩種結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)和變形性質(zhì)是不同的。在水平力作用下,剪力墻是豎向懸臂彎曲結(jié)構(gòu),其變形曲線呈彎曲型,樓層越高水平位移增長速度越快,頂點(diǎn)水平位移值與高度是四次方關(guān)系:
均布荷載時(shí)u=qH4/8EI倒三角形荷載時(shí)u=11qmaxH4/120EI式中H—總高度EI—彎曲剛度在一般剪力墻結(jié)構(gòu)中,由于所有抗側(cè)力結(jié)構(gòu)都是剪力墻,在水平力作用下各道墻的側(cè)向位移曲線相類似,所以,樓層建立在各道剪力墻之間是按其等效剛度EIeq比例進(jìn)行分配。
框架在水平力作用下,其變形曲線為剪切型,樓層越高水平位移增長越慢。在純框架結(jié)構(gòu)中,各個(gè)框架的變形曲線類似,所以,樓層剪力按框架柱的抗推剛度D值比例進(jìn)行分配。
框剪結(jié)構(gòu),既有框架,又有剪力墻,它們之間通過平面內(nèi)剛度無限大的樓板連接在一起,在水平力作用下,使它們水平位移協(xié)調(diào)一致,不能各自自由變形,在不考慮扭轉(zhuǎn)影響的情況下,在同一樓層的水平位移必須相同。因此,框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下的變形曲線呈反S形的彎剪型位移曲線。
框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下,由于框架與剪力墻協(xié)同工作,在下部樓層,因?yàn)榧袅ξ灰菩?,它拉著框架變形,使剪力墻承?dān)了大部分剪力;上部樓層則相反,剪力墻的位移越來越大,而框架的變形反而小,所以,框架除負(fù)擔(dān)水平力作用下的那部分剪力以外,還要負(fù)擔(dān)拉回剪力墻變形的附加剪力,因此,在上部樓層即水平力產(chǎn)生的樓層剪力很小,而框架中仍有相當(dāng)數(shù)值的剪力。
框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下,框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例、框架各樓層剪力的分配比例以及框架各樓層剪力分布情況,是隨著樓層所處高度而變化,與結(jié)構(gòu)剛度特征值λ直接相關(guān)。框剪結(jié)構(gòu)中的框架底部剪力墻為零,剪力控制部位在房屋高度的中部甚至在上部,而純框架最大剪力在底部。因此,當(dāng)實(shí)際布置有剪力墻(如樓梯間墻、電梯井道墻、設(shè)備管道井墻等)的框架結(jié)構(gòu),必須按框剪結(jié)構(gòu)協(xié)同工作計(jì)算內(nèi)力,不應(yīng)簡單按純框架分析,否則不能保證框架部分上部樓層構(gòu)件的安全。
框剪結(jié)構(gòu),由延性較好的框架、抗側(cè)力剛度較大并有帶邊框的剪力墻和有良好耗能性能的連梁所組成,具有多道抗震防線,從國內(nèi)外經(jīng)受地震后震害調(diào)查表明,的確為一種抗震性能很好的結(jié)構(gòu)體系。
框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下,水平位移是由樓層層間位移與層高之比Δu/h控制,而不是頂點(diǎn)水平位移進(jìn)行控制。層間位移最大值發(fā)生在(0.4~0.8)H范圍的樓層,H為建筑總高度。具置應(yīng)按均布荷載或倒三角形分布荷載,可從協(xié)同工作側(cè)移法計(jì)算表中查出框架樓層剪力分配系數(shù)ψf或ψˊf最大值位置確定。框剪結(jié)構(gòu)在水平力作用下,框架上下各樓層的剪力取用值比較接近,梁、柱的彎矩和剪力值變化較小,使得梁、柱構(gòu)件規(guī)格減少,有利于施工。
2.框剪結(jié)構(gòu)布置的規(guī)定和要求
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)布置除應(yīng)符合規(guī)范中有關(guān)框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)定外,其框架和剪力墻的布置尚應(yīng)分別符合框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的有關(guān)規(guī)定。
框架—剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)計(jì)成雙向抗側(cè)力體系,主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間不宜采用鉸接??拐鹪O(shè)計(jì)時(shí),兩主軸方向均應(yīng)布置剪力墻。梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合,框架的梁與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。
2.1框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置宜符合下列要求:
(1)剪力墻宜均勻?qū)ΨQ地布置在建筑物的周邊附近、樓電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位;在伸縮縫、沉降縫、防震縫兩側(cè)不宜同時(shí)設(shè)置剪力墻。
(2)平面形狀凹凸較大時(shí),宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。
(3)剪力墻布置時(shí),如因建筑使用需要,縱向或橫向一個(gè)方向無法設(shè)置剪力墻時(shí),改方向可采用壁式框架或支撐等抗側(cè)力構(gòu)件,但是,兩個(gè)方向在水平力作用下的位移值應(yīng)相接近。壁式框架的抗震等級(jí)應(yīng)按剪力墻的抗震等級(jí)考慮。
(4)剪力墻的布置宜分布均勻,單片墻的剛度宜接近,長度較長的剪力墻宜設(shè)置洞口和連梁形成雙肢墻或多肢墻,單肢墻或多肢墻的墻肢長度不宜大于8m。每段剪力墻底部承擔(dān)水平力產(chǎn)生的剪力不宜超過結(jié)構(gòu)底部總剪力的40%。
(5)縱向剪力墻宜布置在結(jié)構(gòu)單元的中間區(qū)段內(nèi)。房屋縱向長度較長時(shí),不宜集中在兩端布置縱向剪力墻,否則在平面中適當(dāng)部位應(yīng)設(shè)置施工后澆縫以減少混凝土硬化過程中的收縮應(yīng)力影響,同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)屋面保溫以減少溫度變化產(chǎn)生的影響。
(6)樓電梯間、豎井等造成連續(xù)樓層開洞時(shí),宜在洞邊設(shè)置剪力墻,且盡量與靠近的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)結(jié)合,不宜孤立地布置在單片抗側(cè)力結(jié)構(gòu)或柱網(wǎng)以外的中間部分。
(7)剪力墻間距不宜過大,應(yīng)滿足樓蓋平面剛度的需要,否則應(yīng)考慮樓蓋平面變形的影響。
2.2在長矩形平面或平面有一向較長的建筑中,其剪力墻的布置宜符合下列要求:
(1)橫向剪力墻沿長方向的間距宜滿足規(guī)范的要求,當(dāng)這些剪力墻之間的樓蓋有較大開洞時(shí),剪力墻的間距應(yīng)予減小。
(2)縱向剪力墻不宜集中布置在兩盡端。剪力墻上的洞口宜布置在截面的中部,避免開在端部或緊靠柱邊,洞口至柱邊的距離不宜小于墻厚的2倍,開洞面積不宜大于墻面積的1/6,洞口宜上下對(duì)齊,上下洞口間的高度(包括梁)不宜小于層高的1/5。
(3)剪力墻宜貫通建筑物全高,沿高度墻的厚度宜逐漸減薄,避免剛度突變。當(dāng)剪力墻不能全部貫通時(shí),相鄰樓層剛度的減弱不宜大于30%,在剛度突變的樓層板應(yīng)按轉(zhuǎn)換層樓板的要求加強(qiáng)構(gòu)造措施。
(4)框剪結(jié)構(gòu)中,剪力墻應(yīng)有足夠的數(shù)量。當(dāng)基本振型分析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%時(shí),框架的抗震等級(jí)應(yīng)按框架結(jié)構(gòu)考慮。
關(guān)鍵詞:框架―剪力墻;抗震;布置原則;數(shù)量
一、引言
框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在框架結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上,增設(shè)一定數(shù)量的縱向和橫向的剪力墻所組成的結(jié)構(gòu)體系。它將框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)合起來,融為一體,充分發(fā)揮框架結(jié)構(gòu)體系和剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn),使整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度適當(dāng),并能根據(jù)水平作用的大小提供足夠而不過多的承載力,所以,在高層的各種結(jié)構(gòu)體系中,框架―剪力墻結(jié)構(gòu)體系是一種經(jīng)濟(jì)有效的、應(yīng)用范圍較為廣泛的結(jié)構(gòu)體系。
二、剪力墻位置的布置原則
(一)縱、橫雙向布置
沿結(jié)構(gòu)單元的縱、橫兩個(gè)方向設(shè)置剪力墻,并應(yīng)盡量做到分散、均勻、對(duì)稱。如果在平面上難以做到對(duì)稱布置時(shí),可以通過調(diào)整剪力墻的長度和厚度,使房屋的抗側(cè)剛度中心盡量與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量中心接近,以減小地震時(shí)房屋的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在確定剛度中心時(shí),還應(yīng)考慮磚填充墻之類剛性隔墻和維護(hù)墻對(duì)結(jié)構(gòu)剛度的影響。
在每個(gè)結(jié)構(gòu)單元的兩個(gè)主軸方向,均應(yīng)沿兩條以上的軸線布置剪力墻,而且兩道剪力墻的間距不宜過小,最好沿結(jié)構(gòu)獨(dú)立單元的周邊布置剪力墻,以調(diào)整整個(gè)結(jié)構(gòu)的抗扭能力。抗震設(shè)計(jì)時(shí),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。主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間除了個(gè)別節(jié)點(diǎn)之外,不應(yīng)采用鉸鏈接。
橫向剪力墻沿結(jié)構(gòu)長向的間距應(yīng)符合規(guī)范中規(guī)定的限值,當(dāng)上方樓板有較大的洞口時(shí),其相應(yīng)的剪力墻間距應(yīng)適當(dāng)減小。
(二)墻、梁、柱及洞口中心線應(yīng)重合
梁和柱或柱或剪力墻的中線應(yīng)重合,當(dāng)柱中心線不能重合時(shí),在計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮偏心對(duì)梁柱節(jié)點(diǎn)核心區(qū)受力和構(gòu)造的不利影響。梁、柱中心線之間的偏心距,不應(yīng)大于柱截面在該反向?qū)挾鹊?/4。如果超出該限度,可采用增設(shè)梁的水平加腋等措施。設(shè)置水平加腋后,仍需考慮梁柱偏心的不利影響。
剪力墻應(yīng)避免布置于需要在墻面上開設(shè)大洞位置,如需在墻體上開設(shè)洞口,各樓層開設(shè)的較大洞口宜上下對(duì)齊,洞口的面積和墻體的總面積的比值不大于1/6。洞口的梁高不宜超過層高的20%。剪力墻不應(yīng)集中布置在房屋的兩盡端。同一軸線上兩片縱向剪力墻的間距不宜過大。因?yàn)閴w平面內(nèi)的剛度大,對(duì)其間被約束框架自由伸縮變形的限制作用強(qiáng)。兩片剪力墻之間的框架區(qū)段越長,被約束的溫度變形量越大,對(duì)結(jié)構(gòu)越不利。除非額外增加溫度配筋,否則構(gòu)件容易因溫度變化而出現(xiàn)裂縫。
(三)形體突變處設(shè)置剪力墻
在樓蓋水平剛度急劇變化的地方,以及樓蓋較大洞口(包括樓梯間、電梯間的洞口)的兩側(cè),應(yīng)設(shè)置剪力墻,但需要注意的是,切忌僅在洞口的一側(cè)設(shè)置剪力墻,避免樓板被洞口嚴(yán)重削弱,無法抵抗地震的水平剪力。
平面形狀的凹凸較大時(shí),應(yīng)在凸出部分附近布置剪力墻。為了取得較大的縱橫向抗側(cè)剛度,縱橫向剪力墻最好能連接為一體,組成L形、T形或C形等結(jié)構(gòu)形式。同一方向各個(gè)部位剪力墻的抗側(cè)剛度值不宜相差太懸殊,以避免水平地震作用過分集中到某一片剪力墻上。任何單片剪力墻底部所承擔(dān)的水平剪力,不宜超過結(jié)構(gòu)底部總水平剪力的40%。
剪力墻從下到上應(yīng)逐級(jí)減薄,每次減去的厚度不宜大于剪力墻厚度的25%,且不宜多于100毫米,工程中常用50毫米作為級(jí)差。此外,混凝土強(qiáng)度等級(jí)的變化也不宜和墻厚和變化在同一樓層。當(dāng)房屋的頂層為大空間結(jié)構(gòu)(比如禮堂、宴會(huì)廳或舞廳等)時(shí),剪力墻應(yīng)在頂層以下兩三層內(nèi)逐漸減少和薄弱,以避免剛度突變帶來不利的變形集中效應(yīng)。
(四)單雙肢墻體配合使用
在整個(gè)結(jié)構(gòu)體系中,剪力墻不應(yīng)全是單肢墻,應(yīng)適當(dāng)布置一些雙肢墻或多肢墻。以避免所有抗側(cè)力構(gòu)件同時(shí)在底層屈服,形成不穩(wěn)定的側(cè)移機(jī)構(gòu)。沿房屋縱向不知道的剪力墻,宜結(jié)合洞口和較弱連梁將該剪力墻分割成若干墻段,并使各墻段(包括小開洞墻段)的高寬比值不小于2。剪力墻宜貫通建筑物全高,以防止結(jié)構(gòu)剛度突變。
三、合理確定剪力墻數(shù)量
(一)確定剪力墻數(shù)量的依據(jù)
在進(jìn)行框架―剪力墻體系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),首先確定結(jié)構(gòu)的柱網(wǎng)尺寸,然后根據(jù)豎向荷載及粗略估計(jì)的水平地震作用效應(yīng),確定框架梁、柱的截面,接著確定剪力墻的數(shù)量。這是初步設(shè)計(jì)以及施工圖設(shè)計(jì)截?cái)帱c(diǎn)算前所必須做的工作。
根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),剪力墻數(shù)量的確定一般應(yīng)符合下列原則,第一,為了能充分發(fā)揮框架―剪力墻體系的結(jié)構(gòu)特性,剪力墻在結(jié)構(gòu)底部所承擔(dān)的地震彎矩值應(yīng)不少于總地震彎矩值的50%,否則應(yīng)按框架體系對(duì)待。第二,沿結(jié)構(gòu)單元的倆個(gè)主軸方向,多遇地震作用下按彈性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比不應(yīng)大于1/800,罕遇地震作用下按彈塑性方法計(jì)算的樓層層間最大位移與層高之比應(yīng)不大于1/100。第三,結(jié)構(gòu)的重力荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合后,剪力墻邊框柱的配筋不至于由拉力控制,也就是說,剪力墻受拉區(qū)的邊柱,按拉力計(jì)算的豎向鋼筋量,應(yīng)該小于按受壓狀態(tài)計(jì)算出的鋼筋量。
(二)影響剪力墻數(shù)量的因素
1.抗震設(shè)防烈度
設(shè)防烈度每增高一度,地震影響系數(shù)最大值將加大一倍,似乎剪力墻的數(shù)量也應(yīng)增大一倍。然而,隨著剪力墻數(shù)量的增多,結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度增大,房屋自震周期減短,地震作用將進(jìn)一步增大。所以,強(qiáng)度每增高一度,剪力墻所需要增加的數(shù)量比一倍還多。
2.震中距
地震研究結(jié)果表明,小震級(jí)近距離地震(近震),地面運(yùn)動(dòng)所含短周期振波的成分較多,加速度反映譜上的周期比較短,大震級(jí)遠(yuǎn)距離地震(遠(yuǎn)震),地面運(yùn)動(dòng)所含長周期振波較多,加速度反映譜上的周期比較長。所以,在設(shè)防烈度相同的情況下,高樓結(jié)構(gòu)即使自震周期不變,遇近震時(shí),地震影響系數(shù)小,水平地震作用小,剪力墻所需要的數(shù)量少;遇遠(yuǎn)震時(shí),地震影響系數(shù)大,水平地震作用大,剪力墻所需要的數(shù)量多,幅度也有所增長。
3.場地類別
即使是同一次地震,當(dāng)場地條件不同時(shí),地面運(yùn)動(dòng)特性也有很大的差別,建筑物所受到的地震作用也就有大有小。一般而言,薄覆蓋土層和堅(jiān)硬場地土上的高樓,地震反應(yīng)小,厚覆蓋土層和軟弱場地土上的高樓,地震反應(yīng)大。為使結(jié)構(gòu)的變形符合要求,剪力墻數(shù)量必須增加。
參考文獻(xiàn):
【關(guān)鍵詞】小高層住宅;結(jié)構(gòu)體系;異形柱框架剪力墻
引言
目前,國家住宅規(guī)范中規(guī)定,中高層住宅為7~9層的住宅,高層住宅為10層及以上的住宅。對(duì)于層數(shù)為7~ll層的住宅,它們具有共同的特點(diǎn)就是其平面布局類似于多層住宅,有載人電梯但無消防電梯,這類住宅摒棄了l2層以上高層住
宅的缺點(diǎn),同時(shí)保持了多層住宅節(jié)約用地、接近自然的優(yōu)勢,同時(shí)具有良好的通風(fēng)、采光、觀景效果和良好的戶內(nèi)布局等優(yōu)點(diǎn),因此這類住宅更能滿足人們的需求。中高層住宅常采用的結(jié)構(gòu)體系有異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和一般剪力墻結(jié)構(gòu),通過對(duì)中高層住宅的3種常用結(jié)構(gòu)體系的論述,對(duì)其進(jìn)行分析比較。
1 異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)
異形柱是指截面形式為L形、T形和十字形,且截面各肢的肢高與肢厚的比值不大于4的柱。當(dāng)樓層較多時(shí),異形柱往往因柱截面、軸壓比、抗側(cè)剛度的影響,難以滿足要求。此時(shí)常用的做法是增大異形柱的肢長,使柱肢高寬比大于4.0,演變?yōu)槎讨袅?,或者與短肢剪力墻一起使用,使結(jié)構(gòu)變?yōu)楫愋沃蚣艚Y(jié)構(gòu)。異形柱結(jié)構(gòu)的一個(gè)獨(dú)立單元內(nèi),結(jié)構(gòu)的平面形狀宜簡單、規(guī)則、對(duì)稱,減少偏心,剛度和承載力分布均勻。異形柱結(jié)構(gòu)的框架縱、橫柱網(wǎng)軸線宜分別對(duì)齊拉通;異形柱截面肢厚中心線宜與框架梁及剪力墻中心線對(duì)齊。對(duì)異形柱結(jié)構(gòu)中處于受力復(fù)雜、不利部位的異形柱宜采用一般框架柱,改善結(jié)構(gòu)的整體手里性能。
異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻間距不宜太大,當(dāng)剪力墻之間的開洞較大時(shí),剪力墻的間距宜適當(dāng)減小。結(jié)構(gòu)豎向布置時(shí)要求立面及剖面規(guī)則、均勻,避免過大的外挑和內(nèi)收;結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度沿豎向宜均勻變化,避免抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力沿豎向的突變,豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)度不宜在同一樓層變化;異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系的剪力墻應(yīng)上下對(duì)齊連續(xù)貫通房屋全高。試驗(yàn)研究及理論分析表明:異形柱的雙向偏壓正截面承載力隨荷載作用方向不同而有較大的差異。在T形、L形和+形3種異形柱中L形柱差異最為顯著。
2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)
短肢剪力墻屬于剪力墻結(jié)構(gòu),根據(jù)JGJ3―2002《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,短肢剪力墻是指墻肢截面高度和厚度之比為5~8的剪力墻。高層住宅不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu),在樓梯、電梯間等位置處設(shè)置筒體或一般
剪力墻,與部分的豎向構(gòu)件,在間隔墻交接處布置適量的短肢剪力墻共同抵抗水平力。短肢剪力墻形式為L形和T形,也有少量的十字形、Z字形、一字形。各墻肢間布置框架梁或連梁把短肢剪力墻和核心筒連成一個(gè)整體。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的布置時(shí)要求:
① 內(nèi)外剪力墻應(yīng)盡量拉通,對(duì)直,平面布置上宜周邊布置均勻,增大房屋的剛度,從而減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期;要求每片剪力墻的抗側(cè)剛度相差不大,避免出現(xiàn)剛度特大的剪力墻造成受力過于集中;對(duì)稱布置有利于使結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心重合,可以減少建筑物受到的扭矩;縱橫向剪力墻宜合并布置成T形、L形、)形、+形,以使縱墻可以作為橫墻的翼緣,橫墻可以作為縱墻的翼緣,提高其承載力和剛度。短肢剪力墻宜布置在房間分隔墻的交點(diǎn)處且豎向荷載較大處,短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣,滿足豎向荷載和抗側(cè)力的需要。
②在豎向布置上剪力墻應(yīng)連續(xù),剪力墻的洞口宜上下對(duì)齊,成列布置,使剪力墻形成明確的墻肢和連梁,成列開洞的抗震墻傳力途徑合理,受力明確。不宜采用錯(cuò)洞墻。
③在外凸部分、平面外邊緣和角點(diǎn)處,應(yīng)力集中的部位,設(shè)置短肢剪力墻時(shí)要滿足平面剛性和抗扭的要求,這些部位都是整個(gè)結(jié)構(gòu)體系抗震比較薄弱的部位,當(dāng)存在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí),這些部位的墻肢容易先開裂,因此在這些部位應(yīng)加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施,例如采取減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率等方法。
④剪力墻的門窗洞口宜規(guī)則,均勻布置,上下對(duì)齊,形成明確的墻肢和連梁,應(yīng)避免各墻肢間剛度相差懸殊。
⑤一字形短肢剪力墻延性及平面外穩(wěn)定性十分不利,因此不宣布置單側(cè)樓面梁與之平面外垂直或者斜交。同時(shí)剪力墻的布置并不是越多越好,因?yàn)椴贾眠^
多的剪力墻雖然結(jié)構(gòu)剛度增大,能抵御很大的地震力,但在使用功能上有時(shí)很不方便,且結(jié)構(gòu)自重將明顯增加,造成結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)材料的過多消耗。因此,在短肢剪力墻的布置中,初始?jí)β实倪x取極為重要 以七度抗震設(shè)防地區(qū)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系(墻厚200 mm)墻率的范圍為4.5%~6.0%較合適。結(jié)構(gòu)的剛重比和剪重比均隨著墻厚的增加而增大,這說明增加墻厚可以提高結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。增加結(jié)構(gòu)的墻肢長度也可以提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。
3 一般剪力墻結(jié)構(gòu)
按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,剪力墻是指墻肢截面的高度與厚度之比大于8的剪力墻,而一般剪力墻結(jié)構(gòu)就是指除短肢剪力墻以外的純剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置,避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度不宜過大。剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有延性,高寬比大于2的剪力墻屬于彎曲破壞的延性剪力墻,可以避免脆性的剪切破壞,因此較長的剪力墻宜開設(shè)洞口,將其分成長度較為均勻的聯(lián)肢墻或整體強(qiáng),墻段之間宜采用連梁連接,墻肢截面高度不宜大于8 m。相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)形式,一般剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢高度較大,平面內(nèi)的剛度
和承載力大,而平面外剛度及承載力小,應(yīng)沿梁軸線方向設(shè)置與梁相連的剪力墻,抵抗該墻肢平面外彎矩。一般剪力墻結(jié)構(gòu)的布置原則、計(jì)算方法等與短肢剪力墻的類似。
4 結(jié)語
這3種結(jié)構(gòu)體系運(yùn)用到小高層住宅中各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都滿足規(guī)范要求。3種結(jié)構(gòu)體系中,一般剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度最大,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)次之,異形柱框剪結(jié)構(gòu)的最小。相比較而言,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)的自振周期較短,結(jié)構(gòu)側(cè)移較小,地震災(zāi)害損失的相對(duì)也較少。異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)的自振周期相比其他兩種結(jié)構(gòu)體系偏大,即結(jié)構(gòu)偏柔,也就是說異形柱框剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻數(shù)量相對(duì)較少,這往往導(dǎo)致層間位移角等控制指標(biāo)接近規(guī)范限值,而使結(jié)構(gòu)沒有足夠的安全儲(chǔ)備。同時(shí)當(dāng)住宅層數(shù)較高時(shí),異形柱框剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的異型柱軸壓比往往較大,在設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意異形柱的軸壓比問題。《高層建筑混凝
土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》目前只對(duì)一、二級(jí)地區(qū)剪力墻的軸壓比作出規(guī)定,仍然沒有對(duì)三級(jí)剪力墻結(jié)構(gòu)的軸壓比做出明確規(guī)定。只是在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》7.1.2中規(guī)定了短肢剪力墻在抗震等級(jí)為三級(jí)時(shí)軸壓比不能超過0.7。3種結(jié)構(gòu)體系的最大層間位移角基本都出現(xiàn)在房屋的中間或偏下部位,相比較而言,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系更接近于中間,這說明短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的層間位移分布更加均勻,其整體抗震性能也更加均勻。地震作用在一般剪力墻結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的地震力大于其他兩種結(jié)構(gòu)體系,這是由于其抗側(cè)剛度最大所引起,相比于一般剪力墻結(jié)構(gòu)體系,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系X、Y方向地震力大小更加接近,即兩個(gè)方向上的抗側(cè)剛度剛度相差不多。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在x、Y兩個(gè)方向上地震力及樓層剪力相差較小,而一般剪力墻結(jié)構(gòu)體系和異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系兩方向的最大樓層剪力和最大樓層地震力相差較大,說明短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的樓層地震力和層間剪力的分布更加均勻。在小高層住宅中將一般剪力墻結(jié)構(gòu)與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相比,可以發(fā)現(xiàn)前者的周期和水平位移都較小,但與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相差并不很大。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在X、Y方向上層間位移角、地震力和樓層剪力相差最小,即其整體抗側(cè)剛度更均勻,抗震性能從均勻性上考慮與其他兩種結(jié)構(gòu)體系更優(yōu)越。
參考文獻(xiàn):
[1]GB5001 1―2Ol0,建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
在框架剪力墻結(jié)構(gòu)工程中,混凝土也是其重要的原料,主要使用的是商品混凝土,一般情況下都是泵送運(yùn)輸,在施工時(shí)要保證相關(guān)設(shè)備的數(shù)量質(zhì)量都要達(dá)到一定的要求,除此之外,還要注意以下問題:首先,在用混凝土施工前,一定要對(duì)其進(jìn)行試配,試配的目的是要查看器配合比適合符合相應(yīng)的要求,如果需要添加其他的原料,添加的計(jì)量一定要控制好,以免影響混凝土的性能,管理人員應(yīng)該實(shí)時(shí)對(duì)坍落度進(jìn)行檢查,如果出現(xiàn)異常狀況,要隨時(shí)調(diào)好;其次,在對(duì)大截面梁澆筑的時(shí)候,一定要認(rèn)真仔細(xì),按照相關(guān)步驟進(jìn)行,要一層一層的進(jìn)行澆筑,一層大約澆筑5米,之后再對(duì)其進(jìn)行振搗,要確保嚴(yán)密緊實(shí),流水施工時(shí)要連續(xù)不斷,不能突然停止,如果是梁高,就不可以不用設(shè)置施工縫;最后澆筑的順序不能改變,必須按照相關(guān)步驟一步一步的進(jìn)行,順著建筑物長向后退進(jìn)行澆筑,如果混凝土的等級(jí)相對(duì)來說很高,那么就優(yōu)先進(jìn)行澆筑,比如柱頭等位置,而向梁板的位置,就可以后澆筑,這樣做的主要目的就是避免等級(jí)低的混凝土流入柱子中,對(duì)混凝土整體質(zhì)量產(chǎn)生影響。施工結(jié)束之后,要做的主要工作就是對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)的時(shí)間和方法要根據(jù)建筑工程的具體情況而定,尤其是天氣狀況,一般情況下,如果天氣一直保持良好,3天之后就可以對(duì)其進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)的工作需要又專門人員進(jìn)行,灑水養(yǎng)護(hù)1天之后既可以將梁側(cè)模板進(jìn)行松動(dòng)處理,查看養(yǎng)護(hù)的效果。在養(yǎng)護(hù)的過程中,一定要保證混凝土表面處于長久濕潤的狀態(tài),通常經(jīng)常下這種狀態(tài)要維持7天。
2.大體積混凝土裂縫控制技術(shù)
從上述介紹中,我們知道這個(gè)框架剪力墻結(jié)構(gòu)建筑工程需要設(shè)計(jì)一個(gè)轉(zhuǎn)換層,而且這個(gè)轉(zhuǎn)換層無論是從截面面積還是高度都是非常大的,再加之,這個(gè)建筑工程在6月施工,根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶鞖鉅顩r,溫度已經(jīng)很高,在這樣的高溫條件下,框架剪力墻結(jié)構(gòu)混凝土是非常容易出現(xiàn)裂縫的,為了降級(jí)裂縫出現(xiàn)的概率,可以通過一下幾種方法:首先,優(yōu)化配合比設(shè)計(jì),優(yōu)選原材料,摻加高效減水劑,控制混凝土水泥單方用量在250kg/m3左右,不摻任何微膨脹劑;其次,混凝土的入模溫度嚴(yán)格控制在30℃以下,降低混凝土內(nèi)部實(shí)際最高溫升的速度;再次,科學(xué)合理地組織施工,采用混凝土泵送技術(shù),板和大梁分開澆筑,均采用斜面分層法,墻體和框架柱采用整體分層法,嚴(yán)格控制分層厚度;最后,加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)工作。水平構(gòu)件覆蓋塑料布,豎向構(gòu)件外掛麻袋片,外包塑料布,澆水次數(shù)以保證塑料布內(nèi)有凝結(jié)水為準(zhǔn)。
3.結(jié)語
【關(guān)鍵詞】框架剪力墻結(jié)構(gòu);框架核心筒結(jié)構(gòu);二道防線;剪力調(diào)整;結(jié)構(gòu)底部總剪力
1 框架-剪力墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)二道防線的涵義
抗震結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量將結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)設(shè)計(jì)的高一些,例如可通過設(shè)置多道抗震防線等方式,使結(jié)構(gòu)體系具備最大可能數(shù)量的內(nèi)部、外部贅余度,有意識(shí)地建立起一系列在大震作用下有效分布的屈服區(qū),這樣,結(jié)構(gòu)就能夠吸收并消耗大量的地震能量,不至于倒塌,即使破壞也較易修復(fù)。
對(duì)于純框架結(jié)構(gòu)來說,一般空間較大,自重輕,建筑功能布置起來較靈活,但由于其水平抗側(cè)力構(gòu)件只有框架柱,整體剛度較小,相對(duì)贅余度也較小。在罕遇地震來臨時(shí),一旦框架這道防線遭到破壞,結(jié)構(gòu)將喪失全部承載力而倒塌。所以框架結(jié)構(gòu)通常只用于層數(shù)較低的建筑物。
對(duì)于抗震墻結(jié)構(gòu)來說,墻肢較長,墻體較多,側(cè)向剛度大,空間整體性好,贅余度大,抗震性能較強(qiáng)。但因墻體多而長,所以內(nèi)部空間布置不夠靈活。故一般只適合于開間較小的住宅等居住性建筑。
而框架-抗震墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)則在一定程度上綜合了純框架和純抗震墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),平面布置比較靈活,結(jié)構(gòu)變形亦比較均勻。因此在高層公共建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。
框架-抗震墻結(jié)構(gòu)和框架-核心筒結(jié)構(gòu)采用的是兩重抗側(cè)力體系,在強(qiáng)烈地震襲擊下,由于剪力墻(筒體)的抗側(cè)剛度比較大,可以分擔(dān)大部分的地震力,所以較容易首先開裂或者破壞,作為第一道防線。這第一道防線遭到屈服破壞后,框架部分作為第二道防線立刻承擔(dān)起抵擋住后續(xù)的地震動(dòng)沖擊的能力,保證建筑物最低限度的安全,免于倒塌。
2 關(guān)于框架剪力墻中框架剪力調(diào)整的問題
大震作用下,框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻破壞后,引起塑性內(nèi)力重分布,框架將承受第一道防線剛度退化之后轉(zhuǎn)移出來的內(nèi)力,故此時(shí)框架承受的剪力會(huì)比多遇地震下只按彈性分析設(shè)計(jì)出來的內(nèi)力增大,因而框架必須具備足夠的強(qiáng)度和剛度才能承擔(dān)起第二道防線的任務(wù),這就需要對(duì)框架結(jié)構(gòu)承擔(dān)的剪力予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以提高框架的設(shè)計(jì)內(nèi)力,從而實(shí)現(xiàn)它第二道防線的功能。
當(dāng)然,如果各層框架柱的地震總剪力均大于其結(jié)構(gòu)底層總剪力(包括剪力墻和框架柱)的20%,一般認(rèn)為此種情況的框架能夠勝任作為第二道防線的任務(wù),不需要調(diào)整內(nèi)力。
但如果不滿足此條件,則需要對(duì)框架柱的總剪力Vf進(jìn)行調(diào)整,以保證框架能夠承擔(dān)起由墻轉(zhuǎn)移出來的地震作用,發(fā)揮第二道防線的功能。此種情況下的框架柱總剪力Vf按下式調(diào)整:
Vf≥min(0.2VO,1.5Vf,max) (公式1)
即調(diào)整后的各層框架總剪力Vf取0.2 VO和1.5 Vf,max二者的較小值。
式中:VO――對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)構(gòu)底層總剪力(若框架柱數(shù)量從下至上分段按規(guī)律變化,則應(yīng)取每段的對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的結(jié)構(gòu)底層總剪力)。
Vf,max――對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值(若框架柱數(shù)量從下至上分段按規(guī)律變化,則可取每段中的對(duì)應(yīng)于地震作用標(biāo)準(zhǔn)值且未經(jīng)調(diào)整的各層框架承擔(dān)的地震總剪力中的最大值)。
框架總剪力調(diào)整后,應(yīng)按相應(yīng)比例調(diào)整每根柱及與之相連的框架梁的剪力及端部彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(框架柱的軸力可不予調(diào)整)。
當(dāng)然,對(duì)于僅設(shè)置少量框架柱的剪力墻結(jié)構(gòu)(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%),此時(shí)的框架部分可以不考慮二道防線的作用,無須進(jìn)行剪力調(diào)整。
3 關(guān)于框架-核心筒結(jié)構(gòu)中框架剪力調(diào)整的問題
框架-核心筒結(jié)構(gòu)作為框架-剪力墻的一種獨(dú)特形式(筒體剛度大,布置在平面中央,框架剛度相對(duì)小,布置在結(jié)構(gòu)的),在框架剪力調(diào)整方面有著相應(yīng)的要求。
如果各層框架承擔(dān)的地震剪力不小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的20%,則可以認(rèn)為此種情況下框架能夠勝任作為第二道防線的任務(wù),框架地震剪力可不調(diào)整,這點(diǎn)和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)是一樣的。
但如果不滿足這個(gè)條件,則應(yīng)符合下列規(guī)定
3.1 外框架部分分配的樓層地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值的最大值不宜小于結(jié)構(gòu)底部總地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值的10%。
這是因?yàn)橥饪蚣芴幵冢话憧箯潉偠容^大,所以較容易承擔(dān)很大部分的傾覆彎矩,但如果它的抗剪能力很差,那么核心筒即使在地震作用下破壞了,外框架所分擔(dān)的地震剪力依然很難大幅度提高,從而起不到二道防線的作用,可能引起建筑物的倒塌。
3.2 如果外框架部分分配的樓層地震剪力不能滿足第1條,則各層框架部分承擔(dān)的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)增大到結(jié)構(gòu)底部總剪力標(biāo)準(zhǔn)值的15%;同時(shí)各層核心筒墻體的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值宜乘以增大系數(shù)1.1(但可不大于結(jié)構(gòu)底部總剪力標(biāo)準(zhǔn)值),同時(shí)墻體的抗震構(gòu)造措施還應(yīng)相對(duì)提高。
正如前所述,這種情況下的外框架抗剪能力很弱,幾乎起不到二道防線的作用,必須將核心筒和外框架同時(shí)加強(qiáng),才有可能保證建筑結(jié)構(gòu)的安全。
3.3 如果框架部分分配的地震剪力標(biāo)準(zhǔn)值小于結(jié)構(gòu)底部總剪力標(biāo)準(zhǔn)值的20%,但其最大值已滿足第1條,可按框架剪力墻中的公式1進(jìn)行剪力調(diào)整。
此種情況下的外框架,剛度和剪力都不是太小,經(jīng)剪力調(diào)整后可以起到第二道防線的作用。
和框架剪力墻一樣,框筒結(jié)構(gòu)在框架總剪力調(diào)整后,亦應(yīng)按相應(yīng)比例調(diào)整每根柱及與之相連的框架梁的剪力及端部彎矩。
4 結(jié)語
實(shí)際工程中,應(yīng)認(rèn)真分析,與其他專業(yè)協(xié)同合作,盡量合理地布置框架和剪力墻,切忌不顧概念設(shè)計(jì)隨意布置,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。例如實(shí)際工程中,有的設(shè)計(jì)人發(fā)現(xiàn)框架部分按規(guī)范規(guī)定經(jīng)過剪力調(diào)整后,梁、柱的內(nèi)力增大太多,導(dǎo)致嚴(yán)重超筋。這時(shí)本應(yīng)該認(rèn)真分析,適當(dāng)調(diào)整結(jié)構(gòu)方案使之合理化,但他卻利用軟件的一個(gè)手動(dòng)操作,輸入一個(gè)較小的剪力調(diào)整系數(shù),這樣表面上看起來剪力也調(diào)整了,又不超筋,便自認(rèn)為結(jié)果挺理想,但實(shí)際根本達(dá)不到規(guī)范要求。大震作用下第二道防線發(fā)揮不了其應(yīng)有的作用,結(jié)構(gòu)的安全度無法保證。
所以應(yīng)該以充足的理論依據(jù)做指導(dǎo),加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)的應(yīng)用,深入透徹地學(xué)習(xí)規(guī)范條文,真正理解框架-剪力墻和框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系二道防線的意義,在面對(duì)實(shí)際工程時(shí),才能夠理清設(shè)計(jì)思路,真正做到具體問題具體分析,并合理解決。
參考文獻(xiàn):
[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范GB50011-2010
關(guān)鍵詞:建筑施工;框架剪力墻結(jié)構(gòu);施工技術(shù)
前言
框架剪力κ歉卟憬ㄖ中重要的施工技術(shù),由于其結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬,滿足高層建筑方面的需求,因此得到了大范圍的推廣使用。與一般的建筑結(jié)構(gòu)相比,框架剪力墻結(jié)構(gòu)不僅更具成本優(yōu)勢,還可提升工程的穩(wěn)定性,因此,此種結(jié)構(gòu)具有比較廣闊的應(yīng)用前景。結(jié)合具體的應(yīng)用效果來講,此種結(jié)構(gòu)在施工過程中需要重點(diǎn)關(guān)注剪力墻的受力特性、剛度特性、布置、選型等,因而,施工過程中需要實(shí)現(xiàn)技術(shù)的有效把握,以保證施工質(zhì)量,使剪力墻的優(yōu)勢能夠發(fā)揮出來。
1框架剪力墻結(jié)構(gòu)
框架剪力墻結(jié)構(gòu)(下文簡稱框剪結(jié)構(gòu))的基礎(chǔ)是框架結(jié)構(gòu),但是,相比起框架結(jié)構(gòu),框剪結(jié)構(gòu)的承重體系得到了優(yōu)化。 建筑中的框架剪力墻結(jié)構(gòu)是剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)二者的結(jié)合體,因此該結(jié)構(gòu)具備剪力墻結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)的雙重優(yōu)點(diǎn)。除此之外,其還具備很好的靈活性和抗剪性。如果從組成結(jié)構(gòu)的材料進(jìn)行分析,鋼筋和混凝土等材料是構(gòu)成框架剪力墻的主要材料,因此在承受力方面有很大優(yōu)勢,與此同時(shí),這種結(jié)構(gòu)還有很好的水平控制能力,可以為建筑施工提供更多的方便。一般而言,框架結(jié)構(gòu)通常由柱和梁構(gòu)成,能夠起到為建筑分擔(dān)荷載的重要作用,同時(shí),該結(jié)構(gòu)還具有分隔功能和圍護(hù)功能。結(jié)合應(yīng)用實(shí)踐來講,此種結(jié)構(gòu)在布置上更具靈活性,且更為高效。但是,該結(jié)構(gòu)也存在自身的局限性,即節(jié)點(diǎn)應(yīng)力集中降低了側(cè)向剛度,限制了此項(xiàng)結(jié)構(gòu)在高層建筑項(xiàng)目中的應(yīng)用??紤]到未來的發(fā)展中,高層建筑將成為主流,有必要改良框架結(jié)構(gòu),消除其局限性。剪力墻結(jié)構(gòu)具有較好的荷載承受能力,應(yīng)用在建筑工程中,優(yōu)勢在于能夠使空間更開闊、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。但其缺陷也非常明顯,其中包括缺乏靈活性、很難拆除、自由布置無法實(shí)現(xiàn)??蚣艚Y(jié)構(gòu)是上述二者的結(jié)合,融合了二者的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ),所以,此種結(jié)構(gòu)不僅承載性能優(yōu)越,還具有一定的靈活性,并且,施工也比較簡便。正是因?yàn)榭蚣艚Y(jié)構(gòu)具有這些典型特點(diǎn)和明顯優(yōu)勢,其才得以在當(dāng)前的建筑施工中廣泛應(yīng)用。
2建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)分析
2.1鋼筋施工環(huán)節(jié)
在該項(xiàng)工程施工中使用了大量的鋼筋,鋼筋連接時(shí),根據(jù)施工技術(shù)要求,需采用綁扎方式。 進(jìn)行箍筋框固定操作時(shí),應(yīng)該利用定型模具來避免鋼筋的移動(dòng)。在完成了固定操作之后,需要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行審核,以此來確保鋼筋不會(huì)出現(xiàn)位移問題。除此之外,對(duì)鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊接時(shí),尤其是大結(jié)構(gòu)的鋼筋,應(yīng)該使用電渣壓力焊進(jìn)行焊接,使用綁扎搭接接頭進(jìn)行小直徑鋼筋的焊接,無論使用哪個(gè)搭接環(huán)節(jié),都要設(shè)置好各自之間的距離,避免焊接到箍筋比較密集的區(qū)域。與此同時(shí),設(shè)置梁柱節(jié)點(diǎn)時(shí)注意位置和順序,確保這方面施工的科學(xué)性,為了順利的進(jìn)行施工,技術(shù)人員應(yīng)該先測繪出施工圖紙,然后結(jié)合實(shí)際情況,選擇合適的鋼筋規(guī)格,焊接到正確的位置。另外,施工中需尤其注意鋼筋間距的合理性,若間距過大,必然會(huì)對(duì)后續(xù)環(huán)節(jié)的施工產(chǎn)生影響。
2.2混凝土施工環(huán)節(jié)
框架剪力墻的施工質(zhì)量非常重要,如果在混凝土施工方面得不到保障,間接的會(huì)影響框架剪力墻的施工效果。除此之外,如果混凝土技術(shù)達(dá)不到技術(shù)要求,還會(huì)影響建筑的安全性和穩(wěn)定性,建筑的使用壽命也得不到保障。先要保證施工現(xiàn)場混凝土的質(zhì)量,通常管理人員會(huì)從混凝土的采購進(jìn)行監(jiān)督和管理?;炷猎诮ㄖこ讨械氖褂昧糠浅4螅涫欠浅V饕牟牧?,因此在進(jìn)行混凝土的采購時(shí),要派遣業(yè)務(wù)骨干進(jìn)行采購,其兼具豐富的采購經(jīng)驗(yàn),而且有很強(qiáng)的責(zé)任心。通常來講,建筑工程施工中砼工程一般實(shí)行的都是一次澆筑。進(jìn)行混凝土澆筑是關(guān)鍵環(huán)節(jié),澆筑前要把結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)、垃圾、以及油污清理干凈,避免影響澆筑的質(zhì)量,在澆筑過程中,嚴(yán)格按照澆筑流程進(jìn)行操作,隨時(shí)對(duì)澆筑的混凝土進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)水灰比例不合格后,要立即停止?jié)仓苊馐┕ず髣偠葟?qiáng)度不夠等問題。接頭施工時(shí),粗骨料需自由下落,在這個(gè)過程中,極易發(fā)生彈跳。彈跳會(huì)影響施工質(zhì)量,所以,施工中應(yīng)盡量避免此項(xiàng)問題。具體施工中,可采取澆筑水泥砂漿的方式達(dá)到目的,但要注意控制好澆筑厚度和砂漿標(biāo)準(zhǔn),通常來講砂漿澆筑厚度最好不要超過0.2米,標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與砼的等級(jí)保持一致。澆筑完混凝土后,其需要一段時(shí)間進(jìn)行干涸硬化。這個(gè)過程也是內(nèi)部結(jié)構(gòu)散熱的過程,熱度逐漸散去后,混凝土也開始逐漸收縮,而自身的強(qiáng)度也開始增大。在完成這方面的施工后,應(yīng)該按照要求進(jìn)行混凝土的保養(yǎng)。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的時(shí)候,結(jié)合當(dāng)天的早晚溫度差異,做好混凝土的保溫工作,可以使用經(jīng)過濕潤的草簾,或者是蘆席覆蓋到混凝土壁上,有效降低混凝土內(nèi)部和表面的溫差,將其控制在合理范圍內(nèi),避免出現(xiàn)混凝土裂縫和變形問題。
2.3模板施工環(huán)節(jié)
在支模之前,首先要設(shè)計(jì)并加工模板,認(rèn)真檢查模板的剛度與強(qiáng)度,測量模板的規(guī)格尺寸,通過進(jìn)行現(xiàn)場預(yù)拼模板來校對(duì)模板表面的平整度和相鄰板而的高低差,模板的拼縫必須嚴(yán)密。進(jìn)行模板的施工時(shí),操作人員要掌握內(nèi)外模板的長度差別,做好區(qū)分差別的工作,一般情況下外側(cè)模板的長度要比內(nèi)側(cè)模板的長度大,在施工過程中還應(yīng)該注意,安裝模板時(shí)要最大限度的靠近墻體,在這個(gè)過程中,還要確保墻體不會(huì)受到損傷,因此要在墻體和模板之間填充一些海綿。樓板澆筑時(shí),為了避免內(nèi)側(cè)模板因澆筑施工出現(xiàn)移位,施工中應(yīng)注意做好短鋼筋頭的合理設(shè)計(jì)。為避免出現(xiàn)漏漿,施工過程中應(yīng)盡量使樓板嚴(yán)密接觸模板,避免產(chǎn)生空隙。如果施工過程中發(fā)現(xiàn)有空隙存在,必須立即采取封堵措施,可用材料包括水泥砂漿等。墻模吊裝進(jìn)行時(shí),應(yīng)注意采取預(yù)防措施,避免模板在吊裝時(shí)與鋼筋發(fā)生碰撞。
2.4裂縫控制技術(shù)
為了避免工程質(zhì)量被裂縫影響,施工過程中,應(yīng)注意對(duì)裂縫進(jìn)行控制。在施工過程中,必須加強(qiáng)對(duì)砼料配置的重視,確保各項(xiàng)材料的比例合理,砼料性能與工程質(zhì)量要求相符。除此之外,配置過程中,還要注意篩選原料,使用優(yōu)質(zhì)配料,必要時(shí)可添加適量減水劑?;炷翝仓侥>咧械臏囟纫刂坪?,如果溫度過高或過低,影響后期的硬化凝固問題,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部溫度和外表面溫度差較大,從而出現(xiàn)裂縫問題。其次要優(yōu)化各個(gè)材料的配比,添加材料是為了提高混凝土的強(qiáng)度,摻和料和水泥都有含硫量低,含堿量低的特點(diǎn)。進(jìn)行骨料的摻和攪拌時(shí),不需要大量的水,是非常好的摻和劑。在混凝土中摻入一定量的粉煤灰之后,混凝土整體的抗?jié)B性能、耐久性能都有很大的提高。在拆模之前要經(jīng)常給混凝土灑水,保證做好養(yǎng)護(hù)工作,確保水分能夠進(jìn)入混凝土內(nèi)部,然后再覆蓋塑料膜。有時(shí)混凝土的表面會(huì)出現(xiàn)砂帶、氣泡和孔眼等跡象,針對(duì)這種現(xiàn)象,要在拆除模板之后立即清除掉松動(dòng)的沙子和浮漿并修補(bǔ)混凝土的缺陷部位,方能保證混凝土的質(zhì)量,避免因?yàn)闇囟茸兓霈F(xiàn)裂縫。
3、結(jié)語
總體而言,隨著框架剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑施工中的廣泛應(yīng)用,框架剪力墻結(jié)構(gòu)在施工過程中的技術(shù)要求很高,在未來的發(fā)展中,其必將為建筑質(zhì)量的提高做出更大貢獻(xiàn)。此種結(jié)構(gòu)在施工過程中,不僅需要根據(jù)工程實(shí)況做好施工安排,在具體施工中,也要注意將細(xì)節(jié)問題處理好。
參考文獻(xiàn):
[1]楊嗣信.對(duì)混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)裝配化施工的若干建議[J].建筑技術(shù)開發(fā).2015,
關(guān)鍵詞:邊框框架;板柱剪力墻結(jié)構(gòu)
中圖分類號(hào):TU323文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
1 工程背景
本項(xiàng)目地下1層,地上5層,屋頂結(jié)構(gòu)標(biāo)高為17.500 m??拐鹪O(shè)防烈度為8度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20 g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,場地類別為Ⅲ類,場地卓越周期為0.45 s。本結(jié)構(gòu)體系地下為框架剪力墻體系,基礎(chǔ)采用梁筏式整體基礎(chǔ),并采用天然地基。地上結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土帶邊框的板柱-剪力墻。工程實(shí)景照片如圖1所示,每個(gè)建筑具有典型體塊組合而成,典型體塊模型三維簡圖如圖2所示。平面布置簡圖如圖3所示。
2 分析模型
模型基本跨度如圖3所示為7.2、8.4 m,最大為10.8 m,樓蓋厚度為300 mm,不設(shè)柱帽,中央框架柱尺寸為600 mm×600 mm,邊榀框架柱尺寸為300 mm@600 mm及600 mm@600 mm,邊榀框架梁為300 mm@700 mm,剪力墻厚度為200 mm?;炷翉?qiáng)度等級(jí):樓蓋及框架梁為C30;框架柱及剪力墻為C40。
分析模型采用四種工況:A.邊榀為密柱式框架;B.邊榀為非密柱式框架;C.邊榀為密柱無框架梁;D.邊榀為非密柱式無框架梁。分析軟件采用通用有限元軟件SAP2000,無梁樓蓋及剪力墻采用殼單元模擬,框架梁柱采用線單元模擬。對(duì)上述四種模型進(jìn)行反應(yīng)譜分析。
3 計(jì)算結(jié)果
3.1 結(jié)構(gòu)模態(tài)分析
A~D工況的結(jié)構(gòu)模態(tài)如表1所示。
由表1可知,邊榀不設(shè)邊梁較之設(shè)邊梁第一周期的增長幅度為11%~18%,邊框柱約密,增長幅度越大,說明邊框梁對(duì)整體結(jié)構(gòu)水平剛度有較大貢獻(xiàn)。
3.2 基底剪力分析
在設(shè)計(jì)反應(yīng)譜下的各工況基底剪力比較如圖4所示,工況A的基底剪力最大,工況D的基底剪力最小。當(dāng)周邊設(shè)置邊框梁且布置密柱時(shí),雙方向水平剛度接近,基底剪力只相差約8%。由于邊框梁的存在,相同框架柱布置時(shí),X向基底剪力提高13%~21%,說明對(duì)結(jié)構(gòu)整體水平剛度有較大幅度增強(qiáng)。Y向由于剪力墻較多,邊框的影響較小。
3.3 層間位移分析
各工況設(shè)計(jì)反應(yīng)譜下的最大層間位移響應(yīng)如圖5、圖6所示。
由圖5可知,相同框架柱情況下,帶邊框梁工況的X向?qū)娱g位移均小于不設(shè)邊框梁情況,隨樓層層數(shù)的增加層間位移的增幅越大。由圖6可知,由于Y向的剪力墻剛度較大,邊框剛度貢獻(xiàn)不明顯,各工況的層間位移基本接近。
3.4 邊框承擔(dān)的基底及樓層剪力分析
板柱結(jié)構(gòu)不僅抗側(cè)剛度小,其板柱連接自身的抗震性能亦較差,導(dǎo)致板柱結(jié)構(gòu)抗震性能較弱。在GB 50011-20115建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范6中規(guī)定,房屋周邊和樓、電梯洞口周邊應(yīng)采用有梁框架,并且抗震墻按承擔(dān)100%地震作用進(jìn)行設(shè)計(jì),在新版的GB50011-20105建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范6中對(duì)板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)的要求適當(dāng)放松。
各工況的邊框框架柱承擔(dān)的水平地震剪力及比例情況如表2~表9所示。
從表2~表9可以看出,X向剪力墻剛度較弱,邊框承擔(dān)的地震剪力比例較大,尤其是工況A,邊框承擔(dān)的基底剪力達(dá)到38%,可以大大分擔(dān)剪力墻承擔(dān)的地震剪力。按照GB 50011-20105建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范6規(guī)定,超過12 m的板柱剪力墻結(jié)構(gòu),抗震墻應(yīng)承擔(dān)100%的地震水平剪力,按此原則進(jìn)行設(shè)計(jì)可大大提高結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。
3.5 邊框?qū)χ亓奢d的影響分析
板柱結(jié)構(gòu)的重力荷載分析有等代框架法和有限元法,應(yīng)用有限元法對(duì)重力荷載引起的豎向變形及應(yīng)力分布進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),邊框框架剛度對(duì)局部應(yīng)力重分布有一定影響。以工況A和工況B的恒荷載分析為例,樓蓋應(yīng)力云圖如圖7、圖8所示。彈性計(jì)算結(jié)果顯示,工況A最大拉應(yīng)力為4.88N/mm2,最大壓應(yīng)力7.45N/mm2;工況B最大拉應(yīng)力為2.60 N/mm2,最大壓應(yīng)力7.55 N/mm2。二者最大壓應(yīng)力接近,但工況A的最大拉應(yīng)力已超過混凝土抗拉強(qiáng)度,在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮邊框梁引起的局部應(yīng)力變化。
4 結(jié) 論
1)板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)體系雖屬抗震性能較差的結(jié)構(gòu)體系,但通過合理的布置邊框框架,適當(dāng)提高邊框框架側(cè)向剛度,可以有效的提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能。
2)適當(dāng)增強(qiáng)邊框框架剛度可有效減小結(jié)構(gòu)樓層位移及轉(zhuǎn)角。
3)邊框框架剛度提高后,雖然基底剪力會(huì)有所增大,但框架部分承擔(dān)的剪力也將增加,當(dāng)抗震墻按承擔(dān)100%地震作用設(shè)計(jì)時(shí),可大大加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的安全儲(chǔ)備。
4)邊框框架對(duì)重力荷載的分布有一定影響,邊框附近的樓蓋拉應(yīng)力有所提高,設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)引起重視,進(jìn)行配筋加強(qiáng),限制樓板開裂。
參考文獻(xiàn)
[1]劉文,姚謙峰.重力荷載對(duì)板柱連接抗震性能影響的分析[J].工業(yè)建筑, 2009,39(5): 33-38.
[2]董欣,吳強(qiáng).板柱-剪力墻結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析[J].世界地震工程, 2007,23: 130-133.
[3]吳強(qiáng),程文.邊梁對(duì)板柱結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度影響的研究[J]建筑結(jié)構(gòu), 2006,36: 34-36.
摘要:對(duì)唐山市玉田縣某中學(xué)宿舍樓采用薄鋼板剪力墻加固法進(jìn)行加固改造,運(yùn)用PKPM軟件和SAP2000有限元軟件對(duì)加固前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)分析,分析結(jié)果表明加固改造后結(jié)構(gòu)的抗震性能有大幅度提高,可以滿足規(guī)范的要求,采用薄鋼板剪力墻加固既有結(jié)構(gòu)具有良好的減震效果和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,具有很好的可應(yīng)用性,在建筑抗震加固領(lǐng)域?qū)?huì)有更長遠(yuǎn)的發(fā)展。
0 引 言
由于自然災(zāi)害、長期疲勞等使建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中可能發(fā)生損傷,導(dǎo)致建筑不能達(dá)到正常安全使用的要求,嚴(yán)重時(shí)還可能使結(jié)構(gòu)發(fā)生整體性破壞,造成人身、經(jīng)濟(jì)損失。因此,有必要對(duì)某些超過設(shè)計(jì)使用年限、改變使用功能或有安全隱患的已有建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震鑒定加固。薄鋼板剪力墻加固法的主要特點(diǎn)[1]是施工工藝簡單,現(xiàn)場濕作業(yè)少,施工過程中對(duì)生活和生產(chǎn)影響小,加固后對(duì)原結(jié)構(gòu)外貌、凈空、使用功能無明顯改變,就地取材容易,加固成本低,易于大范圍推廣,加固后墻體可以作為剪力墻,能夠提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度從而提高抗震能力,使得原有建筑達(dá)到國家抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。
1 工程概況
本工程是2002年設(shè)計(jì)并施工的一棟四層框架結(jié)構(gòu)中學(xué)宿舍樓,位于河北省唐山市玉田縣,建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量、剛度分布基本均勻規(guī)則,層數(shù)為4,跨數(shù)為6×2,層高均為3.0m??拐鹪O(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度0.15g,抗震等級(jí)為三級(jí),Ⅱ類場地,設(shè)計(jì)地震分組為第一組,場地特征周期為0.35s。汶川地震后我國頒布了新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,將中小學(xué)校、幼兒園、醫(yī)院等建筑的設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由丙類提升為乙類重點(diǎn)設(shè)防,唐山地區(qū)考慮本地的實(shí)際情況,根據(jù)地方標(biāo)準(zhǔn)將上述建筑的抗震設(shè)防烈度提高一度考慮,因此就要對(duì)本工程進(jìn)行抗震能力評(píng)估,經(jīng)評(píng)估該工程在8度區(qū)多項(xiàng)抗震構(gòu)造措施不能滿足抗震鑒定標(biāo)準(zhǔn)的要求,采用SAP2000有限元軟件對(duì)原工程進(jìn)行非線性時(shí)程分析,本工程最大層間位移角為1/489,大于規(guī)范要求的層間位移角限值1/550,因此結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行抗震加固改造。
2 結(jié)構(gòu)抗震分析及加固方案設(shè)計(jì)
2.1 結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析
根據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際尺寸、材料、荷載等,按照現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)在PKPM軟件中進(jìn)行建模計(jì)算。進(jìn)行SATWE有限元分析,計(jì)算結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)在地震作用下 X方向的最大值層間位移角為1/507大于規(guī)范限值。進(jìn)行結(jié)構(gòu)承載力計(jì)算,發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)一層柱B/2、B/3、B/4、B/5、B/6(共5根)軸壓比分別為0.93、0.87、0.86、0.87、0.93大于規(guī)范規(guī)定的軸壓比限值0.75,一層16根柱、二層21根柱、三層18根柱現(xiàn)有配筋不能滿足設(shè)計(jì)要求,因此,結(jié)構(gòu)需要進(jìn)行加固改造。
2.2加固方案設(shè)計(jì)
貼薄鋼板剪力墻加固將原有建筑由框架結(jié)構(gòu)改變成框架剪力墻結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)的受力性能更加合理,同時(shí)新增加的剪力墻可以承擔(dān)結(jié)構(gòu)的大部分內(nèi)力,增大結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度,有效控制結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移。根據(jù)規(guī)范的要求,剪力墻應(yīng)沿結(jié)構(gòu)全高布置,避免產(chǎn)生剛度突變,盡量布置在結(jié)構(gòu)周邊、樓梯間附近,各剪力墻之間的距離不宜太大,應(yīng)均勻、分散、對(duì)稱布置。本工程采用2mm厚的Q235B薄鋼板沿結(jié)構(gòu)全高貼在A-D軸交1軸、4軸、7軸,A軸交1-2軸、3-5軸、6-7軸,D軸交1-2軸、3-5軸、6-7軸之間的墻體上形成薄鋼板剪力墻加固框架結(jié)構(gòu),鋼板通過魚尾板與周邊框架連接,有洞口的墻體在洞口周邊布置水平、豎向邊緣加固構(gòu)件來減小洞口對(duì)鋼板承載能力的削弱。
由于薄鋼板在水平荷載作用下非常容易發(fā)生屈曲,水平荷載主要以拉力方式傳遞,為了簡化分析,當(dāng)鋼板的長細(xì)比大于1500時(shí),可以把薄鋼板簡化成等間距交叉布置的斜拉帶模型[2],進(jìn)行模擬地震作用有限元分析。根據(jù)以往研究[3]中得出的公式計(jì)算,在本工程中可以將每片加固的薄鋼板簡化成20條傾角為45°交叉布置的斜拉帶,斜拉帶可以由拉桿來進(jìn)行模擬,拉桿的材料屬性與薄鋼板相同,對(duì)每根拉桿桿端釋放彎矩和扭矩來實(shí)現(xiàn)拉桿與周邊框架梁、柱的鉸接。
3 加固效果分析
3.1 模態(tài)分析
加固前后結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析周期和頻率對(duì)比結(jié)果見表1。
從以上對(duì)比中可以看出,貼薄鋼板剪力墻加固后結(jié)構(gòu)的周期減小,頻率增大,結(jié)構(gòu)的剛度有大幅度增加,結(jié)構(gòu)的動(dòng)力能有很大改善。
3.2 非線性時(shí)程分析
采用SAP2000有限元軟件在8度0.2g條件下對(duì)加固前后的結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行常遇地震作用下的非線性動(dòng)力時(shí)程分析,地震波選用唐山波-南北向,加速度峰值為55.49cm/s?,步長取0.01s,持續(xù)時(shí)間15s。由分析結(jié)果可以看到,薄鋼板剪力墻加固后結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度明顯增大,層間位移角得到了很好的控制,降幅在71%到92%之間,最大層間位移角為1/1726,能夠滿足規(guī)范的要求,加固前后結(jié)構(gòu)在地震波作用下的層間位移角對(duì)比見圖1。
圖1 唐山波作用下樓層位移角
4 結(jié) 語
通過對(duì)本工程的加固改造設(shè)計(jì),證明了薄鋼板剪力墻加固技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):施工工藝簡單,施工現(xiàn)場基本無濕作業(yè),造價(jià)低,工期短??梢栽诒3衷ㄖ饷病⑹褂每臻g不變的條件下,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。薄鋼板剪力墻加固技術(shù)的確能取得良好的加固效果和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益,具有很好的可應(yīng)用性,在日后的建筑抗震加固中將會(huì)有廣闊的應(yīng)用空間。
參考文獻(xiàn):
[1] 蔡克栓,林盈成,林志翰.鋼板剪力墻抗震行為與設(shè)計(jì)[J].建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)展,2007,9(5):19-25.
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國期刊全文數(shù)據(jù)庫(CJFD)
級(jí)別:省級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:CSSCI南大期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:CSSCI南大期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫
級(jí)別:部級(jí)期刊
榮譽(yù):中國優(yōu)秀期刊遴選數(shù)據(jù)庫