探讨我国当代高层建筑的框剪结构设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 探讨我国当代高层建筑的框剪结构 设计 摘要：框架-剪力墙主要由框架 构成自由灵活的使用空间，容易满足不 同建筑功能的要求，同时又有足够的剪 力墙作为抗侧构件，具有较大的刚度， 从而使得框剪结构具有较强的抗震能力， 也大大减少了结构侧移，避免砌体填充 墙在地震时严重破坏和倒塌。因此，本 文针对框架-剪力墙结构在平时设计时 的一些问题总结出来，和大家交流。 中国论文网 /2/view-12909106.htm 关键词：框架-剪力墙结构；连 梁；抗震能力 1 高层建筑发展的特点 近年来，随着我国的建筑用地的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 紧张，高层建筑由于其建筑功能，高层 建筑的层数在不断地增多。另一方面， 层数日渐增多的高层公共建筑为满足不 同用户的需要和适应现代社会高效率、 快节奏的要求，而发展为高层综合大厦。 综合性建筑的发展使平面布置和体型日 益复杂，使结构体系日益多样化，最常 用的结构体系有：框架-筒体结构、框 架-剪力墙结构。特别是框架-剪力墙结 构，也称框剪结构，广泛用于办公和公 共建筑，也大量应用于高层建筑中。 2 剪力墙及连梁的布置 在地震力作用下，联肢墙可发生 下列破坏形式； 21 墙肢由于抗剪能力不够而发 生剪切破坏（脆性破坏） ，这会使剪力 墙很快丧失承载能力，甚至造成结构的 突然倒塌。这是设计时应该绝对避免的。 建筑抗震设计规范 （GB50011- 2001）规定了剪力墙截面的剪压比限值 和抗震等级为一、二级时，墙底部位剪 力设计值的放大系数，就是为了防止墙 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 肢发生剪切破坏。 22 墙肢发生弯曲破坏，此时， 连梁尚未屈服，这种墙肢在破坏时极限 变形很小，它虽然是一种延性破坏，但 吸收地震能量的能力是有限的，设计中 应避免这种情况出现。 23 连梁发生剪切破坏。连梁 发生剪切破坏会使联肢墙各墙肢丧失连 梁的约束作用，在沿墙全高所有连梁均 发生剪切破坏时，联肢墙的各墙肢成为 单片的独立剪力墙，这会使结构的侧向 刚度大大降低，墙肢弯矩增大。但是， 和墙肢发生剪切破坏相比，连梁发生剪 切破坏，结构尚未丧失承载能力，由于 刚度降低，地震力也随之降低，还不会 造成结构的倒塌。 24 连梁先屈服，最后是墙肢 的屈服、当连梁有足够的延性时，它能 通过塑性铰的变形吸收大量的地震能量。 由于产生塑性铰，使结构周期变长，地 震力降低，同时，通过塑性铰仍然继续 传递弯矩和剪力，对墙肢起到一定的约 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 束作用，使联肢墙继续保持足够的刚度 和强度。这是设计中应首先考虑做到的。 25 梁的扭矩问题 （1）梁在空间受力状态下承受 扭矩虽然梁出现扭转裂缝后抗扭刚度大 大降低而使扭矩减小但在正常使用下梁 处于弹性状态所以抗扭刚度本身不予折 减但由于在截面作受扭承载力验算时梁 只考虑了矩形部分板的作用并没有考虑 所以梁承受的扭矩只是总扭矩的一部分 目前大多数建筑的楼面为现浇板因此现 浇楼面梁在设计时扭矩设计值可以折减 折减系数为 0.41.0 在具体设计时应注 意梁的周边无板的梁的抗扭装配式楼盖 或独立梁的扭矩不应折减 （2）在剪力墙数量比较少的情 况下，增加剪力墙数量可以收到明显的 效果，但增加剪力墙，必须布置均匀、 合理，否则，由于剪力墙增加，刚度加 大，地震力增加，剪力墙受力不均匀， 效果反而不好。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 （3）在剪力墙数量不能满足要 求的情况下，加开结构洞，降低连梁高 度，降低结构刚度，使地震力减小；同 时，使各片剪力墙受力均匀，使连梁承 受的剪力相应减小，使剪力墙满足抗震 要求，连梁满足强剪弱弯的要求，从而 达到在强震作用下，连梁先屈服，剪力 墙再屈服的情况。我们知道，刚性高层 建筑有利于抵抗风荷载及小震，而柔性 结构对大震十分有利。理想的设计是在 小震及风荷载作用下处于刚性状态，而 在大震作用下，结构处于柔性状态。因 此，通过调整连梁截面，满足强剪弱弯 的要求，使得连梁在小震时仍处于弹性， 而在大震时出现塑性铰，进而使结构在 大震时进入柔性状态。 （4）在剪力墙布置时，应尽量 通过开结构洞，使结构处于对称状态， 尽量降低由于扭转造成的不利影响。 同时，要注意剪力墙的刚度不宜 突变，高层建筑结构设计受很多因素的 制约，而通过开设结构洞，解决这一问 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 题。 3 框架-剪力墙结构中框架剪力 的调整 在有限元分析程序 SATWE 计算 中采用了楼板平面内刚度无限大的假定， 即认为楼板在自身平面内是不变形的。 但是在框架-剪力墙结构中，作为主要 侧向支承的剪力墙间距很大，实际上楼 板是会变形的，变形的结果将会使框架 部分的水平位移大于剪力墙的水平位移， 相应地，框架实际承受的水平力大于采 用刚性楼板假定的计算结果。更为重要 的是，剪力墙的刚度大，承受了大部分 的水平力，因而在地震作用下，剪力墙 会首先开裂，刚度降低，从而使一部分 地震力向框架转移，框架受到的地震作 用会显著增加。另外，由内力分析可知， 框架-剪力墙结构中的框架，受力情况 不同于纯框架结构中的框架，它下部楼 层的计算剪力很小，到底部接近于零。 显然直接按照计算的剪力进行配筋是不 安全的，必须予于适当的调整，使框架 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 具有足够的抗震能力，使框架成为框架 -剪力墙结构的第二道防线。具体设计 时对于底层大底盘结构应对裙房部分和 上部主体部分分别进行调整；还有结构 沿竖向变化很大，平面不规则的结构在 调整时应加以分析。 4 施工模拟问题 高层建筑的竖向荷载绝大部分是 结构自重，而结构的自重是在施工过程 中分层施加的，因而柱和剪力墙已在施 工过程中逐渐完成了轴向变形，这就有 了模拟施工的计算方法；但是，建筑物 开始使用后，竖向荷载全部加上，长期 作用。由于柱子轴压比大，徐变变形明 显大于剪力墙，所以内力又重新调整， 情况又趋向一次加载的计算结果。所以 在设计时仅对顶部楼层配筋异常的梁用 两种计算结果进行了调整，加大与柱相 连梁端负钢筋，减小与剪力墙相连一侧 负钢筋。 5 结束语 （1）在剪力墙数量比较少，又 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 不能增加剪力墙数量的情况下，通过合 理结构布置，降低地震力，使剪力墙均 匀受力，剪力墙的最大配筋率可下降 50%以 上，满足抗震要求，在剪力墙布置时， 应尽量通过开结构洞调整连梁高度满足 强剪弱弯的要求；