高层建筑剪力墙结构破坏机理及设计要点分析[精品资料]

高层建筑剪力墙结构破坏机理及设计要点分析 -精品资料 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 最新最全的 学术论文 期刊文献 年终总结 年终报告 工作总结 个人总结 述职报告 实习报告 单位总结 摘要：本文论述了剪力墙结构设计的概念和作用，以及剪力墙的破坏机理，对剪力墙结构的优缺点进行了分析，阐述了剪力墙结构的超长问题，介绍了剪力墙连梁的设计问题。 关键词：剪力墙结构；超长问题；结构设计；连梁设计 TU208.3A 随 着经济的发展和科学技术的进步，在建筑高度不断增长的情况下，剪力墙结构由于其本身的优点克服了高度所带来的问题，因此日益成为结构设计中的主流，但其也存在一定的缺陷。本文在分析了剪力墙优缺点的情况下，阐述了剪力墙设计中存在的一些问题，并提出了一些见解。 剪力墙的基本概念和作用 剪力墙是建筑物结构中承受剪力的墙体。在剪力墙中钢筋混凝土剪力墙应用较为普遍，也有小部分用到了砌体剪力墙。由于剪力墙抗震的特点剪力墙也被称为抗震墙。剪力墙的墙肢强度要远远大于其厚度，其墙体平面内的刚度很大，通常几倍于柱子的 刚度，因此大部分的水平荷载都是由墙体承担的，柱子只承受了小部分。剪力墙大比重承担荷载的特点间接地减弱了柱子的作用，柱子在设计中尺寸就相应减小了。剪力墙同时具有较大的承载力，也可以作为承重墙。 剪力墙主要分为实体墙或者整截面墙、多肢或者双肢剪力墙、整体小开洞墙和壁式框架。下图如剪力墙的分类。这几类剪力墙其墙体中开孔的大小、数量和位置存在的差异，引起其受力特点和内力的分布有所不同，在变形状态方面也存在着区别。高层房屋中大量运用了剪力墙结构的概念，钢筋混凝土墙板因其自身的优点在很大部分上能够来代替框架结 构中的梁柱，不仅能够承担各类荷载，而且还能有效的限制水平荷载的所引起的内力效应。剪力墙结构同时能够承受竖向和水平向的内力。如今大部分的设计工作人员都知道剪力墙设计的概念，但其设计理念却很难完整的应用到实际工程中，很多情况下设计人员想表达的内容无法通过图纸传达给施工人员，究其原因，主要是在处理具体构造方面存在着缺陷。 图 1 剪力墙的分类 （ a）无洞整截面墙；（ b）整体墙；（ c）小开口墙；（ d）双肢墙；（ e）多肢墙；（ f）大开口墙；（ g）壁式框架 剪力墙破坏的机理 剪力墙作 为一个平面构件，主要承受的力有沿其平面作用的水平剪力，在剪力作用下将产生 “ 剪切型变形 ” ，同时承受弯矩和上部结构传递下来的竖向轴力，在弯矩作用下将产生“ 弯曲型变形 ” ，剪力墙最终的受力变形就是这两种变形按一定比例的叠加。当变形超过一定限度时剪力墙将会破坏，根据受力特点和变形的比重不同，剪力墙的破坏形式主要有弯曲破坏、沿水平施工缝滑移破坏以及剪切破坏和钢筋锚固破坏，后两者是属于脆性破坏。掌握剪力墙的破坏机理，对于在设计中有效的增加其抗剪能力，减弱其变形有一定的作用。 剪力墙结构优缺点 在剪力墙 结构中，钢筋混凝土板在取代框架梁结构中梁柱的同时，也接受了承担梁柱上各种荷载的作用。剪力墙的使用提高了结构的承载力，能够有效的抵抗竖向和水平荷载。剪力墙于周边梁、柱同时浇筑整体性好，抵抗刚度大，侧向变形小，对于地震作用抵抗能力较好，同时具有良好的变形性能。这些优点使剪力墙结构越来越多被广泛的应用。剪力墙同时具有隔墙和承重墙的功能，相对而言，更加经济节约。 剪力墙在拥有许多优点的同时也不可避免的有一些缺点，所以要充分认识到剪力墙的缺点，以求在设计中能够做到合理的扬长避短。剪力墙的结构自重较大，自振周 期较短，又加上其本身的特点导致抗侧刚度偏大，使得剪力墙在地震作用下会产生较大的反应，这无形中要加强基础和上部结构的强度，造成了工程造价的提高；由于剪力墙多采用重量偏重的钢筋混凝土，这大大增加了建筑的重量，也同样的增加了对地震的反应；剪力墙本身的强度较大，其墙体内的配筋都采用构造配筋即可满足要求，较低的配筋率导致了结构的延展性能较差；剪力墙的结构特性导致了在墙肢部分承受的轴压较低，使墙肢的强度性能无法完全发挥出来，造成了一定的浪费；剪力墙在受到了楼板跨度的限制下，其间距无法较大，这很大程度上限制了设计的灵活性 ，在大型的有多样性结构形式的公共建筑中，剪力墙的使用仍然带有很大的局限性。在充分认识理解剪力墙缺点的情况下，可以做到更好的规避其缺点，灵活的应用剪力墙结构的优点，为建筑结构带来一定的便利。 剪力墙结构的超长问题 混凝土规范第 8.1.1 条规定钢筋混凝土建筑结构伸缩缝的设置应考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响，现浇式钢筋混凝土剪力墙结构的伸缩缝最大间距为：当在室内或土中时为 40m，露天时为 30m，而现浇框架剪力墙或框架核心筒结构的伸缩缝间距可取 40m50m，但随着如今建筑物的体型和跨度不 断增加，却又要求不设伸缩缝，这显然与规范相矛盾。目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定，也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。笔者认为，今后当剪力墙结构超长时，应该慎重处理为好，过长时应该尽量设置温度伸缩缝，宜较严格遵守规范规定的限值，通过研究大量的工程资料的基础上，总结超长剪力墙结构易出现裂缝的原因有以下几点：（ 1）剪力墙是混凝土结构，具备了混凝土结构的弱点，收缩和徐变都较大，一定程度上也受到温差的影响，由于剪力墙跟柱梁现浇在一起，对楼面、屋面的限制比较大，当结构收缩时，更容易产生变 形，出来裂缝。（ 2）在追逐经济利益的情况下，导致了建筑物的施工质量问题，这增加了裂缝出现的可能性。当私人购买剪力墙结构的住房时，裂缝的出现虽然不会有安全问题，但会影响购买者的情绪，引起不必要的社会反面影响。（ 3）剪力墙结构的收缩变形受到了多种因素的影响，内因是剪力墙结构的建筑物形状复杂，混凝土本身存在的收缩变形大，约束应力积聚也大的缺点；外因是工程施工中由于多种原因的影响，施工工艺和质量往往无法达到要求，因此即使在设计合理的情况下，也难以避免在受约束出现收缩变形时剪力墙结构裂缝的出现。（ 4）在商品混凝土使用 过程中，由于运输的需要往往要加大水泥用量，减少粗骨料的粒径，这些都会引起混凝土收缩变形量的加大，对裂缝的产生有造成了不利的影响。通过充分分析产生裂缝的原因和各个环节中的变化特点，研究采用何种方式和设计可以尽量较少的产生裂缝，这些都需要设计人员孜孜不倦的努力。 针对超长结构应该慎重处理伸缩缝的间距问题，过长时应该尽量设置温度伸缩缝，但可通过采取合理的措施来放宽伸缩缝的间距。规范明确规定当采用有效的构造措施和施工措施可减小温度和混凝土收缩对结构的影响时，可适当放宽伸缩缝的间距，这些措施可包括但不限于下 列方面：（ 1）顶层、底层、山墙和纵墙端开间等受温度变化影响较大的部位提高配筋率。（ 2）顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层。（ 3）每 3040m 间距留出施工后浇带，带宽 8001000mm，钢筋采用搭接接头，后浇带混凝土宜在 45d 后浇筑。（ 4）采用收缩小的水泥、减小水泥用量、在混凝土中加入适宜的外加剂。（ 5）提高每层楼板的构造配筋率或者采用部分预应力结构。 剪力墙的连梁设计 连梁是与剪力墙相连的梁，一般具有跨度小，截面大的特点。下图为连梁示意图。在建筑物中剪力墙传递水平内力的特性使连梁 的内力往往较大。建筑物的连肢墙在内力的作用下，产生的破坏主要有脆性破坏和延性破坏两种。 图 2 连梁示意图 脆性破坏有两种不同的情况，第一种脆性破坏是发生在墙肢的。墙肢的抗剪能力弱，很容易产生剪切破坏，最终导致结构的突然坍塌。设计中应该采取措施避免这种情况的发生。另外一种破坏脆性情况是连梁丧失了对墙肢的约束作用。这是由于连梁在剪力作用下发生破坏，使得连肢强各个墙肢失去作用。延性破坏也有两种情况。第一种情况是墙肢发生弯曲破坏，但连梁不屈服。这种情况由于其变形较小对地震能量的吸收能力较低，因此需 要避免这种情况的出现。第二种情况是连梁和墙肢先后发生屈服。连梁足够的延性能够吸收较多的地震能量并对墙肢有一定的约束能力。 在进行连梁抗震设计时，对于连梁计算结果不满足连梁截面尺寸要求时，根据高规要求可减小连梁截面高度或者采取其他减小连梁刚度的措施。同时在抗震设计剪力墙连梁的弯矩可塑性调幅，但是内力计算时对于已经按照高规的规定降低了刚度的连梁，其弯矩值不宜再调幅，或限制再调幅的范围。 随着建筑高度的不断增加，剪力墙结构在高层建筑中的应用变得广泛，剪力墙结构由于自身优势有效地解决了建 筑高度所带来的问题。文章通过深入分析剪力墙结构受力机理，通过结合剪力墙优缺点，提出了剪力墙设计要点，并提出了一些见解，为同行提供参考借鉴。 参考文献： 1GB200111-2010，建筑抗震设计规范 S 2010 2JGJ3-2010，高层建筑混凝土结构技术规程S 2010 3GB500lO 一 2Ol0 混凝土结构设计规范 S.2010 4王晓莉 .高层剪力墙结构设计分析 J.山西建筑 2010(03)： 118119 5王建敏 .高层建筑剪力墙结构设计要点探讨 J.福建建材 2013(01)： 1115 阅读相关文档 :云南省文山官房钨矿地质特征及勘探分析 土建项目工程造价的全过程控制探究 公路桥梁大直径桩基础的设计 探究高速公路桥梁高墩施工技术的应用 浅议钢结构点支承玻璃幕墙施工技术的应用 探讨玻璃幕墙光污染的危害及防治措施 建筑工程中的深基坑支护施工论述 浅谈井巷工程控制测量 工民建中的防水防渗施工技术 水利工程管理中的常见问题及对策分析 刍议工程造价控制中的工程变更管理 当前生态建 筑设计的发展