關(guān)于剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題探討

1、<p>　　關(guān)于剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的若干問題探討</p><p>　　摘要:伴隨著高層建筑越來越多，剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)該重視影響結(jié)構(gòu)經(jīng)濟技術(shù)的因素。同時應(yīng)加強結(jié)構(gòu)概念設(shè)計，做好結(jié)構(gòu)的布置、加強結(jié)構(gòu)的分析，尋求合理的結(jié)構(gòu)方案，推廣使用冷軋扭鋼筋在樓面板的設(shè)計中，盡量避免使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)。應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟效益和社會效益。 </p><p>　　關(guān)鍵字：剪力墻；框架剪力墻

2、 ； 結(jié)構(gòu)；設(shè)計 </p><p>　　中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　伴隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，全國各地的高層建筑相繼出現(xiàn)。由于框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系建筑平面具有布置靈活，并且能夠規(guī)劃出較大的空間。同時也符合抗震設(shè)計的延性好、超靜定以及多道防線的要求，可

3、以達到結(jié)構(gòu)具有強度、穩(wěn)定以及剛度等方面的性能。所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計中對框架剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用出現(xiàn)的次數(shù)越來越頻繁。但是在實際的設(shè)計中依然存在很多問題需要解決。 </p><p>　　與多層建筑相比,高層建筑的受力特點: 其一是柱子、墻體的軸向變形及截面剪切變形對結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響;其二是風力或地震的水平荷載作用所產(chǎn)生的內(nèi)力和位移變形常為結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素。 </p><p>　　2剪力墻的數(shù)量確定

4、 </p><p>　　在框架剪力墻的結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度主要由剪力墻的抗側(cè)剛度決定。層間位移和結(jié)構(gòu)的頂點位移隨剪力墻的抗側(cè)剛度的增大而減小，成反比例關(guān)系。所以，為了滿足變形的限制要求，往往就需要較大的抗側(cè)剛度,此時需要的就是足夠多的剪力墻數(shù)與剪力墻截面大小的平衡。但是,在特殊條件下譬如在地震荷載作用下,側(cè)向位移與剪力墻側(cè)向剛度并不成反比關(guān)系。他的原因就是剪力墻抗側(cè)剛度的增大會減小結(jié)構(gòu)的自振周期,使得地震作用加

5、大。綜上所述我們可以得出結(jié)論即過多的確定剪力墻的數(shù)量是不經(jīng)濟的。 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計的初步階段，通常就會面臨著怎樣經(jīng)濟、合理的確定剪力墻的數(shù)量，讓他可以滿足位移同時減少大量重復(fù)工作的問題，當然了也要盡可能滿足建筑的使用功能。 </p><p>　　3框架剪力墻結(jié)構(gòu)的非線性反應(yīng)的分析 </p><p>　　鋼筋混凝土的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，在相當劇烈強烈地震作

6、用下能有效地通過反復(fù)的非彈性變形耗散地震能量,并且是一種較好的抗震結(jié)構(gòu)體系。但是，就目前而言的抗震設(shè)計規(guī)范尚有它自己的不足之處,很多按規(guī)范設(shè)計的鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)房屋,仍然遭到了不同程度的甚至是達到失效的嚴重非結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)破壞。所以，鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的非線性分析受到了應(yīng)有的重視,國內(nèi)外學者也為此做出了大量的相關(guān)研究。 </p><p>　　由于非線性動力性能相當?shù)膹?fù)雜是在鋼筋混凝土構(gòu)件的動力荷載作用下

7、的,使得傳統(tǒng)的平面非線性分析無法反映空間結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的協(xié)同作用。曾經(jīng)美日兩國合作研究,通過一個足尺7層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的偽動力試驗同振動臺模型試驗,揭示了這種結(jié)構(gòu)在非彈性范圍的反應(yīng),就是以墻的轉(zhuǎn)動和墻體周圍框架約束墻轉(zhuǎn)動的三維機制為主。同時考慮框架剪力墻結(jié)構(gòu)的這種空間效應(yīng),當前許多研究者從簡單實用同時又具有合理精度的角度出發(fā),提出了擬三維分析模型和完全的三維分析模型。高層鋼筋混凝土框架剪力墻三維非線性地震反應(yīng)分析的計算工作量非常的

8、大,目前的分析模型如要用于實際有一定的困難。于此同時三維非線性反應(yīng)分析變軸力和中柱的雙軸彎曲影響問題是非常復(fù)雜的,目前雖然已經(jīng)提出了若干模型,但依然有待發(fā)展和驗證。目前最為理想的多豎線單元墻模型，用基于自平衡力的結(jié)構(gòu)非線性動力反應(yīng)分析方法來進行框架剪力墻的擬三維非線性地震反應(yīng)分析。 </p><p>　　3、當前剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中出現(xiàn)的問題 </p><p>　　因剪力墻和框架剪

9、力墻的結(jié)構(gòu)體系具有整體性良好，剛度大以及側(cè)向變形小、抗震性能好、抗風等的特性。這樣可以更加容易滿足高層結(jié)構(gòu)中國家規(guī)范限定值的要求。所以一般的高層中使用這種結(jié)構(gòu)體系的較為廣泛。所以正因為這樣，設(shè)計施工中也易讓人們對這種結(jié)構(gòu)體系的一些問題缺乏足夠的重視。同時為了趕進度，沒有充足的時間琢磨抗震規(guī)范中采用的三個設(shè)計標準以及二階段抗震設(shè)計方法、規(guī)范的條文規(guī)定, 這就容易忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的經(jīng)濟性,甚至錯誤地覺得這種結(jié)構(gòu)體系可任意改動, 同時不易出現(xiàn)

10、抗震和安全問題等等。所以，設(shè)計前期方案階段結(jié)構(gòu)人員沒有主動的與建筑人員配合，使得建筑人員隨意的進行墻體的布置；后期則就是隨意改動墻柱的位置，更甚者在電算后依然在不斷改動，一些境外的承包商更是敢于搬墻抽柱，拆墻打洞，不顧安全和經(jīng)濟。 </p><p>　　4當前條件下問題的解決措施 </p><p>　　4.1重視影響經(jīng)濟技術(shù)指標的因素 </p><p>　　作為企業(yè)

11、經(jīng)濟效益使其追逐的首要目標，安全又省錢是其企業(yè)對結(jié)構(gòu)設(shè)計水平考核的重要目標，同時也是結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的追求。但是，當前在剪力墻與框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中, 材料耗量的差別則相差較大, 而且這種結(jié)構(gòu)體系在高層建筑中要占到80%以上, 同時在高層住宅中要則占到90%左右。為降低結(jié)構(gòu)造價和材料耗量的意義很重要，所以可以從以下幾個方面加以重視。 </p><p>　　4.2做好結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計，并加強結(jié)構(gòu)的布置 </p>

12、;<p>　　概念設(shè)計應(yīng)貫穿設(shè)計的全過程，尤其是在抗震設(shè)計中。要使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)絕對不出現(xiàn)裂縫是很難做到的, 而且要求做到也不一定是合理的。而高層設(shè)計中關(guān)鍵是避免在地震中結(jié)構(gòu)的局部開裂或破壞而導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)體系破壞,因此要求結(jié)構(gòu)中要形成多道抗震防線，同時引導(dǎo)預(yù)定部位在地震時出現(xiàn)塑性鉸的作用，用來提高結(jié)構(gòu)的能耗能力，從而可以改善構(gòu)件的延性。同時結(jié)構(gòu)布置時應(yīng)注意到可以削弱地震的反應(yīng)，平面剛性力求對稱，豎向力求等強，可以合理確定他

13、的抗側(cè)剛度的中心位置，這樣水平合力點通過或靠近中心，就避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)影響。 </p><p>　　4.3加強結(jié)構(gòu)分析，尋求最合理的結(jié)構(gòu)方案 </p><p>　　前期方案設(shè)計的質(zhì)量如何將對結(jié)構(gòu)設(shè)計的材料耗能影響最大，據(jù)資料顯示前期設(shè)計工作將會影響到投資的25%-80%之間。一般情況而言，剪力墻結(jié)構(gòu)中無論大開間或者是小開間方案, 都能滿足規(guī)范中規(guī)定的要求, 其墻體配筋一般只是構(gòu)造要求, 即使框

14、剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的配筋率往往也不高。在以往的情況中，往往是一種方案一次電算定案，從而使得位移值不合理、結(jié)構(gòu)自重較大，地震自振周期較短、剛度過大、地震自振周期較短等情況。而今后也應(yīng)該注意到，剪力墻的增多或者截面尺寸的加大都可以提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度以及增大地震荷載加大地震力的二重性的目的，剪力墻的布置不當、增大都會使結(jié)構(gòu)受力不利?？梢钥闯鰪膶で蠛侠淼慕Y(jié)構(gòu)方案可以有很大的經(jīng)濟技術(shù)的意義。比如：將傳統(tǒng)的剪力墻用于25 層以下的住宅中時, 往往會因墻量

15、過多、墻肢長, 墻體的承載能力得不到充分利用, 而且材料耗量大還增大了結(jié)構(gòu)自重, 使得結(jié)構(gòu)剛度過大, 地震自振周期短, 加大了地震的反應(yīng)，但是如若將傳統(tǒng)的小開間剪力墻的方案改成大開間同時并適當合理的采用一些短肢墻或者異形柱，同時合理減少墻體的用量，經(jīng)過計算分析調(diào)整結(jié)構(gòu)布置, 不僅僅能使結(jié)構(gòu)取得較好的經(jīng)濟效果同時還可獲得良好的建</p><p>　　4.4結(jié)構(gòu)方案應(yīng)該考慮到綜合效益問題 </p>&l

16、t;p>　　通常的情況下，人們一般認為純鋼結(jié)構(gòu)是鋼筋砼結(jié)構(gòu)造價的2倍以上，混凝土與鋼混合結(jié)構(gòu)則是鋼筋砼結(jié)構(gòu)造價約在1. 5倍左右浮動。因此會誤認為不管是什么情況鋼筋砼都是較為經(jīng)濟實惠的，但是從哲學的觀點來講,這是用一點論來看問題，是具有片面性的。在具體的工程中，當?shù)鼗^差、動遷費用較高、建設(shè)裝修以及設(shè)備標準較高、低價較高等情況出現(xiàn)根據(jù)材料其工程造價約占工程總投資的50%以內(nèi)，而一般的辦公樓、住宅、賓館中結(jié)構(gòu)造價僅僅只占工程造價的3

17、0%以內(nèi)。 </p><p><b>　　5結(jié)語 </b></p><p>　　合理做好框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計，將會直接影響到技術(shù)經(jīng)濟指標的高低以及建筑物的安全使用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計的初步階段，合理確定剪力墻的數(shù)目不但可以減少大量的重復(fù)工作的問題，同時還可以達到經(jīng)濟目標。但也必須看到在目前階段，我國在剪力墻和框架剪力墻的設(shè)計中還存在很多的問題，如我們通常所說“千里之堤毀于蟻穴