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建筑工程論文：高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討
建筑框剪結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)二者的結(jié)合，通過吸取各自優(yōu)勢，確保建筑平面布置具有較大使用空間的同時(shí)，又具有較好的抗側(cè)力性能。下面是小編收集整理的建筑工程論文：高層建筑框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討，希望對您有所幫助！
摘要:經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，推動(dòng)建筑行業(yè)迅速發(fā)展。建筑規(guī)模逐漸擴(kuò)大，建設(shè)樓層高度越來越高�？蚣芗袅Y(jié)構(gòu)由于具有較大的延性和耗能能力，在一定程度上能夠適應(yīng)地震對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的強(qiáng)迫變形，因此在高層建筑中被廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合工程實(shí)例，對高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行簡單探討。
關(guān)鍵詞：高層建筑；建筑結(jié)構(gòu)；框架剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一．引言
剪力墻結(jié)構(gòu)主要包括連梁和墻肢兩種結(jié)構(gòu)，具有整體性能耗、剛度大、抵抗水平力強(qiáng)及承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。本工程就是應(yīng)用剪力墻結(jié)構(gòu)的典型案例。高層建筑樓層層數(shù)為19層，包含地下室1層，地上部分18層，建筑總高度為58米，主要采用剪力墻結(jié)構(gòu)。
二．工程概況
某工程總建筑面積為102972.32㎡，總用地面積為16201.5㎡，地上建筑面積為81003.52㎡，地下建筑面積為64802.02㎡。該工程包括地上部分32層建筑2棟，12層建筑1棟。建筑抗震設(shè)防烈度為7度，三棟建筑均在地下一層和二層設(shè)置地下車庫和設(shè)備用房�？紤]到建筑抗震及結(jié)構(gòu)安全因素，擬定采用框架剪力墻結(jié)構(gòu)。
三.框架剪力墻結(jié)構(gòu)特征
建筑框剪結(jié)構(gòu)是框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)二者的結(jié)合，通過吸取各自優(yōu)勢，確保建筑平面布置具有較大使用空間的同時(shí)，又具有較好的抗側(cè)力性能。建筑采用框剪結(jié)構(gòu)時(shí)，可以單獨(dú)設(shè)置剪力墻，同時(shí)可以利用管道井、樓梯間和電梯井等墻體，因此被廣泛應(yīng)用到各類房屋建筑中。
由于框架結(jié)構(gòu)的變形屬于剪切型，建筑上部層間的變形相對較小，而下部層間變形相對較大。而剪力墻結(jié)構(gòu)變形屬于彎曲型，下部的層間變形相對較小，上部層間變形相對較大。框剪結(jié)構(gòu)融合了框剪結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，通過協(xié)同工作變形，形成彎剪變形，從而是結(jié)構(gòu)剛度得到提升。
從受力特點(diǎn)方面來看，由于同框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度相比，框剪結(jié)構(gòu)中的剪力墻側(cè)向剛度要大得多，在水平荷載作用的一般情況下，約80%以上都用剪力墻來承擔(dān)。在框架結(jié)構(gòu)中，由于水平荷載作用下分配的樓層框剪結(jié)構(gòu)具有延性好、布置靈活及剪力墻剛度大等諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在水平剛度較大的樓蓋協(xié)同工作下，促使水平作用下層間的變形能夠更加趨于均勻合理，并呈彎剪型位移曲線，比框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移小，造成的非結(jié)構(gòu)破壞較輕�？蚣艚Y(jié)構(gòu)以剪力墻為主要的抗側(cè)力構(gòu)建，同時(shí)框架能夠起到二級放線的作用，比起剪力墻結(jié)構(gòu)來講，具有布置靈活和延性好等特點(diǎn)，因此，在高層建筑結(jié)構(gòu)中，框剪結(jié)構(gòu)抗剪性能較好的建筑結(jié)構(gòu)體系。
四.高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.剪力墻設(shè)計(jì)
框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對于剪力墻要滿足位移限值的要求，同時(shí)要能充分發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)的抗側(cè)作用，為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理、安全穩(wěn)定，就需要確定合理的剪力墻數(shù)量。
�。�1）在框剪結(jié)構(gòu)中，剪力墻是主要抗側(cè)力構(gòu)件。剪力墻的用量同框剪結(jié)構(gòu)的平面布置息息相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)要遵循“對稱、周邊、均勻、分散”基本布置原則。剪力墻要盡量設(shè)計(jì)為對稱布置，以便減弱地震作用時(shí)對建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；剪力墻要盡量沿著結(jié)構(gòu)的周邊布置，以便提高整體結(jié)構(gòu)抗扭能力；同方向上的各片剪力墻要均勻布置在各個(gè)區(qū)段，不能集中布置某區(qū)段內(nèi)，防止樓蓋過大的水平變形以至于地震力在框架間的分配不均勻；要考慮到地震力的分散作用主要在基本相等的多片剪力墻上，布置剪力墻時(shí)要避免地震力集中導(dǎo)致主要剪力墻破損，其他框架或剪力墻因較弱而難以承受。
（2）剪力墻布置數(shù)量和建筑結(jié)構(gòu)地震力大小具有直接關(guān)系。隨著剪力墻剛度的增加，建筑結(jié)構(gòu)總水平地震作用同時(shí)也加大；剪力墻結(jié)構(gòu)剛度變大、數(shù)量增多及周期縮短，地震作用相應(yīng)也越強(qiáng)。為了能夠充分發(fā)揮框剪結(jié)構(gòu)特性，在設(shè)計(jì)時(shí)其結(jié)構(gòu)底部承擔(dān)的地震彎矩值不應(yīng)低于總地震彎矩值的一半。在結(jié)構(gòu)底部剪力較小時(shí)，要適當(dāng)增加剪力墻的用量，以此確保結(jié)構(gòu)剛度安全。但是，剪力墻并非能夠無限制增加，而要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)增加，以滿足建筑結(jié)構(gòu)要求，同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。
2.結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。
在高層建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)過程中，由于框剪結(jié)構(gòu)的使用高度、抗震等級和高寬比都是通過框架部分所承擔(dān)的總傾覆力矩百分比來確定的，如果白百分比為100%或較為接近100%時(shí)，框剪結(jié)構(gòu)的使用高度、抗震等級和高寬比都要同接近框架結(jié)構(gòu)相關(guān)比值；相反，如果白百分比為0或較為接近0時(shí)，框剪結(jié)構(gòu)的使用高度、抗震等級和高寬比都要同接近剪力墻相關(guān)比值�？拐鸾Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要運(yùn)用概念設(shè)計(jì)思想來采用相關(guān)措施，對部分薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)處理。由于剪力墻抗側(cè)力的主要構(gòu)件，承擔(dān)較大的水平剪力，因此要滿足剪力墻設(shè)計(jì)的最基本構(gòu)造要求，使剪力墻具有最低限度的強(qiáng)度和延性保證。宜根據(jù)地下室結(jié)構(gòu)剛度的情況來確定嵌固層的位置，同時(shí)應(yīng)注意的是地下一層與首層的剛度差別，有時(shí)明顯、有時(shí)不明顯，故不能簡單地將正負(fù)零選定為上部結(jié)構(gòu)的嵌固位置。在嵌固位置其樓板也有足夠的剛度，且應(yīng)適當(dāng)?shù)募哟髽前搴穸取?/p>
3.設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。
普通高層框剪結(jié)構(gòu)中，一般取3個(gè)振型組合就可以基本滿足精度的要求。對于沿剛度分布和高度質(zhì)量不均勻時(shí)，取6個(gè)振型也就足夠了。對于控制連梁端部的剪應(yīng)力則應(yīng)≤0.15 σ，以保證連梁能夠有足夠的截面以及抗剪能力；此外，連梁剪跨比要≥1.0，而當(dāng)剪跨比較小的時(shí)侯，可以用水平縫把連梁分為兩根高相等的連梁；并按照梁端的實(shí)際抗彎配筋量以及鋼筋的超強(qiáng)效應(yīng)條件，來讓連梁的受剪承載力大于其受彎承載力。在框架梁、柱箍筋滿足計(jì)算和構(gòu)造要求的情況下，應(yīng)考慮填充墻剛度對框架的影響，同時(shí)應(yīng)調(diào)整梁和箍筋的配筋。一般在框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)優(yōu)先采用輕質(zhì)的材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)、隔墻墻體材料。
五．結(jié)束語
高層建筑框架剪力墻結(jié)構(gòu)在高層建筑工程中應(yīng)用較多，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮各種不同類型剪力墻的受力特點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際需要，采用合理的結(jié)構(gòu)形式，確保建筑安全穩(wěn)定。
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