文档介绍：关于高层剪力墙结构层间位移角调整的几点建议
武晓龙
邯郸市瑞达工程设计有限公司河北邯郸 056000
摘要:高层建筑一定程度上解决了人口增加与住房紧张的矛盾,并由此得到社会各界关注,高层建筑结构较为实用的为剪力墙结构,当建筑达到一定高度后,墙体刚性主要受风荷载影响。通过对层间墙体的设计、数量及原料改进等方法,可调整层间位移,从而改变墙体的刚性,在调整过程中要注意X向和Y向墙体层间位移角尽量接近。
关键词:高层建筑;剪力墙;层间位移;风荷载
社会人口的增加与居住面积之间矛盾的加剧,致使高层建筑逐渐受到社会各界的关注。我国高层住宅建筑的结构体系可分为钢筋混凝土框架结构、钢筋混凝土剪力墙结构和钢筋混凝土框架-剪力墙结构三种类型。其中剪力墙结构具有刚度大、抗震性好、塑性变形能力和侧向变形能力强、结构高的优点,满足了住宅建筑的需求,且能充分利用土地资源,因此备受青睐。
一、高层建筑结构设计要求
高层建筑的结构功能是建筑体量组成和结构艺术的表达基础,再设计过程中不能离开实践的基础而仅进行单纯的理论计算或推理。建筑设计概念主要由建筑工程师决定,设计者应具有准确的判断力,在实践基础上对建筑结构做出科学、严谨、规范的计算及分析,从而解决高层建筑设计中可能涉及的各类基础性问题,例如水平荷载对于建筑结构的影响及其解决措施、建筑墙体刚性的相关问题及其解决措施等。
高层建筑结构设计需要满足两方面的要求,一是建筑结构承载能力极限状态,二是建筑结构正常使用极限状态,其中后者对结构设计起主要控制作用。高层建筑在地震或风荷载作用下要满足水平变形的要求,水平变形过大不仅会损坏竖向结构构件,影响结构的承载力;还能影响非结构构件的实用性能,如幕墙、隔墙
和填充墙等,进而影响建筑结构的整体稳定性。高层建筑混凝土结构技术规程中规定高度为150m以下的纯剪力墙结构的高层建筑,其楼层层间最大位移(ui)与层高(hi)之比小于1:1000。高层建筑弹性层间位移角受地震作用影响较小,主要影响因素为风荷载,尤其是沿海城市风荷载对于层间位移角的影响更为突出。
二、层间位移角
(一)层间位移角计算式
建筑物侧向刚度的大小用层间位移角度量,因此高层建筑结构的抗侧刚度的保证需要应对层间位移角进行合理控制。层间位移角(θi)大小等于楼层层间最大弹性水平位移(△ui)与对应楼层高度(hi)的比值,用公式表示为:θi=△ui:hi
层间位移角限值由钢筋混凝土竖向构件开裂时对应的层间位移角大小决定。由公式可知,当楼层高度固定时,楼层层间最大弹性水平位移直接决定层间位移角,控制层间位移角等同于控制该楼层所有竖向构件的层间位移。高层建筑受水平作用力的情况较为普遍,因此楼层层间最大水平位移在该结构单元的尽端处。
(二)层间位移角计算
对于高度不超过150m的建筑物,由于整体弯曲变形对于建筑物位移的影响较小,因此楼层层间最大位移(ui)以楼层竖向构件最大的水平位移差进行计算,不考虑整体弯曲转角产生的侧移。而对于高度超过150m的建筑物而言,整体弯曲变形产生的侧移数值较大,应在计算时扣除此部分的变形或将位移角极限值适当提高。层间位移包括受力位移(△uid)和非受力位移(△ui-1)两部分。受力位移引起的变形为有害变形,对应位移记为θid。