文档介绍：关于剪力墙结构设计的探讨
中国分类号:TU398+.2
【摘要】本文结合规范和经验,针对不同高度的、采用现浇施工的剪力墙,提出了几种改进方法,以充分发挥剪力墙的优势。
【关键字】剪力墙结构;结构形式;优化设计
一、剪力墙结构的优缺点
剪力墙的优点有很多,这些优点在居住性建筑物中表现得尤为显著。主要包括:用钢量少、经济、整体性强、建筑物结构的刚度较大。对于居住性建筑来说,为了满足其功能性和美观性的要求,其内部建筑分隔墙有很多,采用现浇的剪力墙结构,承重墙和隔墙合二为一,既经济又使空间更加具有整体性。
剪力墙结构也存在一定的缺点。首先,剪力墙的存在,增加了建筑物的自重,另一方面也增加了地震反应,增加了建造的成本。然后,剪力墙结构本身抵抗侧向变形的刚度大,这对上部结构和基础提出了更高的要求,且增加了成本。其次,剪力墙中的构造钢筋配筋率低,导致延性变小。最后,由于剪力墙本身结构的特点,墙肢不能充分发挥自身的承载力作用。
一直以来人们对于建筑物刚度大小的选取存在争议。多年来的震害资料数据显示,钢筋混凝土结构刚度较大时,建筑物的震害较小。但是考虑到工程造价,结构的刚度不能无限增大。对于高层建筑来说,就需要根据规范控制结构的水平位移和地震力。水平位移需满足JGJ3-91中关于水平位移的极限值规定。而地震力的控制相对复杂一些,在地震力计算值偏小时,有可能会出现诸如顶点位移满足要求,构造钢筋符合规定的“假象”。所以控制地震力必须在底部剪力合理的情况下进行,保证结构位移、配筋情况、结构的内力、底部剪力系数满足规范要求。
如上述提到的,高层建筑的剪力墙设计中,刚度大,相应的造价也会增加,因此如何在控制造价的情况下提高剪力墙的刚度是一个重要的问题。笔者根据规范和多年的经验,针对不同高度的建筑物,提出了几种改进现浇剪力墙的方法。
二、合理选择剪力墙结构方案
1、层数低于20的住宅建筑
对于这类建筑物,可选用短肢的剪力墙。这种结构与传统采用的现浇剪力墙结构相比,既可充分发挥各墙肢的承载力又可以节约成本。
短肢剪力墙结构的原理是:短肢剪力墙主要通过在传统的剪力墙上开结构洞形成的。这类结构中,竖向荷载的承担主要依靠短肢剪力墙,当各墙肢共同连接工作时,建筑物的整体具有很好的抗震性能。即使结构洞的数量超过所需求的数量,这种结构在受力性能上仍然可以保持良好的抗震性能。
短肢剪力墙结构的施工要求是:多片剪力墙组成由刚度较大的楼梯间、电梯间形成的抗剪核心筒。这个抗剪核心筒可以有效地抵抗由风荷载和地震作用产生的水平力。一般处于抗剪核心筒的剪力墙不采用短肢剪力墙,当长度大于8m时,需要在剪力墙中间开一个洞,这样该剪力墙变成了短肢剪力墙。在核心筒外的剪力墙根据位置,被分割成各类长度,一般在4―6bw的短肢剪力墙,其主要结构形式有:“L”型、“--”型、“T”型。在设计施工过程中,,如果现实情况实在不可避免,必须要加强墙肢的配筋。
采用短肢剪力墙,具有一定的优越性。首先,和传统的现浇剪力墙相比,短肢剪力墙开了一定数量的结构洞,一部分钢筋混凝土被置换,因此结构的自重不仅下降,同时刚度也得到一定的降低,从而也减小了地震反应。然后,这种结构不但节约了工程造价而且结构的抗震性能还得到了很大地提高。最后,这种结构还改善