1、精選優質文檔-傾情為你奉上高層框剪結構設計要點0 框剪結構的優點它是由框架結構和剪力墻結構體系組成的一種結構體系。它既能為建筑使用提供較大的平面空間, 又具有較大的抗側力剛度, 因而廣泛應用于多種使用功能的高層辦公、 飯店、 公寓、 住宅、 實驗樓、 病房樓等建筑。1 框剪結構的特點1. 1變形特點框剪結構由框架結構和剪力墻結構兩種不同的抗側力結構組成, 而這兩種結構的受力特點和變形特點是各不相同的。在側向力作用下,剪力墻相當于一個豎向懸臂彎屈構件, 其變形呈彎曲型變形(見圖 1a) ,樓層越高水平位移增長越快,其頂點位移與高度呈四次方的關系:樓層剪力在各道剪力墻之間按等效剛度 EIeq 比例

2、進行分配。而框架在水平力作用下的變形呈剪切型變形( 見圖 1b) , 樓層越高水平位移增長越慢, 在純框架結構中, 樓層剪力按框架柱的抗推剛度 D 值比例進行分配?？蚣艚Y構在側向力作用下的變形呈反 S 型的彎剪型位移曲線。(見圖 1C)1. 2剪力分布分配特點框剪結構在水平力作用下, 由于框架與剪力墻協同工作, 在下部樓層, 因剪力墻小, 它約束框架變形因而使剪力墻承擔了大部分剪力;相反, 在上部樓層剪力墻位移越來越大, 而框架的變形反而越來越小, 所以框架除了負擔水平作用下的那部分剪力之外還負擔拉回剪力墻變形的附加剪力, 因此在上部樓層即使水平力產生的樓層剪力很小, 框架承擔的剪力也是不容忽

3、視的?？蚣艚Y構在側向力作用下, 框架與剪力墻之間樓層剪力的分配比例和框架各樓層剪力分布情況是隨著樓層高度而變化,并與結構剛度特征值 r ( 式 3) 直接相關( 如圖 2所示)。（上圖d剪力圖應該繪制在豎直線左邊）從圖 2 可知,框剪結構中的框架底部剪力為零, 剪力的控制部位在建筑高度的中部甚至有可能在建筑的上部?？蚣艚Y構在水平力作用下,水平位移是由樓層層間位移與層高之比 u/ h 控制,而不是頂點位移控制。層間位移最大值發生在( 0. 40. 8) H范圍的樓層, H 為建筑物總高度。這些與純框架不同, 純框架最大剪力在結構的底部。因此, 在實際設計實踐中,對布置有剪力墻( 如電梯井道墻等墻

4、體) 的框架結構,必須要按框剪協同工作計算內力,而不應只按純框架分析, 否則,不能保證上部樓層框架構件的安全。1. 3框剪結構的抗震防線高層框剪結構是由延性較好的框架、 抗側力剛度較大并帶有邊框的剪力墻和耗能性能良好的連梁共同組成的一種結構體系。在框剪結構中連梁應設計成良好的耗能構件, 以便在遭遇強烈地震時連梁最先開裂出現塑性鉸, 降低結構的整體剛度, 減弱地震作用,從而保證結構的整體安全, 實現“ 小震不壞、中震可修、 大震不倒” 的抗震設計。2 高層框剪結構合理剪力墻數量問題關于剪力墻數量多一些、 剛度大一些好,還是少一些、 柔一些好, 各有其道理。因為隨著剪力墻的增多、 結構剛度變大、

5、周期縮短, 相應的地震作用就會越強,這樣不僅使上部結構受力增加,材料用量增加, 也給基礎設計增加了困難。另外剪力墻過分增加, 不利于充分發揮框架的抗側力作用,造成浪費和不合理。從近年來的資料和近年來的實踐看, 確定合理的剪力墻數量要從以下幾個方面來確定。2. 1剪力墻合理數量的下限 高規 8. 1. 3 條中明確規定:框剪結構中, 當剪力墻部分的地震傾覆力矩50%結構總傾覆力矩時, 其框架部分應按純框架抗震等級采用。這說明剪力墻數量最少應以滿足承受> 50%總地震彎矩的需求,這是剪力墻數量的一個界限即一個下限; 另一個下限要求是功能方面的要求, 即變形限值的要求, 剪力墻的數量最少應能使

6、結構滿足在側向力下的水平位移限值的要求。上述兩方面決定了最少應布置的剪力墻數量。3. 2剪力墻合理數量的上限規范規定在框剪結構中每層框架承受的總剪力應最少為1. 5Vmaxf或 0. 2V0 兩者中小值( Vmax f 為各層框架部分所承擔總剪力的最大值)。規范的規定是比較合理的,這樣便于框架發揮其抗側力性能, 做到經濟合理。因而合理剪力墻數目的最大值應是以能充分發揮框架的性能滿足 0. 2V0 總剪力的要求為宜。2. 3確定合理剪力墻數量的原則在滿足規范規定的位移限值條件下, 剪力墻數量應盡量減少,并能充分發揮框架承擔 0. 2V0 樓層總剪力的作用, 這樣結構的地震反應相對小,且做到經濟合

7、理;在這樣確定了剪力墻數量之后, 還應驗算結構的自振周期 T ,要使結構的自振周期避開場地的卓越周期,通常情況下一般能夠滿足, 但這一點是不容忽視的一個問題。3 框剪結構的結構布置a) 1平面布置一般按照“ 均勻、 對稱、 分散、 周邊” 的原則。在平面布置中, 盡量使剛度中心與荷載合力中心重合或盡量靠近,以避免產生顯著的扭轉;盡量使每片墻肢長度不要太長, 在同剛度情況下多布置一些墻片, 以便受力不過分集中; 筆者近年來的實踐中, 對單肢墻片的長度控制在 6m 以內, 對過長的墻肢或剛度大的剪力墻采用開施工計算洞口的措施化小單元, 通過連梁連結,提高了其延性,在計算中其效果也比較好;3. 2豎

8、向布置 高層結構在豎向布置方面, 要求沿高度結構側向剛度比較均勻, 構件截面由下至上逐漸減小,避免突變;3. 3填充墻布置在平面和豎向布置中, 填充墻剛度對框剪結構的總體影響是不能忽略的。其布置也應本著均勻、 對稱的原則進行;同時建議在高層框剪結構中采用輕質新材料,一方面降低建筑物自重,另一方面減輕對總體剛度的影響。4 高層框剪結構計算中應注意的問題:41嵌固層位置選位嵌固層位置對結構計算模型有直接的影響, 它是結構計算的關鍵環節之一。若首層剛度與地下室剛度差別不明顯時, 計算嵌固層位置要向下移一層考慮甚至移基礎頂面。但是在計算嵌固層位置下移后,計算中的底部加強層也隨之下移, 使計算結果與實際

9、不符。42振型個數問題43 關于連梁的計算問題連梁的高度,一般是從洞頂算到上一層洞底或從洞頂算至樓板標高。對門洞而言是一樣的, 但對窗洞口,若自洞頂算至上層洞底, 有時連梁的高度太高,高跨比不合理, 在計算中往往出現算不下來的情況。44計算結果調整問題框架是框剪結構的第二道抗震防線, 應提高其設計地震作用, 增加安全儲備。框架剪力,應按規范規定進行調整:框架總剪力 Vf0. 2V0 的樓層不必調整 Vf , 按實際計算值采用;Vf< 0. 2V0 的樓層, 設計時 Vf 取 1. 5Vmax f 和 0. 2V0 兩者較小值;4. 5基礎計算中的問題5高層框剪構造方面應注意的問題抗震設防的一個重要手段是靠采取構造措施來實現的, 設計中對構件的構造措施要嚴格按規范要求采取構造措施。另一方面設計中要運用概念設計的思想來采取措施, 對一些薄弱環節進行加強。5 1剪力墻邊緣構件的設置問題剪力墻應與框架有可靠的連接,剪力墻盡量布置在框架軸線上, 邊緣構件可按高規 5. 5. 3 條執行, 周邊有梁柱的剪力墻厚度160mm ,且不小于墻凈高的 1/ 20。 不在框架軸線上的墻體應在墻端設置邊框柱和邊框梁,以提高剪力墻的抗震性能, 一般墻端柱斷面2. 5bw、