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高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)技術(shù)措施簡(jiǎn)析

2019-02-17 04:27:23王志成
四川水泥 2019年2期
關(guān)鍵詞:墻肢高層剪力墻

王志成

(中國(guó)中輕國(guó)際工程有限公司 100026)

由于人口數(shù)量的逐年增長(zhǎng),城市化進(jìn)程的推進(jìn),城市建設(shè)用地越來越少,在此背景之下,高層住宅建筑工程的數(shù)量不斷增多。在高層住宅建筑工程當(dāng)中,框架剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用,與常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)相比,框架剪力墻結(jié)構(gòu)空間布置更為靈活,抗側(cè)力也比較大。為了保證高層框剪結(jié)構(gòu)得到更好運(yùn)用,本文深入研究高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)技術(shù)。

1 工程概況

某工程為住宅樓,地上18層,地下2層為停車室,地下室層高為5.5m左右,地上建筑的標(biāo)準(zhǔn)層高為3.4m,普通層高為5.0m。該高層建筑工程為Ⅶ度抗震設(shè)防,地基基礎(chǔ)等級(jí)為甲級(jí),建筑場(chǎng)地類別為Ⅲ類,框架抗震等級(jí)為三級(jí),剪力墻抗震等級(jí)為二級(jí)。

2 高層框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 優(yōu)點(diǎn)

高層框剪結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)點(diǎn)為整體性能較好,經(jīng)濟(jì)性顯著,空間連接性比較穩(wěn)固,剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的側(cè)向剛度,使得該結(jié)構(gòu)在水平作用力之下,會(huì)產(chǎn)生非常小的位移,結(jié)構(gòu)用鋼量明顯減少。在高層住宅建筑工程當(dāng)中,設(shè)計(jì)人員經(jīng)常將整體空間劃分為不同的區(qū)域空間,各個(gè)區(qū)域空間均具備良好的功能,分隔墻能夠?qū)⒔ㄖ幼】臻g與客廳空間分割?,F(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的合理運(yùn)用,能夠保證承重墻與分隔墻有效結(jié)合,保證高層住宅建筑工程的總體效益得到全面提升。

此外,在高層住宅建筑工程當(dāng)中,運(yùn)用剪力墻結(jié)構(gòu),能夠?qū)⒎块g內(nèi)部的梁、柱有效隱藏,使得建筑室內(nèi)空間可用度不斷提高,建筑室內(nèi)更為美觀。剪力墻結(jié)構(gòu)特別簡(jiǎn)單,布置也比較方便。與傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)相比較來講,框架剪力墻結(jié)構(gòu)能夠承受更多的豎向荷載與水平荷載,故該技術(shù)在城市高層住宅建筑工程中應(yīng)用較多。

2.2 缺點(diǎn)

框架剪力墻結(jié)構(gòu)具有很多優(yōu)點(diǎn),但是,也存在一定的缺陷,比如,因?yàn)榧袅Y(jié)構(gòu)采用混凝土墻體較多,使得高層住宅建筑工程的自重較大??蚣芗袅Y(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度特別大,當(dāng)外界地震作用力較明顯時(shí),建筑工程受地震的影響較大??蚣芗袅Y(jié)構(gòu)配筋率比較低,在一定程度上降低了結(jié)構(gòu)延性,框架剪力墻之中的很多墻體肢軸壓較低,對(duì)結(jié)構(gòu)承載力影響較大。

3 高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)技術(shù)措施研究

3.1 合理布置剪力墻

在高層框剪結(jié)構(gòu)之中,剪力墻的具體位置、數(shù)量與現(xiàn)狀,包括其截面尺寸,對(duì)框剪結(jié)構(gòu)剛度影響特別大,特別是剪力墻的數(shù)量與具體位置,直接決定了結(jié)構(gòu)實(shí)際剛度。故合理布置剪力墻至關(guān)重要。在布置高層框架剪力墻時(shí),抗震設(shè)計(jì)人員要特別注意以下幾點(diǎn):

第一,結(jié)合剪力墻在高層框剪結(jié)構(gòu)之中的具體位置,嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)范來布置。例如,高層建筑當(dāng)中的抗震墻適合布置在樓梯間當(dāng)中,但是,抗震設(shè)計(jì)人員要保證剪力墻所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響較小。高層建筑房屋全高需要抗震墻的貫穿。如果高層建筑房屋的長(zhǎng)度較大,縱向抗震墻的剛度明顯提升,不適合在高層住宅建筑端開間位置布置剪力墻??拐鸺袅啥瞬课恍枰B接另一個(gè)方面的端柱。

第二,在高層框剪結(jié)構(gòu)之中,剪力墻結(jié)構(gòu)需要布置在高層框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中,抗震設(shè)計(jì)人員還要嚴(yán)格控制剪力墻結(jié)構(gòu)數(shù)量,并結(jié)合框剪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),進(jìn)行科學(xué)布置。想要進(jìn)一步提升高層建筑框剪結(jié)構(gòu)的抗震效果,抗震設(shè)計(jì)人員要結(jié)合高層建筑結(jié)構(gòu)特征,保證剪力墻結(jié)構(gòu)布置更為合理,進(jìn)而更好的提升高層建筑抗震性能。

3.2 剪力墻抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)

結(jié)合混凝土規(guī)范中的內(nèi)容能夠得知,在高層框剪結(jié)構(gòu)之中,框架部分支剪力墻要超過底部的 0.3%,分布筋水平最小配筋率與垂直分布最小配筋率不宜小于0.25%。通常情況下,建筑連梁應(yīng)力位置,包括溫度比較高的部位,抗震設(shè)計(jì)人員可以提高剪力墻結(jié)構(gòu)水平分布配筋率。

高層框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則為“強(qiáng)墻弱連梁”,由于高層建筑的建設(shè)高度比較高,綜合考慮超限梁塑性鉸,故抗震設(shè)計(jì)人員要結(jié)合墻肢部位,并根據(jù)墻肢截面,做好相應(yīng)的驗(yàn)算工作,進(jìn)一步提升剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

在高層框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中,連梁的重要作用不言而喻,通過加強(qiáng)剪力墻連接設(shè)計(jì),結(jié)合連梁的分布情況,將地震力進(jìn)行有效分配,保證墻肢屈服比連梁屈服晚,真正達(dá)到強(qiáng)剪弱彎的目標(biāo)。對(duì)于抗震設(shè)計(jì)人員來講,還要調(diào)整原有的計(jì)算模式,結(jié)合高層框剪結(jié)構(gòu)特點(diǎn),考慮到結(jié)構(gòu)的整體性,可以適當(dāng)調(diào)整洞口的高度,保證連梁抗剪能力的更好提升。如果損傷的連梁對(duì)豎向荷載作用效果較小時(shí),設(shè)計(jì)人員可以結(jié)合獨(dú)立墻肢圖計(jì)算結(jié)果,重點(diǎn)研究多遇地震剪力墻的重要作用。

此外,在高層框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中,抗震設(shè)計(jì)人員還要加強(qiáng)工程基礎(chǔ)和地下室的設(shè)計(jì),高層建筑工程采用箱形基礎(chǔ)比較多,將地下室與其上部結(jié)構(gòu)視為一個(gè)整體,不斷減小建筑工程地下部分對(duì)地上部分產(chǎn)生的影響??拐鹪O(shè)計(jì)人員要綜合考慮工程地基基礎(chǔ)與上部建筑間的關(guān)系。

提升連梁施工強(qiáng)度,能夠保證高層建筑應(yīng)力分布不均問題得到更好解決。通過加強(qiáng)連梁結(jié)構(gòu)布置,連梁能夠?qū)⒅車鷳?yīng)力傳遞到墻肢,墻肢能夠更好的分擔(dān)總應(yīng)力,防止墻肢全截面受拉現(xiàn)象的發(fā)生,從而真正達(dá)到提升高層建筑抗震性能的目標(biāo)。

3.3 樓層面板選型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

因?yàn)樵摴こ痰闹黧w結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu),想要更好的提升柱和剪力墻之間的協(xié)調(diào)性能,提高高層建筑整體結(jié)構(gòu)的施工強(qiáng)度,抗震設(shè)計(jì)人員可以采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板式結(jié)構(gòu)。高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)人員要明確各項(xiàng)規(guī)范要求,例如,框剪剪力墻結(jié)構(gòu)的周期比、剪重比與軸壓比等,并做好框剪結(jié)構(gòu)的優(yōu)化布置工作,在提升高層建筑結(jié)構(gòu)安全性的同時(shí),不斷減少用鋼量,保證建筑結(jié)構(gòu)整體性更好。

如果框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中的剪力墻出現(xiàn)較大的裂縫,剪力墻的剛度會(huì)逐漸下降,因此,為了避免剪力墻出現(xiàn)裂縫,抗震設(shè)計(jì)人員需要做好第二道防線設(shè)計(jì)工作。通過科學(xué)設(shè)置第二道防線,能夠保證剪力墻結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。合理利用框架系統(tǒng)作用,將剪力進(jìn)行有效分配,并調(diào)整好框架剪力,采用有限元分析方法進(jìn)行分析。一般來講,在0.4H到0.8H間,高層框架剪力墻結(jié)構(gòu)最大層之間會(huì)出現(xiàn)相對(duì)位移,并根據(jù)框剪結(jié)構(gòu)當(dāng)中的框架結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)于0.4H以上位置的框架,抗震設(shè)計(jì)人員可提升剪力墻承載力。

另外,抗震設(shè)計(jì)人員還要對(duì)項(xiàng)目空間有限元進(jìn)行綜合分析,保證受拉墻肢與受壓墻肢剪力分布更為均勻。如果是級(jí)別比較高的抗震墻,在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),想要更好的降低受壓墻肢承載力,提升受拉墻肢承載力,設(shè)計(jì)人員需要將受壓墻肢剪力、設(shè)計(jì)彎矩乘1.25。

由于科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展,建筑工程的功能也越來越多樣化,框剪結(jié)構(gòu)因?yàn)椴贾酶鼮殪`活,在高層建筑當(dāng)中具有良好的應(yīng)用效果。在高層框剪結(jié)構(gòu)之中,其內(nèi)部的剪力墻能夠形成良好的筒體,經(jīng)過有效組合之后,最終形成以框架為核心的筒體結(jié)構(gòu)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,通過合理介紹了高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)技術(shù)措施,如合理布置剪力墻,提出剪力墻抗震設(shè)計(jì)要點(diǎn)、樓層面板選型設(shè)計(jì)要點(diǎn)等等,能夠保證高層框剪結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)水平得到更好提升,不斷減小地震對(duì)高層建筑產(chǎn)生的影響。在該高層建筑工程當(dāng)中,運(yùn)用以上設(shè)計(jì)方法,不僅能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的完整性,而且有效避免了建筑結(jié)構(gòu)失穩(wěn)現(xiàn)象的發(fā)生。

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