高层剪力墙结构不同设防烈度下剪力墙合理数量的研究

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随着经济技术的发展,城市化进程的推进,高层建筑的规模和发展速度令人惊叹,建筑高度逐步增加,结构体系愈加多样化。剪力墙结构由于其抗侧刚度大,水平力作用下的变形小,墙面平整,内部使用空间较简洁等优点,在高层住宅及旅馆建筑中得到极其广泛的应用。在高层结构设计过程中,设计人员往往是以满足结构安全性为目标,使得结构偏于保守,剪力墙数量设计得过多,没有充分发挥剪力墙的承载力,忽略建筑节能等经济性问题,造成一定的浪费。近些年,房地产开发者对结构的经济性逐步重视,为了追求更大的经济效益,通过限制方案的经济性指标减小成本,而规范中并未明确给出剪力墙结构的经济性指标,若一味追求经济利益则会对结构的安全造成隐患。从而,对于剪力墙结构的设计,保证符合建筑功能使用的前提下,还要综合考虑建筑结构抗侧能力和经济性指标。因此,对高层剪力墙结构中合理布墙率的研究具有重要的理论和实际指导意义。本文通过两个工程实例,运用有限元软件PKPM对结构进行简化建模,通过分析程序SATWE进行内力计算,对剪力墙结构中剪力墙合理数量的影响因素进行分析,然后综合结构的安全指标和经济指标,探讨不同烈度下剪力墙结构合理布墙率范围,主要研究内容如下:1.简单介绍了高层建筑以及剪力墙的分类及特点,概括了结构设计过程中的相关设计方法、注意问题以及剪力墙的构造要求。2.通过工程实例,利用有限元软件进行分析,研究结构中剪力墙总长度、墙厚、混凝土强度对剪力墙合理数量及结构抗侧刚度的影响,定量分析不同因素下结构的自振周期、地震剪力、刚重比及最大层间位移角等力学参数的变化规律。同时,从经济性角度分析了各影响因素对结构方案成本造价的影响程度。3.结合剪力墙结构实际工程,对结构进行优化,分析不同烈度下剪力墙结构优化的控制因素,综合考虑结构的建筑使用功能、结构的安全性以及经济性,探究此类户型的高层建筑在设防烈度6度、7度、8度时不同环境下结构的合理布墙方式、最佳布墙率范围以及经济性角度的钢筋、混凝土用量等指标。4.对比分析了剪力墙结构在相同设防烈度、不同场地环境下的内力特性、变形特性,探讨场地环境对结构布墙率及钢筋、混凝土用量的影响。然后,通过弹性时程分析法对结论中的合理布墙率范围内的方案进行补充计算,验证结构的抗震性能,增加研究结论的说服力度。最后,本文对不同环境下高层建筑剪力墙结构的设计中关于剪力墙的布置数量问题进行总结与展望,提出本文研究中需要完善以及进一步研究的问题。综上,本文的研究对实际结构设计的优化和成本造价的控制有指导性意义。
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