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摘要:本文主要阐述在实际的施工过程中,高层框架剪力墙结构在设计过程中容易出现的问题以及解决问题的方法。在施工的设计过程中,通过加强地下室顶板、洞口周边的框架梁的方式来保证结构的整体受力;通过合理调整混凝土强度等级和柱子、剪力墙断面,做到自下而上刚度逐渐均匀减小,无突变等问题。通过连梁的调整及在剪力墙上开结构洞口,解决了框架和剪力墙协同工作的问题。
关键字:框架剪力墙结构
一、 高层框架剪力墙结构概述
高层框架剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力。钢筋混凝土墙板能承受竖向和水平力,它的刚度很大,空间整体性好,房间内不外露梁、柱棱角,便于室内布置,方便使用。剪力墙结构形式是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。《高规》8.1.4条规定:各层框架所承担的地震总剪力按调整前、后总剪力的比值调整每根框架柱和与之相连框架梁的剪力及端部弯矩标准值。
二、 高层框架剪力墙结构常见的问题
(一)高层框架剪力墙的边缘构造
在具体的施工过程中,在对于高层框架剪力墙的边缘进行构造时,由于墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性,所以在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。在对于二级抗震时底部加强部位及相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件,但是对于一般抗震墙结构应当满足墙肢轴压比限值界线值时可按规定设置构造边缘构件。在实际工程中按现行规范要求需要设暗柱之处绝大部位为对门窗洞口边缘的加强,其墙肢属于联肢墙,并不是一字型矩形墙体,联肢墙连梁起耗散地震能量作用,受力状况和延性較好,在整体受力时当洞口较小时,往往墙体显槽形截面,因此在剪力墙结构中除设置角窗处外,暗柱截面尺寸不必过大。
(二)剪力墙结构的厚度以及配筋问题
墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加, 特别在连梁 部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适 当减小值得探讨。墙的竖向钢筋主要起抗弯作用,目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋。但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,一般认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。
(三)剪力墙结构的超长问题
在目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定,也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。今后当剪力墙结构超长时,应该慎重处理为好,过长时应该尽量设置温度伸缩缝,宜较严格遵守规范规定的限值。剪力墙结构刚度大,受温差影响大,混凝土的收缩、徐变产生的变形大,墙体对楼面、 屋面产生的约束也大; 当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。今后在处理超长结构时,特别是处理超长的剪力墙结构时要特别慎重,当发生由于建筑使用功能要求不允许超长建筑设永久缝时,建议采用对结构施加预应力的方法并结合采用设计构造措施、施工措施共同给予处理高层建筑剪力墙连梁设计的探讨 与剪力墙相连的梁称为连梁。
(四)剪力墙连梁问题
连梁一般具有跨度小,截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。因此,高层建筑在水平力作用下,连梁的内力往往很大。设计时,即使采取了降低连梁内力的各种措施,如:加大剪力墙的洞口宽度;在连梁中部开水平缝,在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减,对局部内力过大层的连梁内力进行调整等,仍无法使连梁的截面设计符合要求。由于设计规范对此没有明确规定,因此,设计时感到无所适丛。而设计、构造不当将会造成结构在抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求,进而影响承受竖向荷载的能力。
(五)剪力墙的结构
高层建筑钢筋混凝土框剪结构体系,由于它具有较大的侧向刚度,在地震荷载作用下又能较好地吸收地震能量,具有良好的抗震性能。同时这种结构体系又能为建筑物提供较大的平面空间满足使用上的要求,因此在高层结构设计中,框架系的梁截面尺寸一般比较容易确定,柱截面大小根据轴压比和构造的要求确定。
三、 解决高层框架剪力墙结构常见的问题的对策
在施工过程中出现高层框架剪力墙结构的问题是不可避免的。不仅会影响施工进度还会影响工程质量,导致后期的施工无法正常进行。所以要加强质量宣传教育,提高质量意识思想,把高层框架剪力墙结构的问题降低到最低限度,因此对后期施工着重采取一些严格措施和对策加以补救和防范:
(一) 天气变化时对剪力墙结构进行一定的保护。天气的变化和气温的急剧下降都会对剪力墙的质量造成直接影响,在寒冷的冬天首先要采取一定的保温措施防止由于低温引起的剪力墙开裂,由于外部的温度和混凝土内部的温度差异较大,存在剪力墙裂缝的危险。所以在施工中应当对剪力墙进行保护,可以采用钢筋等支撑物进行一定的保护措施以免引起剪力墙发生垮塌。
(二) 加强对剪力墙的检查力度。主要是对于施工过程中的的剪力墙进行全面的检查,重点检查路基是否有断裂、破损和断裂。如果发现剪力墙松散,要及时挖除并且及时修复。如果剪力墙发生断裂,则需要在裂缝的整个面板内增设补强钢筋网,防止发生进一步的裂缝。可以成立专门的检查小组对剪力墙进行定期和不定期的检查和抽查,同时在施工过程中应当注意和及时发生剪力墙是否发生断裂或垮塌,从而进行及时的修补。
(三)严格按照规范施工和控制施工质量。首先控制好基层标高以及平整度,对于路基其压实质量要求达到规定的压实度值和弯沉值,并且充分考虑地下水对路基稳定的影响,完善排水设施。对高层框架的结构来说,剪力墙对其不要求有很高的强度,但必须要求有很好的稳定性和均匀性。所以在剪力墙的强度和规范方面要严格要求和控制,保证剪力墙的质量。
四、 结束语
框架剪力墙结构在设计过程中应将概念设计和计算分析结合起来,根据初步计算的结果,不断的进行调整试算。遇到问题应从力学基本原理出发,仔细分析产生问题的原因,合理有效地解决设计中的问题。在整个平面布置中,剪力墙的布置是最关键的。在条件允许的情况下应尽量周边、对称的布置,这样才能做到刚度合理分配。并且应加强结构的关键部位和薄弱环节,减少不必要的墙体布置,从而使结构的刚度、位移角、周期比等满足规范的要求,达到结构方案安全、经济合理的要求。
参考文献:
[1]邢力.框架剪力墙体系的结构布置及构件尺寸[J].电信工程技术与标准化,2009(10).
[2]吴哲夫.高层建筑剪力墙结构设计[J].福建建筑,2009(8).
[3]印文良.多层框架房屋的结构选型与结构布置[J].长江工程职业技术学院学报,2010(3).
[4]叶艳霞.框支分区剪力墙结构抗震性能及空间精细分析和简化分析方法研究[D].西安建筑科技大学,2009.
[5]徐成吾,卢兴康.大跨度预应力混凝土井字梁结构的设计与施工特点[A].第九届全国混凝去及预应力混凝土学术交流会论文集,2009.
[6]魏宏清.建筑设计与结构的关系[J].中华建筑报,2010(5).
关键字:框架剪力墙结构
一、 高层框架剪力墙结构概述
高层框架剪力墙结构也称框剪结构,这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙,构成灵活自由的使用空间,满足不同建筑功能的要求,同样又有足够的剪力墙,有相当大的刚度,框剪结构的受力特点,是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。因为,在下部楼层,剪力墙的位移较小,它拉着框架按弯曲型曲线变形,剪力墙承受大部分水平力,上部楼层则相反,剪力墙位移越来越大,有外侧的趋势,而框架则有内收的趋势,框架拉剪力墙按剪切型曲线变形,框架除了负担外荷载产生的水平力外,还额外负担了把剪力拉回来的附加水平力,剪力墙不但不承受荷载产生的水平力,还因为给框架一个附加水平力而承受负剪力,所以上部楼层即使外荷载产生的楼层剪力很小,框架中也出现相当大的剪力。剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力。钢筋混凝土墙板能承受竖向和水平力,它的刚度很大,空间整体性好,房间内不外露梁、柱棱角,便于室内布置,方便使用。剪力墙结构形式是高层住宅采用最为广泛的一种结构形式。《高规》8.1.4条规定:各层框架所承担的地震总剪力按调整前、后总剪力的比值调整每根框架柱和与之相连框架梁的剪力及端部弯矩标准值。
二、 高层框架剪力墙结构常见的问题
(一)高层框架剪力墙的边缘构造
在具体的施工过程中,在对于高层框架剪力墙的边缘进行构造时,由于墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性,所以在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。在对于二级抗震时底部加强部位及相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件,但是对于一般抗震墙结构应当满足墙肢轴压比限值界线值时可按规定设置构造边缘构件。在实际工程中按现行规范要求需要设暗柱之处绝大部位为对门窗洞口边缘的加强,其墙肢属于联肢墙,并不是一字型矩形墙体,联肢墙连梁起耗散地震能量作用,受力状况和延性較好,在整体受力时当洞口较小时,往往墙体显槽形截面,因此在剪力墙结构中除设置角窗处外,暗柱截面尺寸不必过大。
(二)剪力墙结构的厚度以及配筋问题
墙的水平分布筋是为横向抗剪以防止墙体在斜裂缝出现后发生脆性剪切破坏,同时起到抵抗温度应力防止砼出现裂缝,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时配筋宜适当增加, 特别在连梁 部位或温度、刚度变化等敏感部位宜适当增加。但对于矮、短的房屋,其水平筋的配筋率是否适 当减小值得探讨。墙的竖向钢筋主要起抗弯作用,目前在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造配筋。但配筋时所取的配筋率有人往往扣除了约束边缘构件或构造边缘构件中的钢筋,一般认为竖向最小配筋率应该包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖向配筋原则也应该尽量将钢筋布置在墙端部边缘区,也应该注意防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震不利。
(三)剪力墙结构的超长问题
在目前许多工程中的伸缩缝间距都突破了规范的规定,也造成了设计人员在设计中遇到超长结构时的胆量越来越大。今后当剪力墙结构超长时,应该慎重处理为好,过长时应该尽量设置温度伸缩缝,宜较严格遵守规范规定的限值。剪力墙结构刚度大,受温差影响大,混凝土的收缩、徐变产生的变形大,墙体对楼面、 屋面产生的约束也大; 当结构发生收缩变形时比其他结构易出现裂缝。今后在处理超长结构时,特别是处理超长的剪力墙结构时要特别慎重,当发生由于建筑使用功能要求不允许超长建筑设永久缝时,建议采用对结构施加预应力的方法并结合采用设计构造措施、施工措施共同给予处理高层建筑剪力墙连梁设计的探讨 与剪力墙相连的梁称为连梁。
(四)剪力墙连梁问题
连梁一般具有跨度小,截面大,与连梁相连的墙体刚度又很大等特点。因此,高层建筑在水平力作用下,连梁的内力往往很大。设计时,即使采取了降低连梁内力的各种措施,如:加大剪力墙的洞口宽度;在连梁中部开水平缝,在计算内力和位移时对连梁刚度进行折减,对局部内力过大层的连梁内力进行调整等,仍无法使连梁的截面设计符合要求。由于设计规范对此没有明确规定,因此,设计时感到无所适丛。而设计、构造不当将会造成结构在抵抗水平力时的强度、刚度不符合要求,进而影响承受竖向荷载的能力。
(五)剪力墙的结构
高层建筑钢筋混凝土框剪结构体系,由于它具有较大的侧向刚度,在地震荷载作用下又能较好地吸收地震能量,具有良好的抗震性能。同时这种结构体系又能为建筑物提供较大的平面空间满足使用上的要求,因此在高层结构设计中,框架系的梁截面尺寸一般比较容易确定,柱截面大小根据轴压比和构造的要求确定。
三、 解决高层框架剪力墙结构常见的问题的对策
在施工过程中出现高层框架剪力墙结构的问题是不可避免的。不仅会影响施工进度还会影响工程质量,导致后期的施工无法正常进行。所以要加强质量宣传教育,提高质量意识思想,把高层框架剪力墙结构的问题降低到最低限度,因此对后期施工着重采取一些严格措施和对策加以补救和防范:
(一) 天气变化时对剪力墙结构进行一定的保护。天气的变化和气温的急剧下降都会对剪力墙的质量造成直接影响,在寒冷的冬天首先要采取一定的保温措施防止由于低温引起的剪力墙开裂,由于外部的温度和混凝土内部的温度差异较大,存在剪力墙裂缝的危险。所以在施工中应当对剪力墙进行保护,可以采用钢筋等支撑物进行一定的保护措施以免引起剪力墙发生垮塌。
(二) 加强对剪力墙的检查力度。主要是对于施工过程中的的剪力墙进行全面的检查,重点检查路基是否有断裂、破损和断裂。如果发现剪力墙松散,要及时挖除并且及时修复。如果剪力墙发生断裂,则需要在裂缝的整个面板内增设补强钢筋网,防止发生进一步的裂缝。可以成立专门的检查小组对剪力墙进行定期和不定期的检查和抽查,同时在施工过程中应当注意和及时发生剪力墙是否发生断裂或垮塌,从而进行及时的修补。
(三)严格按照规范施工和控制施工质量。首先控制好基层标高以及平整度,对于路基其压实质量要求达到规定的压实度值和弯沉值,并且充分考虑地下水对路基稳定的影响,完善排水设施。对高层框架的结构来说,剪力墙对其不要求有很高的强度,但必须要求有很好的稳定性和均匀性。所以在剪力墙的强度和规范方面要严格要求和控制,保证剪力墙的质量。
四、 结束语
框架剪力墙结构在设计过程中应将概念设计和计算分析结合起来,根据初步计算的结果,不断的进行调整试算。遇到问题应从力学基本原理出发,仔细分析产生问题的原因,合理有效地解决设计中的问题。在整个平面布置中,剪力墙的布置是最关键的。在条件允许的情况下应尽量周边、对称的布置,这样才能做到刚度合理分配。并且应加强结构的关键部位和薄弱环节,减少不必要的墙体布置,从而使结构的刚度、位移角、周期比等满足规范的要求,达到结构方案安全、经济合理的要求。
参考文献:
[1]邢力.框架剪力墙体系的结构布置及构件尺寸[J].电信工程技术与标准化,2009(10).
[2]吴哲夫.高层建筑剪力墙结构设计[J].福建建筑,2009(8).
[3]印文良.多层框架房屋的结构选型与结构布置[J].长江工程职业技术学院学报,2010(3).
[4]叶艳霞.框支分区剪力墙结构抗震性能及空间精细分析和简化分析方法研究[D].西安建筑科技大学,2009.
[5]徐成吾,卢兴康.大跨度预应力混凝土井字梁结构的设计与施工特点[A].第九届全国混凝去及预应力混凝土学术交流会论文集,2009.
[6]魏宏清.建筑设计与结构的关系[J].中华建筑报,2010(5).