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框架 -剪力墙结构办公楼设计问题分析

作者:临沂鹏程木业  来源:http://www.jianliqiang.net  发布时间:2020-08-28 08:31     浏览次数 :

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  框架 -剪力墙结构办公楼设计问题分析

  杨超

  华诚博远工程技术集团有限公司 北京市 100000

  摘要:如今,我国高层建筑物拔地而起,有效节约了土地面积,为了能够符合时代发展,现代化高层办公楼都是集中体现环保性和集约性。所谓的框架-剪力墙结构就是利用钢筋混凝土框架和剪力墙两个部分组成的结构,这种结构是现代化办公楼中常见的建筑设计,一般框架都是刚接,但是框架和剪力墙不仅可以刚接,还能够使用铰接的方式,因此,这种方式具有灵活组合的优势,还能够很好地扩大空间使用率,满足建筑空间和使用的需求。与此同时这种结构的整体性也是比较好的,还抗风抗震,能够被广泛应用于多数高层建筑。
 

剪力墙加固体系


  关键词:框架-剪力墙结构;办公楼设计;问题

  引言

  现代的高层办公楼的建设要求正不断提高,凸显出集约化、环保化的发展政策。在高层办公楼的框架-剪力墙结构设计中,对设计手法进行改善,对设计理念进行创新,从而更好的实现办公楼框架-剪力墙结构的设计。该文对办公楼框架-剪力墙结构设计中的几个主要问题进行探讨,希望对设计者有一定的参考。

  1框架—剪力墙结构概述

  所谓框架-剪力墙结构,主要指的是由框架结构和剪力墙结构两种结构结合而成的一种结构形式,将两种结构的各自的优势集中到一起。众所周知,框架结构的变形主要为剪切型,上部楼层之间的相对变形较小,下部楼层之间的相对变形较大,而剪力墙结构的变形主要是是弯曲型,上层之间的相对变形较大,下层之间的相对变形较小。因此,框架-剪力墙结构综合了两种结构的特点,由两种结构的协调变形,形成了弯曲剪切变形,减小了楼层间的相对位移比和顶点位移的比值,提高了结构的侧向刚度。从受力特性来看,由于框架—剪力墙结构中剪力墙的侧向刚度远大于框架的侧向刚度,在水平荷载作用下,剪力墙承担了超过80%的剪力。因此,框架结构在水平荷载作用下的楼板剪力沿高度分布均匀,各层梁柱的弯矩相近,有利于降低梁柱规格,继而使得施工更加便捷。

  2框架-剪力墙数量问题

  对于框架-剪力墙的数量问题一直是困扰和讨论的重点,在日本的相关研究中证实,剪力墙的数量越多,那么抗震性能就越好,受到地震的危害就越小。因此在进行高层办公楼剪力墙设计的数量确定上,通常是尽量多的设计剪力墙数量,这样,能够使得整体结构的抗侧刚度增大,更好的抵抗水平作用力。然而,对于剪力墙的数量设置也不能超过必要的限度,大量使用剪力墙会造成材料的使用量大,墙体不能充分利用,从经济适用上是比较浪费的。而且虽然更多的剪力墙结构的抗侧刚度大,但是刚度过大会造成自振周期减小,自重增大,对于抗震不利,基础设计是比较困难的。

  在进行剪力墙数量的确定之前,需要对结构的柱网尺寸进行确定,而后依据竖向荷载和粗略估计的水平地震作用力,确定框架梁柱的截面尺寸,最后计算出剪力墙的数量。依据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)第8.1.3的规定,剪力墙承受的地震倾覆力矩不应少于结构总地震倾覆力矩的50%的情况下,才能按照框架-剪力墙结构设计。也就是说,框架-剪力墙结构是在这一前提下才能够进行构建的,并且能够发挥出其自身的特性。在剪力墙承受的地震倾覆力矩小于结构总地震倾覆力矩的50%的情况下,力墙的数量偏少,应适当增加剪力墙的数量。

  当前,我国相关规定对剪力墙的合理数量并没有明确的给出规定,在数量的确定时,通常是依照《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中3.7.3规定的结构的层间位移角不超过限值来确定剪力墙的数量。

  3框架-剪力墙结构办公楼设计优化措施

  3.1剪力墙布置原则

  在剪力墙设置上,应牢固把握对称性、分散性两项原则,实现剪力墙的均匀布设。其一是对称性原则,基于建筑物的抗扭曲性能进行剪力墙周边设置,使剪力墙的平面中心与刚度中心位于同一条直线上,保障剪力墙周边的对称性,既有助于最大限度控制剪力墙的面积大小,同时还可以增强其抗扭曲程度,优化建筑结构的稳定性。其二是分散性原则,需在剪力墙布设的过程中控制墙片数量,针对剪力墙的刚度、连续尺寸进行严格设计,保持剪力墙结构间的分散性,增加抗侧力构件的数量,防范因某一墙片局部遭到破坏导致整体剪力墙产生抗扭曲力,同时还能够起到分散受力的作用,减少剪力墙结构自重、降低对地面造成的影响,进一步提高高层建筑结构的稳固性与耐久性。

  3.2剪力墙位置与数量

  框架剪力墙结构中剪力墙作为侧向刚度的主要承担者,应多方位的考虑墙身的布置情况以保证建筑的安全使用。具体设计措施如下:

  3.1.1剪力墙的位置设计

  应在主轴上双向均匀布置,只在一个主轴设计容易造成结构扭转,不利于抗震;位置设计时还应考虑地震作用力,均匀布置剪力墙。剪力墙的具体位置一般设计在主体结构的外围及周边,以充分利用阳台、窗口的高连梁来加强侧向刚度,避免剪力墙的滥用。设计时多长墙少短墙且轴压应相近,从而保证在位置上应扩大空间,不在较小的空间设计较多剪力墙;剪力墙的长度则要在合理范围内尽可能长且长度应尽可能接近,在减少剪力墙的数量的同时保证了剪力墙的延展性,建筑空间也更加灵活。在设计时还要注意剪跨比与轴压比,在横纵负荷合理情况下每个剪力墙的轴压比尽可能的相近,防止墙肢的变形,而且轴压比正常的情况下剪跨比要保证>2,以避免脆性破坏。

  3.1.2剪力墙数量的设计

  设计时剪力墙要随建筑高度均匀变化,在高层办公楼中,建筑底部的200nm厚剪力墙不宜过多,上部剪力墙数目再减少就会降低建筑的抗震性。因此设计时要根据整体布局多角度进行分析,合理设计厚度,根据建筑高度的增加使厚度均匀增加,并结合建筑底部的剪力墙数目,以确保剪力墙的刚度合适、刚度均匀变化,不会发生刚度过大、刚度突变问题。设计时剪力墙之间还要通过连梁与框架进行连接,形成完整的抗风抗震结构,防止独立剪力墙、半框架剪力墙等劣质墙体的出现。设计时设计人员应充分考虑墙体转折对边缘位置的影响,周密地进行计算。

  3.3提高结构延性

  所谓结构延性就是结构承受的变形能力,而这种能力一般是在承受力没有下降的情况下定义为结构延性。通过了解结构延性,就可以明确结构的变形能力和抗震情况是否符合需求。因此在设计框架-剪力墙结构的过程中,一定要重视关键部位的结构延性,从而有针对性地提升延性。如果在实际建设过程中要注重办公楼转角以及复杂平面交界处结构的延性控制,而竖向位置应该注意薄弱楼层的杆件延性控制,尤其是底层杆件延性要重点强化。框架-剪力墙结构应用过程中,要重点强调底层框架结构延性,从而提升刚度突变位置的延性,以强化结构的稳定性。伴随着人类社会的几何式发展,建筑的高度越来越高。高层建筑与其他建筑最大的不同就在于垂直面荷载密集,并由于建筑物竖向不稳定性,导致受风荷载与地震荷载的影响十分巨大,这无疑对建筑框架剪力墙结构设计技术提出了更高的要求。

  结语

  综上所述,我们能够十分清楚地看出目前我国建筑行业对框架-剪力墙的关注度逐渐提升,正是由于该结构十分重要,所以相关部门应该加大建筑监管,一定要重视结构设计和建设的质量和安全。上文通过论述目前存在的问题,并且提出解决方案,希望可以为有需要的企业或者建筑行业提供参考,只有正确应用,规避错误,才能够建设出质量更好的办公楼。

  参考文献

  [1]李峰,周成功,郑振鹏.装配整体式框架-剪力墙结构在住宅设计中的应用[J].中外建筑,2013(3):95-97.

  [2]吴金虎,卢家森,许正东,等.预制混凝土外挂墙板上承式节点设计方法[J].建筑结构,2014(13):47-51.

  [3]王玉.结合工程案例谈框架剪力墙结构工程施工工艺探讨[J].江西建材,2014(3):47.

  [4]向小平.高层住宅框架-剪力墙结构设计要点初探[J].江西建材,2014(20):9.

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