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1、框架—剪力墻結構設計相關問題淺談 摘要:本文從框架-剪力墻結構的受力與變形特點出發(fā),對框架-剪力墻結構的抗震性能、結構布置原則及地震傾覆力矩比值進行了探討。關鍵字:框架剪力墻抗震1.引言在框架結構平面的適當部位設置剪力墻,二者通過樓蓋協(xié)同工作,就形成了框架-剪力墻結構體系。在同一結構單元中同時采用框架和剪力墻結構,共同承受豎向和水平荷載,起到了取長補短的作用,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。因而框剪結構可應用于多種使用功能的高層建筑中。2.框架-剪力墻的結構分析2.1框架-剪力墻結構的變形特點框架剪
2、力墻結構是由框架和剪力墻兩種不同的抗側力結構所組成。這兩種結構的受力特點和變形性質是不同的。在水平力作用下,剪力墻是豎向懸臂彎曲結構。其變形曲線呈彎曲型,樓層越高水平位移增長速度越快,頂點水平位移值與高度是四次方的關系??蚣茉谒搅ψ饔孟拢渥冃吻€為剪切型,樓層越高水平位移增長越慢。7框剪結構,既有框架,又有剪力墻,它們之間通過平面內剛度無限大的樓板連接在一起,在水平力作用下,樓板使它們水平位移協(xié)調一致,不能各自自由變形,在不考慮扭轉影響的情況下,在同一樓層的水平位移必定相同。因此,框剪結構在水平力作用下的變形曲線呈反S形的
3、彎剪型位移曲線。2.2框架-剪力墻結構的受力特點框剪結構在水平力作用下,由于框架和剪力墻協(xié)同工作,在下部樓層,因為剪力墻位移小,它拉著框架變形,使剪力墻承擔了大部分剪力;上部樓層則相反,剪力墻的位移越來越大,而框架的變形反而小,所以,框架除負擔水平力作用下的那部分剪力以外,還要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(chǎn)生的樓層剪力很小,但框架中仍有相當數(shù)值的剪力??蚣芘c剪力墻之間的樓層剪力分配比例和框架各樓層剪力分布情況,隨著樓層所處高度不同而變化,與結構剛度特征值直接相關。3.框架-剪力墻結構抗震分析3.1框
4、架-剪力墻的抗震性能7框架-剪力墻結構比框架結構在減輕框架及非結構部件的震害方面有明顯的優(yōu)越性,剪力墻可以控制層間位移,減低了對框架的延性要求,簡化了抗震措施。由于框架、剪力墻的共同作用,頂層高振型的鞭梢效應可以大為減輕。同純框架結構相比,加上剪力墻后結構的耗能能力為同高度框架結構的20倍左右,剪力墻還有在強震作用下裂而不倒和事后易于修復的優(yōu)點。3.2框架-剪力墻的抗震設計框架-剪力墻結構是具有多重防線的抗震結構體系。在大震作用下,隨著剪力墻剛度的退化,框架起著保持結構穩(wěn)定及防止全部倒塌的作用(二道防線),此時框架并不需考慮過
5、大的地震作用(但亦需有一定的承載力儲備),因為已開裂的剪力墻仍有一定的耗能能力,同時結構剛度的退化,也在一定程度上降低了地震作用。大震作用下剪力墻開裂,剛度退化同時也引起了框架與剪力墻之間的塑性內力重分布,這需要對原有的內力分析結果作一些調整,賦予框架一定的安全儲備,以實現(xiàn)多道設防的原則??蚣?剪力墻結構會推遲框架塑性機制的形成,因此框架部分不需要嚴格按強柱弱梁的原則進行設計。對梁柱節(jié)點的設計要求也可適當放寬??蚣?剪力墻結構抗震設計的基本思想是“強剪弱彎,強肢弱梁,可靠的樓蓋”。在抗震設計時應做到以下幾點:(1)墻體受彎破壞
6、要先于受剪或其他形式的破壞,并且要把這種破壞限定在墻體中某個指定的部位。(2)聯(lián)肢剪力墻的連梁在墻肢最終破壞前應具有足夠的變形能力。(3)7與剪力墻相連的樓蓋(及屋蓋)應具有必要的承載力和剛度。4.框架-剪力墻的結構布置原則框架-剪力墻結構體系結構布置除應符合其各自的相關規(guī)定外,其框架和剪力墻的布置還應滿足下列要求。(1)框架-剪力墻結構應設計成雙向抗側力體系,主體結構構件之問不宜采用鉸接??拐鹪O計時,兩主軸方向均應布置剪力墻。梁與柱或柱與剪力墻的中線宜重合,框架的梁與柱中線之間的偏心距不宜大于柱寬的1/4。(2)框架-剪力墻
7、結構中剪力墻的布置一般按照“均勻、對稱、分散,周邊”的原則布置。剪力墻宜均勻對稱地布置在建筑物的周邊附近、樓電梯間、平面形狀變化及恒載較大的部位;在伸縮縫.沉降縫、防震縫兩側不宜同時設置剪力墻。平面形狀凹凸較大時,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墻。剪力墻布置時,如因建筑使用需要,縱向或橫向一個方向無法設置剪力墻時,該方向可采用壁式框架或支撐等抗側力構件,但是,兩方向在水平力作用下的位移值應接近。壁式框架的抗震等級應按剪力墻的抗震等級考慮。剪力墻的布置宜分布均勻,單片墻的剛度宜接近,長度較長的剪力墻宜設置洞口和連梁形成雙肢墻或多
8、肢墻,單肢墻或多肢墻的墻肢長度不宜大于8m。每段剪力墻底部承擔水平力產(chǎn)生的剪力不宜超過結構底部總剪力的30%。7縱向剪力墻宜布置在結構單元的中間區(qū)段內。房屋縱向長度較長時,不宜集中在兩端布置縱向剪力墻,否則在平面中適當部位應設置施工后澆帶以減少混凝上硬化過程中的收縮應力影響,