關(guān)于剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題探討

1、<p>　　關(guān)于剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題探討</p><p>　　摘要:伴隨著高層建筑越來(lái)越多，剪力墻和剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)該重視影響結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的因素。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，做好結(jié)構(gòu)的布置、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的分析，尋求合理的結(jié)構(gòu)方案，推廣使用冷軋扭鋼筋在樓面板的設(shè)計(jì)中，盡量避免使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)。應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 </p><p>　　關(guān)鍵字：剪力墻；框架剪力墻

2、 ； 結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　1前言 </b></p><p>　　伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速增長(zhǎng)，全國(guó)各地的高層建筑相繼出現(xiàn)。由于框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系建筑平面具有布置靈活，并且能夠規(guī)劃出較大的空間。同時(shí)也符合抗震設(shè)計(jì)的延性好、超靜定以及多道防線的要求，可

3、以達(dá)到結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度、穩(wěn)定以及剛度等方面的性能。所以在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)框架剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用出現(xiàn)的次數(shù)越來(lái)越頻繁。但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)中依然存在很多問(wèn)題需要解決。 </p><p>　　與多層建筑相比,高層建筑的受力特點(diǎn): 其一是柱子、墻體的軸向變形及截面剪切變形對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的影響;其二是風(fēng)力或地震的水平荷載作用所產(chǎn)生的內(nèi)力和位移變形常為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制因素。 </p><p>　　2剪力墻的數(shù)量確定

4、 </p><p>　　在框架剪力墻的結(jié)構(gòu)中，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度主要由剪力墻的抗側(cè)剛度決定。層間位移和結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移隨剪力墻的抗側(cè)剛度的增大而減小，成反比例關(guān)系。所以，為了滿足變形的限制要求，往往就需要較大的抗側(cè)剛度,此時(shí)需要的就是足夠多的剪力墻數(shù)與剪力墻截面大小的平衡。但是,在特殊條件下譬如在地震荷載作用下,側(cè)向位移與剪力墻側(cè)向剛度并不成反比關(guān)系。他的原因就是剪力墻抗側(cè)剛度的增大會(huì)減小結(jié)構(gòu)的自振周期,使得地震作用加

5、大。綜上所述我們可以得出結(jié)論即過(guò)多的確定剪力墻的數(shù)量是不經(jīng)濟(jì)的。 </p><p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步階段，通常就會(huì)面臨著怎樣經(jīng)濟(jì)、合理的確定剪力墻的數(shù)量，讓他可以滿足位移同時(shí)減少大量重復(fù)工作的問(wèn)題，當(dāng)然了也要盡可能滿足建筑的使用功能。 </p><p>　　3框架剪力墻結(jié)構(gòu)的非線性反應(yīng)的分析 </p><p>　　鋼筋混凝土的框架剪力墻結(jié)構(gòu)，在相當(dāng)劇烈強(qiáng)烈地震作

6、用下能有效地通過(guò)反復(fù)的非彈性變形耗散地震能量,并且是一種較好的抗震結(jié)構(gòu)體系。但是，就目前而言的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范尚有它自己的不足之處,很多按規(guī)范設(shè)計(jì)的鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)房屋,仍然遭到了不同程度的甚至是達(dá)到失效的嚴(yán)重非結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)破壞。所以，鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的非線性分析受到了應(yīng)有的重視,國(guó)內(nèi)外學(xué)者也為此做出了大量的相關(guān)研究。 </p><p>　　由于非線性動(dòng)力性能相當(dāng)?shù)膹?fù)雜是在鋼筋混凝土構(gòu)件的動(dòng)力荷載作用下

7、的,使得傳統(tǒng)的平面非線性分析無(wú)法反映空間結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的協(xié)同作用。曾經(jīng)美日兩國(guó)合作研究,通過(guò)一個(gè)足尺7層鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的偽動(dòng)力試驗(yàn)同振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn),揭示了這種結(jié)構(gòu)在非彈性范圍的反應(yīng),就是以墻的轉(zhuǎn)動(dòng)和墻體周?chē)蚣芗s束墻轉(zhuǎn)動(dòng)的三維機(jī)制為主。同時(shí)考慮框架剪力墻結(jié)構(gòu)的這種空間效應(yīng),當(dāng)前許多研究者從簡(jiǎn)單實(shí)用同時(shí)又具有合理精度的角度出發(fā),提出了擬三維分析模型和完全的三維分析模型。高層鋼筋混凝土框架剪力墻三維非線性地震反應(yīng)分析的計(jì)算工作量非常的

8、大,目前的分析模型如要用于實(shí)際有一定的困難。于此同時(shí)三維非線性反應(yīng)分析變軸力和中柱的雙軸彎曲影響問(wèn)題是非常復(fù)雜的,目前雖然已經(jīng)提出了若干模型,但依然有待發(fā)展和驗(yàn)證。目前最為理想的多豎線單元墻模型，用基于自平衡力的結(jié)構(gòu)非線性動(dòng)力反應(yīng)分析方法來(lái)進(jìn)行框架剪力墻的擬三維非線性地震反應(yīng)分析。 </p><p>　　3、當(dāng)前剪力墻和框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題 </p><p>　　因剪力墻和框架剪

9、力墻的結(jié)構(gòu)體系具有整體性良好，剛度大以及側(cè)向變形小、抗震性能好、抗風(fēng)等的特性。這樣可以更加容易滿足高層結(jié)構(gòu)中國(guó)家規(guī)范限定值的要求。所以一般的高層中使用這種結(jié)構(gòu)體系的較為廣泛。所以正因?yàn)檫@樣，設(shè)計(jì)施工中也易讓人們對(duì)這種結(jié)構(gòu)體系的一些問(wèn)題缺乏足夠的重視。同時(shí)為了趕進(jìn)度，沒(méi)有充足的時(shí)間琢磨抗震規(guī)范中采用的三個(gè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及二階段抗震設(shè)計(jì)方法、規(guī)范的條文規(guī)定, 這就容易忽視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性,甚至錯(cuò)誤地覺(jué)得這種結(jié)構(gòu)體系可任意改動(dòng), 同時(shí)不易出現(xiàn)

10、抗震和安全問(wèn)題等等。所以，設(shè)計(jì)前期方案階段結(jié)構(gòu)人員沒(méi)有主動(dòng)的與建筑人員配合，使得建筑人員隨意的進(jìn)行墻體的布置；后期則就是隨意改動(dòng)墻柱的位置，更甚者在電算后依然在不斷改動(dòng)，一些境外的承包商更是敢于搬墻抽柱，拆墻打洞，不顧安全和經(jīng)濟(jì)。 </p><p>　　4當(dāng)前條件下問(wèn)題的解決措施 </p><p>　　4.1重視影響經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的因素 </p><p>　　作為企業(yè)

11、經(jīng)濟(jì)效益使其追逐的首要目標(biāo)，安全又省錢(qián)是其企業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平考核的重要目標(biāo)，同時(shí)也是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的追求。但是，當(dāng)前在剪力墻與框架剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中, 材料耗量的差別則相差較大, 而且這種結(jié)構(gòu)體系在高層建筑中要占到80%以上, 同時(shí)在高層住宅中要?jiǎng)t占到90%左右。為降低結(jié)構(gòu)造價(jià)和材料耗量的意義很重要，所以可以從以下幾個(gè)方面加以重視。 </p><p>　　4.2做好結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的布置 </p>

12、;<p>　　概念設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿設(shè)計(jì)的全過(guò)程，尤其是在抗震設(shè)計(jì)中。要使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)絕對(duì)不出現(xiàn)裂縫是很難做到的, 而且要求做到也不一定是合理的。而高層設(shè)計(jì)中關(guān)鍵是避免在地震中結(jié)構(gòu)的局部開(kāi)裂或破壞而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)體系破壞,因此要求結(jié)構(gòu)中要形成多道抗震防線，同時(shí)引導(dǎo)預(yù)定部位在地震時(shí)出現(xiàn)塑性鉸的作用，用來(lái)提高結(jié)構(gòu)的能耗能力，從而可以改善構(gòu)件的延性。同時(shí)結(jié)構(gòu)布置時(shí)應(yīng)注意到可以削弱地震的反應(yīng)，平面剛性力求對(duì)稱，豎向力求等強(qiáng)，可以合理確定他

13、的抗側(cè)剛度的中心位置，這樣水平合力點(diǎn)通過(guò)或靠近中心，就避免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)影響。 </p><p>　　4.3加強(qiáng)結(jié)構(gòu)分析，尋求最合理的結(jié)構(gòu)方案 </p><p>　　前期方案設(shè)計(jì)的質(zhì)量如何將對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的材料耗能影響最大，據(jù)資料顯示前期設(shè)計(jì)工作將會(huì)影響到投資的25%-80%之間。一般情況而言，剪力墻結(jié)構(gòu)中無(wú)論大開(kāi)間或者是小開(kāi)間方案, 都能滿足規(guī)范中規(guī)定的要求, 其墻體配筋一般只是構(gòu)造要求, 即使框

14、剪結(jié)構(gòu)中剪力墻的配筋率往往也不高。在以往的情況中，往往是一種方案一次電算定案，從而使得位移值不合理、結(jié)構(gòu)自重較大，地震自振周期較短、剛度過(guò)大、地震自振周期較短等情況。而今后也應(yīng)該注意到，剪力墻的增多或者截面尺寸的加大都可以提高結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度以及增大地震荷載加大地震力的二重性的目的，剪力墻的布置不當(dāng)、增大都會(huì)使結(jié)構(gòu)受力不利?？梢钥闯鰪膶で蠛侠淼慕Y(jié)構(gòu)方案可以有很大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的意義。比如：將傳統(tǒng)的剪力墻用于25 層以下的住宅中時(shí), 往往會(huì)因墻量

15、過(guò)多、墻肢長(zhǎng), 墻體的承載能力得不到充分利用, 而且材料耗量大還增大了結(jié)構(gòu)自重, 使得結(jié)構(gòu)剛度過(guò)大, 地震自振周期短, 加大了地震的反應(yīng)，但是如若將傳統(tǒng)的小開(kāi)間剪力墻的方案改成大開(kāi)間同時(shí)并適當(dāng)合理的采用一些短肢墻或者異形柱，同時(shí)合理減少墻體的用量，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析調(diào)整結(jié)構(gòu)布置, 不僅僅能使結(jié)構(gòu)取得較好的經(jīng)濟(jì)效果同時(shí)還可獲得良好的建</p><p>　　4.4結(jié)構(gòu)方案應(yīng)該考慮到綜合效益問(wèn)題 </p>&l

16、t;p>　　通常的情況下，人們一般認(rèn)為純鋼結(jié)構(gòu)是鋼筋砼結(jié)構(gòu)造價(jià)的2倍以上，混凝土與鋼混合結(jié)構(gòu)則是鋼筋砼結(jié)構(gòu)造價(jià)約在1. 5倍左右浮動(dòng)。因此會(huì)誤認(rèn)為不管是什么情況鋼筋砼都是較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的，但是從哲學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)講,這是用一點(diǎn)論來(lái)看問(wèn)題，是具有片面性的。在具體的工程中，當(dāng)?shù)鼗^差、動(dòng)遷費(fèi)用較高、建設(shè)裝修以及設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)較高、低價(jià)較高等情況出現(xiàn)根據(jù)材料其工程造價(jià)約占工程總投資的50%以內(nèi)，而一般的辦公樓、住宅、賓館中結(jié)構(gòu)造價(jià)僅僅只占工程造價(jià)的3

17、0%以內(nèi)。 </p><p><b>　　5結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　合理做好框架剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，將會(huì)直接影響到技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的高低以及建筑物的安全使用。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的初步階段，合理確定剪力墻的數(shù)目不但可以減少大量的重復(fù)工作的問(wèn)題，同時(shí)還可以達(dá)到經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。但也必須看到在目前階段，我國(guó)在剪力墻和框架剪力墻的設(shè)計(jì)中還存在很多的問(wèn)題，如我們通常所說(shuō)“千里之堤毀于蟻穴