對房屋剪力墻結構設計問題的思考論文

時間：2024-10-25 21:39:50 其他類論文我要投稿

對房屋剪力墻結構設計問題的思考論文

　　摘要：目前，越來越多的剪力墻結構小高層住宅樓拔地而起，但是，隨之而來的是我們發(fā)現(xiàn)這些剪力墻結構小高層在施工質量上還存在著一些質量通病，主要表現(xiàn)為剪力墻板混凝土成型質量差、混凝土實體回彈檢測強度不高等。本文根據工程實際并結合2001版《規(guī)范》和其他相關資料，論述了底層框剪結構的設計方法說明了一些注意事項。

對房屋剪力墻結構設計問題的思考論文

　　關鍵詞：剪力墻結構過渡樓層側移剛度比

　　0 引言

　　對于12～16層的小高層建筑結構，采用既可以保證結構的剛度、位移，又可以使室內空間方正合理。所以剪力墻結構得以普遍應用。剪力墻的受力、變形特征，類似以框剪結構。但比框架結構的剛度分配、內力分配更合理，結構的變形協(xié)調導致的豎向位移差別，也比框剪結構小，則傳基礎荷載更均勻、合理。目前，越來越多的剪力墻結構小高層住宅樓拔地而起，但是，隨之而來的是我們發(fā)現(xiàn)這些剪力墻結構小高層在施工質量上還存在著一些質量通病，主要表現(xiàn)為剪力墻板混凝土成型質量差、混凝土實體回彈檢測強度不高等。

　　1 剪力墻結構的基本含義

　　剪力墻結構的定義：①剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5～8的剪力墻；②高層建筑結構不應采用全部剪力墻的剪力墻結構；③剪力墻較多時，應布置筒體（或一般剪力墻），形成剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結構。

　　剪力墻結構的必要條件：抗震設計時，墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不大于結構總底部地震傾覆力矩的50%。

　　剪力墻結構的下限：當墻較少時，如墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結構總底部地震傾覆力矩的15%～40%，則可以按普通剪力墻結構設計。下限規(guī)范沒有規(guī)定，用戶可以靈活掌握。如果在剪力墻結構中，只有個別小墻肢，不應看成剪力墻結構而應作為一般剪力墻結構處理。

　　2 剪力墻房屋的設計

　　根據2001版《抗震設計規(guī)范》要求，對于底層框架——剪力墻結構應強調抗震概念設計以及抗震構造措施的重要性。相對于89版規(guī)范，其放寬了結構總高和層數(shù)限制，增加了底部兩層框架結構并提出了過渡層概念。進一步提高了底層框架——剪力墻結構的性能。

　　2.1 選擇有利的建筑形式在抗震設計中，建筑平面應盡可能簡潔、規(guī)則，結構的剛心與質心相一致，以減少地震作用下結構產生的扭轉效應。剪力墻的方案布置、墻量的多少、墻片的大小應合理。由于底部框墻結構中的剪力墻屬低矮墻，其抗剪剛度相對較大，如果布置的墻肢較長、平面形式復雜，很容易出現(xiàn)局部剛度過大，受力過于集中的現(xiàn)象，甚至經常出現(xiàn)只布置極少的剪力墻就滿足上下層抗側剛度比限值的情況。因此在剪力墻布置方案上一定要堅持均勻、對稱、周邊、分散的原則，墻片不宜過長，應以墻片高寬比1.5左右為為宜，墻片平面形式不宜采用提高抗側剛度的“Ｌ”“Ｔ”等平面形式，而是盡可能采用“一”字形。這是因為只有弱化每一單片剪力墻的剛度，才有可能實現(xiàn)均勻分散多道設防的目標。同時還應控制剪力墻的最大間距，以期符合規(guī)范的要求�？v向抗震墻還應在外縱軸布置開窗洞的抗震墻或剪力墻，這樣大大增強橫向抗傾覆的能力，避免邊柱產生過大的壓力和拉力。

　　2.2 建筑高度和層數(shù)的限值以往震害資料及文獻的分析表明，底層框架剪力墻房屋的震害隨著樓層數(shù)的增加而加劇。因此底層框架——剪力墻結構應滿足高度和層數(shù)的限值。2001版《規(guī)范》規(guī)定，6，7度區(qū)22米7層，8度區(qū)19米6層。所謂房屋總高度是指室外地面到主要屋面板板頂或檐口的高度。半地下室從室內算起，全地下室或嵌固條件好的半地下室應從室外地面算起。帶閣樓的坡屋面應算到山間墻的1/2高度處。室內外高差大于6米時，房屋總高度應允許適當增加，但不超過1米。

　　2.3 嚴格遵守抗震規(guī)范對不同設防烈度的第二層與第一層側移剛度比的限值規(guī)定在歷次地震中，底層框架房屋結構之所以發(fā)生嚴重破壞，其原因就在于底層層間剛度與上部層間剛度比過于懸殊。當?shù)卣鹱饔眉性诘讓訒r，由于底層較上部結構小得多的側移剛度，造成非常突出的底層彈塑性變形集中現(xiàn)象。因此，控制底層與上部側移剛度比是很必要的。規(guī)范給出了不同設防烈度下上層與底層側移剛度比的限值，6、7度時不應>2.5，8度不應>2.0且均不應<1.0。

　　2.4 底層框架柱網的設置底層應為全框架，至少應是框架形式，即在內柱縱、橫軸線的內、外墻中均設柱或構造柱，且縱橫兩向均應形成框架形式。底部框架結構的柱網不宜過大，一般控制在7.5ｍ左右，并且框架梁上懸墻數(shù)目不應超過一道。首先從使用功能上，底框結構大多為商住樓，該跨度對應上部可分割為兩開間(4.2ｍ+3.3ｍ或4.5ｍ+3.3ｍ)，(大于4.2ｍ，已為大開間，其面積比受到規(guī)范限制)，無論上部為住宅樓，還是辦公樓，上述跨度對應的上部開間尺寸足以滿足砌體結構所能實現(xiàn)的功能。而且可以控制框架梁上僅有一道懸墻。同時考慮底部框架梁橫斷面高度取值應控制在1／5～1／8梁跨，如果柱網過大，會使梁斷面及配筋出現(xiàn)異�，F(xiàn)象，而上部懸墻數(shù)目增多，更會加重這種現(xiàn)象�？刂浦W尺寸，給出規(guī)定限值，限制框架梁上的懸墻數(shù)目，對底層框架——剪力墻結構來說非常重要。

　　2.5 過渡樓層設計底層框架——剪力墻結構具有較好的承載、變形和耗能能力，其破壞狀態(tài)一般為延性破壞；上部磚房部分雖具有一定的承載能力，但變形和耗能能力相對較差，其破壞狀態(tài)多為脆性破壞。在上部磚房中，過渡樓層墻體承受地震剪力和傾覆力矩最大，受力最為不利。此外，在豎向均勻荷載作用下，過渡樓層墻體處于壓剪或拉剪應力狀態(tài)。因此當有水平荷載作用時，過渡樓層墻體與落地墻體相比，其抗裂性能和水平承載力均相應降低。試驗表明，在豎向及反復水平荷載作用下，過渡樓層墻體的水平承載力約降低20%～30%。過渡樓層墻體的水平承載力驗算按式

　�。帧堞耭VEA/γRE (1)

　　fVE=1/1.2（1+σ0/fv）0.5fv (2)

　�。�=ＡＷ+∑ηiGC /ＧＷＡci (3)

　　β=1/{1+0.45(0.2-0.8ｈb /ｌ)σ0ｆV V} (4)

　　式中β——水平承載力降低系數(shù)；

　　σ0——對應于重力荷載代表值的墻體截面平均壓應力，Ｎ/ｍｍ2；

　　fv——砌體的抗剪強度平均值，Ｎ/ｍｍ2；

　　hb——托梁的截面高度，ｍｍ；

　　I——托梁的計算跨度(ｍ)，對兩跨不等跨梁，I取較大跨的跨度；對跨中設置構造柱的梁，I以1/2代入；

　　ＡＷ——墻體扣除混凝土構造柱及洞口后的水平截面面積，ｍ2；

　�。羉i——混凝土構造柱的截面面積，ｍ2；

　�。莈，ＧＷ——混凝土和砌體的切變模量，Ｎ/ｍｍ2；