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結(jié)構(gòu)設(shè)計知識:框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻有哪些合理數(shù)量?

2015-01-06 15:05  建設(shè)工程教育網(wǎng)整理  【  【打印】【我要糾錯】

框剪結(jié)構(gòu)中剪力墻有哪些合理數(shù)量?

在框架- 剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻的數(shù)量直接影響到整個結(jié)構(gòu)的抗震性能和土建造價。剪力墻布置得多,結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度大,側(cè)向位移;但材料用量增加,同時由于結(jié)構(gòu)自振周期縮短,結(jié)構(gòu)自重增大,導(dǎo)致地震反應(yīng)隨之加大,即側(cè)向力變大。反之,剪力墻布置得少,材料用量減少,由于結(jié)構(gòu)較柔,自振周期變長,地震反應(yīng)即地震作用力變。坏Y(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度小,側(cè)向位移較大,地震后結(jié)構(gòu)開裂或破壞嚴(yán)重。因此,剪力墻應(yīng)該是布置得多還是布置得少才有利于結(jié)構(gòu)抗震的問題,曾經(jīng)在結(jié)構(gòu)工程界引起較長時間的爭論。經(jīng)過對歷次地震震害的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn),剪力墻數(shù)量過少,結(jié)構(gòu)側(cè)向位移較大,結(jié)構(gòu)或非結(jié)構(gòu)構(gòu)件損壞嚴(yán)重,增加了修復(fù)費用。而剪力墻數(shù)量較多時,往往表現(xiàn)得震害較輕。這就說明,盡管增加剪力墻的布置會加大結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng),但對整個結(jié)構(gòu)的抗震性能來說,還是有利的。當(dāng)然,從建筑物土建造價的角度來說,剪力墻數(shù)量多時,會導(dǎo)致鋼筋和混凝土用料增加,結(jié)構(gòu)自重增大,并導(dǎo)致地基處理費用的上漲。剪力墻數(shù)量增加,雖然從力學(xué)的角度看,框架所受的水平力會有所減少,但按照我國目前的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程,框架部分的材料用量并不能減少很多。因此,從經(jīng)濟(jì)的角度來看,剪力墻以少設(shè)為好。此外,剪力墻少則有利于建筑平面的靈活布置。

確定剪力墻的合理數(shù)量是一個十分復(fù)雜的問題。在方案設(shè)計階段,作為一個初步估算的方法,一般可以按剪力墻的壁率確定。所謂壁率是指平均每單位建筑面積上的剪力墻長度。日本在對幾次地震的震害調(diào)查后發(fā)現(xiàn),當(dāng)壁率少于50mm/m2時,震害嚴(yán)重;當(dāng)壁率多于150mm/m2時,破壞極輕微。另外,剪力墻的初步布置也可根據(jù)剪力墻面積率來確定,即同一層剪力墻截面面積與樓面面積之比。根據(jù)我國大量已建的框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的工程實踐經(jīng)驗,一般認(rèn)為剪力墻面積率在3%~4%較為適宜。

在擴(kuò)大初步設(shè)計階段或作為結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則,剪力墻的布置應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的要求,即通過計算校核結(jié)構(gòu)頂點位移及結(jié)構(gòu)最大居間位移分別滿足本章表15-3的限制值二同時,應(yīng)控制結(jié)構(gòu)的自振周期在一個合理的范圍內(nèi)。根據(jù)我國大量已建的框架-剪力墻結(jié)構(gòu)工程的經(jīng)驗,一般認(rèn)為當(dāng)結(jié)構(gòu)基本自振周期T=(0.1~0.15)n(n為結(jié)構(gòu)層數(shù))時,剪力墻的數(shù)量和構(gòu)件截面尺寸較為合理。

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