时间:2023-05-29 17:38:34
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇框架剪力墙结构,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
一、钢框架-混凝土剪力墙体系
(一)组成及分类
钢框架-混凝土剪力墙体系是以钢框架为主体,并配置一定数量的钢筋混凝土或型钢混凝土剪力墙。由于剪力墙可以根据需要布置在任何位置上,布置灵活。另外剪力墙可以分开布置,两片以上剪力墙并联体较宽,从而可减少抗侧力体系的等效高宽比值,提高结构的抗推刚度和抗倾覆能力。钢筋混凝土剪力墙又现浇和预制两种。
(二)变形
1、钢框架-预制钢筋混凝土墙的变形
钢框架-预制钢筋混凝土墙体系是以钢框架为主体,建筑的竖向荷载全部由钢框架来承担,水平荷载引起的剪力主要由钢筋混凝土墙板来承担,水平荷载引起的倾覆力矩主要由钢框架和钢筋混凝土墙板所形成的联合体来承担。由于框架间设置了混凝土墙板,结构的抗推刚度和受剪承载力都得到显著提高,地震作用的层间位移也就显著减小。这种结构体系可以用于地震区较多层数的楼房。
2、钢框架-现浇钢筋混凝土墙的变形
“钢框架-现浇混凝土墙”体系是由现浇钢筋混凝土墙和钢框架所组成,一般应沿房屋的纵向和横向,均应布置钢筋混凝土墙体。纵、横墙的数量应根据设防烈度和楼房层数多少由计算确定,纵墙和横墙可分开布置,也可连成一体,现浇钢筋混凝土墙体水平截面的形状可以是一字型、L型、工资型。
二、剪力墙结构设计注意事项
1、对剪力墙结构,《建筑抗震设计规范》、《混凝土结构设计规范》、《高层建筑混凝土结构技术规程》都有一些规定,高规的内容要多一些,且有关于短肢剪力墙的规定(7.1.2条共8款)。一般剪力墙为hw(墙肢截面高度,个人认为此应称为“墙肢长度”,与高规表7.2.16注1及抗震设计规范6.4.9条与表6.4.7注4、混凝土结构设计规范表11.7.15注4统一)/bw(墙肢截面厚度)>8,墙肢截面高度不宜大于8m,较长的剪力墙宜开设洞口(即所谓结构洞)(高规7.1.5条)。短肢剪力墙hw/bw=5(认为按老习惯取4较合理)~8,抗震等级应提高一级。hw/bw<5(认为按老习惯取4较合理),即为异形柱。L形、十字形剪力墙等,只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不应认为是短肢剪力墙。
2、高规7.1.1条规定“剪力墙结构的侧向刚度不宜过大”,如果采用全剪力墙结构,即除门窗洞外均为剪力墙,无一片后砌的填充墙,第一周期只有1.02秒,侧向刚度过大,使地震作用过大,不经济,不合理。
3、关于底层剪力墙的厚度:高规7.1.2条规定“高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构”,当短肢剪力墙较多时,其第2款规定“抗震设计时,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于总底部地震倾覆力矩的50%”。SATWE程序在计算时,是将各个墙肢的高厚比进行单独计算,凡hw/bw=5~8,即归入短肢剪力墙,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就可能容易大于50%。而TAT程序在计算时,是将L形等剪力墙等只要其中的一肢达到一般剪力墙的要求,则不归入短肢剪力墙,在相同的结构中,这样算得的短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩就有可能不大于50%,建议宜按TAT计算该项指标。
4、在短肢剪力墙较多的剪力墙结构中,多数设计人员将较短的墙段都画为约束边缘构件或构造边缘构件,将计算需要的纵向钢筋均匀配置在整个墙段内,这是不妥的,因为配置在墙肢中和轴附近的钢筋并不能发挥作用,因此纵向钢筋应向墙肢端部集中,宜打印剪力墙边缘构件配筋计算结果复核。抗震设计规范6.4.9条规定:“抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时,应按柱的要求进行设计,箍筋应沿全高加密”,SATWE等程序在计算时也是照此条规定办理。如墙厚为200mm,墙肢长度600~800mm,虽然墙肢长度达到墙厚的3~4倍,认为仍宜按柱配筋。
三、框架―剪力墙结构设计注意事项
1、剪力墙应有边框:边框梁(或暗梁)、边框柱(抗震设计规范6.5.1条,混凝土结构设计规范11.7.17条,高规8.2.2条)。不能只设几段剪力墙,就成框架―剪力墙结构体系了。
2、剪力墙承担的地震倾覆弯矩应≥50%,否则应按框架结构查抗震等级,其最大适用高度只可比框架结构适当增加(抗震设计规范6.1.3条1款)。
3、框架―剪力墙结构中不应采用短肢剪力墙。
参考文献:
[1]钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规范(JGJ3-91).
【关键词】建筑;框架剪力墙;结构
建筑工程在框架剪力墙的作用下,拓宽建筑平面的设计范围,为建筑主体结构提供足够的抗侧力,保护建筑工程的安全性。框架剪力墙是建筑工程中比较重要的结构,实现了灵活的布设方式,防护建筑发生荷载失控的情况,保障建筑工程的结构稳定,发挥框架剪力墙结构的优势。
一、建筑框架剪力墙结构施工技术分析
以某建筑工程为例,分析框架剪力墙结构中的施工技术。该建筑为高层建筑楼群,其中A座建筑有24层,占地面积比较大,地下室分为两层,1层为停车场,2层是设备用房。为了保障该高层建筑的结构性能,采取框架剪力墙的施工方式,规范建筑楼层结构。结合框架剪力墙结构在该建筑中的应用,分析主要的施工技术,如下:
1、放线测量技术
放线测量是该建筑框架剪力墙结构施工中的基础和首要内容,该工程安排测量人员,依照图纸上的内容,准确的规划测量放线。该框架剪力墙结构测量放线时,主要使用的是全站仪,布设到相关的测量位置,完成结构的测量放线,测量人员主动构建轴线控制网,将测量放线的结果标注到控制网内,同时核查测量放线的结果,确保各项测量结果的准确性。
2、钢筋施工技术
钢筋施工技术是框架剪力墙结构的重点,其为结构中的主体部分。钢筋提高了框架剪力墙结构的强度,所以钢筋施工技术要符合该建筑的整体需求[1]。该建筑对进场的钢筋实行性能检测,根据钢筋检测的试验报告,确保钢筋材料的优质性。该建筑中的框架剪力墙结构中,对钢筋的搭接、焊接等都有明显的要求,必须按照框架剪力墙的实践需求,规划钢筋的各项技术参数,发挥钢筋在结构中的强度优势,而且钢筋主筋部分,需要和框架剪力墙结构中的预制砂浆块进行绑扎,在很大程度上提高了钢筋施工的可靠性。
该建筑工程在框架剪力墙的钢筋施工中,提出几点注意事项,分析如:(1)选择交错排列的方法,保障柱箍筋接头的科学性,接头交叉点位置,需要处于垂直的状态,满足钢筋连接的需求;(2)钢筋施工的材料要与框架剪力墙的工艺想吻合,严格按照结构工艺的标准安排钢筋施工,注重钢筋绑扎的控制,维护该框架剪力墙结构的稳定性;(3)使用电渣压力焊接技术时,需遵循钢筋搭接的原则,避免出现焊接缺陷。
3、混凝土施工技术
混凝土施工技术也是建筑框架剪力墙结构中的重点,混凝土工序要安排在钢筋之后,确定钢筋、模板验收合格后,才能安排混凝土施工[2]。该高层建筑框架剪力墙中的混凝土施工技术,集中体现在梁板、墙柱和商品砼三个部分,采取混凝土浇筑的方法,提高梁板的稳固性,满足框架剪力墙的结构需求,以该建筑框架剪力墙中的墙柱为例,分析混凝土施工技术的应用。首先在墙柱的底部安排砂浆填筑,采取分层振捣的方法,落实浇筑工作,固定墙柱的基础;然后根据现场墙柱混凝土的施工顺序,进行浇筑工作,墙柱浇筑时,需要配合梁板部分,可以实行同时浇筑的方式,保持墙体与梁板的一致性;最后完善墙体混凝土的养护,促使墙体混凝土能够达到框架剪力墙的质量标准。
二、建筑框架剪力墙结构中的抗震剪力分布
建筑框架剪力墙结构中,比较重要的项目是抗震剪力分布,提高建筑工程的抗震能力,发挥框架剪力墙的抗震作用。
1、静力弹塑性分析
建筑框架剪力墙的地层部分,承受着来自建筑结构的倾覆弯矩,其对框架剪力墙结构造成一定程度的干扰,很容易影响剪力墙的抗震性能[3]。在建筑框架剪力墙结构的抗震剪力分布中,通过静力弹塑性分析的方法,特征值在1.0~2.5范围内的框架剪力墙,倾覆弯矩的百分比控制在10%~50%之间,而特征值在3.0~4.5时,对应的倾覆弯矩百分比应该为50%~80%。大震情况下,剪力墙的刚度会明显衰弱,增加了底部倾覆弯矩的百分比,小震状态下,框架剪力墙的位移角,必须符合1/793~1/954范围,如果框架剪力墙结构位于弹性阶段,结构中的剪力分布,要遵循中间大、两边小的原则,促使框架剪力墙的顶层能够具备足够大的分布状态。
2、动力时程分析
动力时程分析,是建筑框架剪力墙结构中剪力分布的另一类计算方法,辅助计算出框架剪力墙结构中的数据参数[4]。动力时程分析下的剪力分布,可以划分为小震、中震、大震三个方面,分析如:(1)小震中,剪力分布与上文静力弹塑性分析一致,以此来预防小震状态下,剪力分布过度,由此保障小震时建筑的稳定性,确保剪力分布的合理性;(2)中震的位移角为1/312~1/365,此时框架剪力墙中的框架梁处于出铰的状态,剪力墙结构大多具有塑性的特征,分配剪力会增加0.6%~10.3%,剪力分配时,还要考虑塑性条件下的结构稳定度;(3)框架剪力墙结构剪力分布在大震条件下,位移角是1/107~1/168,动力时程分析的位移角要偏大,促使结构底部的剪力分布稍大,容易引起底部结构刚度衰减,此时中间部分的剪力分布必须均匀,维护框架剪力墙结构剪力分布的协调性。
三、建筑框架剪力墙结构施工中的质量控制
建筑框架剪力墙结构施工的过程中,应该严格按照施工方案进行,采取质量控制的方法,优化框架剪力墙结构的设计与实践。
1、准备工作的质量控制
建筑框架剪力墙结构较为复杂,涉及到多项参数、图纸等内容,前期的准备工作中,应该做好图纸会审与技术交底的工作,避免剪力墙结构出现设计误差。准备工作中,需要全面检测方案、图纸,消除潜在的数据误差,确保框架剪力墙符合建筑的需求,严谨布设框架剪力墙的位置。
2、控制钢筋绑扎的质量
钢筋绑扎关系到钢筋施工的强度与刚度,特别是梁柱节点位置,提升梁柱节点钢筋的承载水平,一旦出现钢筋绑扎问题,需重新计算梁柱的承载值,根据承载值的数据,科学设计钢筋绑扎,还要做好钢筋绑扎后的清洁工作,以免影响绑扎的效果。
3、混凝土的裂缝防护
建筑框架剪力墙结构设计中,将混凝土的裂缝防护做为一项要点工作,控制混凝土的原材料、外界施工温度以及工艺,保护混凝土的整体效益,进而预防混凝土裂缝。
结束语
建筑工程中,框架剪力墙结构的应用,提高了建筑的抗震性能,结合框架剪力墙结构中的施工技术,全面落实质量控制的应用,完善框架剪力墙结构的施工,积极推进框架剪力墙在建筑工程中的应用,辅助建筑工程实施,最主要的是提高建筑工程的抗震能力,维护建筑工程的结构稳定。
参考文献:
[1] 林斯嘉.框架-剪力墙结构的框架地震层剪力分配[J].建筑结构,2012,S2:294-299.
[2] 曹爱群.浅谈高层建筑框架剪力墙结构的设计[J].工程与建设,2011,03:348-350.
[3] 傅学怡,邸博. 基于有限基础刚度的框架-剪力墙结构抗震设计[J].土木工程学报,2014,04:29-37.
关键词:高层建筑;剪力墙;设计
前言
框架剪力墙结构体系是由钢筋混凝土框架和钢筋混凝土剪力墙两部分组成。框架的梁柱为刚接,框架与剪力墙可为刚接,也可为铰接。框架剪力墙结构具有灵活组成使用空间的优点,比较容易满足建筑物的使用要求,因此在实际工程中得到广泛的应用。
一、框架剪力墙结构体系的受力特点
框架是由梁柱线性杆件组成的,框架的受力特点类似竖向悬臂剪切梁,其变形曲线为剪切形,在纯框架的结构中,所有框架的变形曲线都是类似的,所以,水平力按各框架的抗推刚度D 比例分配,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,其变形曲线为弯曲形,在平面内有很大的抗弯曲刚度,在一般剪力墙结构中,所有抗侧力构件剪力墙的侧移曲线都是类似的,水平力在各片剪力墙之间按其等效刚度EI比例分配。
在同一结构单元中,二者是通过水平面内刚度无限大的楼板连接在一起的,以至于它们不能单独按各自的弯曲变形或剪切变形而自由变形,它们在同一楼层的位移必须相等,在不考虑扭转的情况下,由于框架与剪力墙共同工作,彼此相互作用,这样,在框架 剪力墙结构上部,剪力墙被框架向后拉,在框架 剪力墙结构下部,剪力墙被框架向前推,而框架的受力情况正好与此相反,沿竖向剪力墙与框架之间水平力的分配不是一个定值,它随着楼层的改变而改变,
二、框架剪力墙结构中剪力墙的布置
剪力墙的布置一般原则是均匀、分散、对称、周边,均匀、分散原则是要求剪力墙片数不要太少,而且每片剪力墙刚度不要太大,连续尺寸不要太长,使抗侧力构件数量多一些,分散一些,每片剪力墙的弯曲刚度适中,在使用中不会因为个别墙的局部破坏而影响整体的抗侧力性能,也不会使个别墙的受力太集中,负担过重而引起过早的破坏,刚度过大的墙承担的内力也大,相应的基础处理难度增加,同时也考虑到剪力墙相距太远,楼面刚度要求大,很难满足要求,周边的原则是考虑建筑物抵抗扭转能力,便于保证刚度中心与平面中心相吻合。剪力墙布置在周边对称位置,增加抵抗扭转的内力臂,在不增加剪力墙面积的情况下,提高抗扭转能力,剪力墙布置的位置应设在平面形状变化处,即:角隅、端角、凹角,这些部位往往是应力集中处,设置剪力墙给予加强是很有必要的;高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井处等的楼面开洞严重地削弱楼板刚度,对保证框架与剪力墙协同工作极为不利。因此,在工程设计中用剪力墙来加强这些薄弱端部,剪力墙的间距:现浇钢筋混凝土楼盖L/B=2~4 为宜;装配整体式钢筋混凝土楼盖L/B=2.5~3.0为宜,原则是建筑物愈高、抗震设防烈度愈高,间距取值愈小,剪力墙应沿建筑物全高设置,不得沿高度有突变,剪力墙应落地,剪力墙并应在两个主轴方向组合部署成L 形、T 形或形成封闭的筒,这样可以提高剪力墙自身的刚度,且一片剪力墙的长度不宜大于8m,当超过时,应利用洞口分割成两片墙,功能上不需要洞时,洞口可用不同的材料或轻质材料填充,过长的剪力墙中央部分的钢筋尚未到达屈服阶段,墙端部的钢筋早因变形过大而断开破坏。
三、框架剪力墙结构方案的确定
1、框架剪力墙结构方案选型
对于有抗震设防的框架剪力墙结构,正确而合理的设计方案其首要任务必须满足抗震设防的要求,在场地地基、建筑物的高度、建筑体型、结构体系的质量、刚度分布、构件强度、延性等方面要全面综合考虑,例如图1 中的平面,剪力墙偏于上方刚度明显不对称,偏心大抗扭转能力差,剪力墙集中而不分散,周边四角没有剪力墙,这种平面使结构的刚度中心与平面形心相差较远,抗水平力、抗扭转、抗地震能力差,在地震力作用下,使四角柱承受很大的地震力与扭转产生的效应,这样有可能某些构件提前退出工作,很难实现框架剪力墙结构多道防线抗震的最初目标。所以结构方案选型是结构概念设计中最重要的环节。
2、框架剪力墙结构设计
框架剪力墙结构具有较好的延性和耗能能力,是一种较为理想的抗震结构型式,对于框架剪力墙结构,合理设计框架、剪力墙以及连梁,对框架剪力墙结构抗震能力是非常重要的,《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3- 2010)考虑了框架剪力墙结构中剪力墙开裂后刚度降低,使框架承受的水平荷载大于弹性分析结果,则规定框架承受水平剪力不小于0.2V0 框架剪力墙结构进入弹塑性阶段后,剪力墙上部弯矩增大,下部弯矩减小,反弯点位置下移,剪力墙担负的剪力上、下部变化较大,中部变化较小,但是剪力墙设计控制内力变化不大,框架剪力墙结构屈服以后,结构的刚度特征值λ将改变,框架的最大剪力层转移,如果屈服顺序依次为剪力墙框架梁框架柱,则λ值增大,框架的最大剪力层下移;如果是框架梁先屈服,则λ值降低,最大剪力层上移,框架 剪力墙结构抗震设计中,应尽可能设置抵抗地震的多道防线,一般情况下,剪力墙作为第一道防线首先屈服,将框架设计作为第二道防线。因此,要充分认识到框架在剪力墙屈服后增加的荷载效应,让框架柱承担竖向荷载的构件有充分的安全储备,并且针对第二道防线,框架结构作抗震验算,总之,适当处理构件的强弱关系,使其形成多道抗震防线,是增强结构抗倒塌能力的重要措施。
四、合理分析计算结果
1、合理分析,正确简化计算程序要求的计算,用TBSA 程序计算时,首先将刚塔转换成为等刚度、等质量的薄壁筒体与下面结构整体计算,然后,再按得到的内力另外进行钢塔的设计,框架剪力墙结构中,剪力墙不落地时,形成框肢剪力墙结构,用TBSA 程序分析,先将计算洞口划分为平面剪力墙或较简单的L 形和I 形剪力墙,转换层设托梁支承,用无柱连接点与上层剪力墙连接,当每片墙的支承柱数为3根或更多时,转换梁的刚度要取得很大的高度,这种简化便于整体分析,但转换层和上下相邻层的内力和配筋运用另外的计算程序进行设计。钢管混凝土、型钢混凝土构件有按刚度相等的条件转换成圆形或矩形截面的混凝土构件进行整体计算,求得内力后再按有关规定对构件进行承载力设计。
2、分析计算机输出结果是否正确,首先从周期、振型和地震力方面判断,非耦连计算地震作用,其第一周期会在常规范围内,框架剪力墙结构T1=(0.08~0.12)NS(NS 为层数);第二周期T2=T1(1/5~1/3);第三周期约为T3=T1(1/7~1/5),如果相差太远应考虑调整结构截面尺寸和剪力墙的数量,使周期处于常规的范围内,正确的计算结果振型曲线多为连续光滑的,且第一振型没有零点,第二振型的零点在(0.7~0.8)H 高度上,第三振型的零点分别在(0.4~0.5)H 和(0.8~0.9)H 高度上,如果计算结果有异样,应继续分析查找原因,正常情况,底部总剪力也应在合理范围内,7 度Ⅱ类场地底部剪力大约在总重量的1.5%~3%之间,8 度Ⅱ类场地大约在总重量的3%~6%之间视为正常。框架剪力墙结构的位移在一般情况下,弯曲型与剪切型之间基本上是反S 型,接近于直接参考点的位移曲线,应上、下渐变,不应出现大的突变,。
五、结束语
随着我国国民经济不断发展,对高层建筑的需求愈来愈大,且高层建筑体型日趋复杂。各种不同功能的用房综合在一起,组成形态各异、比肩继踵的高层建筑,给结构设计增加了一定的难度。而搞好框架剪力墙结构设计,将直接影响到建设物的安全使用与技术经济指标的高低。
参考文献:
[1] 茆玉宝.墙体间距对高层建筑剪力墙结构动力特性影响的分析 [J].建筑施工.2001(05)
[2] 孙树立,陈璞,袁明武.剪力墙的面外刚度对建筑结构计算结果的影响 [J].计算力学学报.1999(04)
关键词:框架―剪力墙结构,抗侧力,结构设计,墙片
中图分类号:TB482文献标识码: A
剪力墙的正式名称是结构墙,由于主要承受水平力,因此俗称剪力墙。科学研究和已发生的震害都已经表明剪力墙是一种非常有效的抗侧力构件,在我国《建筑抗震设计规范》中又称为抗震墙。框架结构能够获得更大的空间,但由于框架是由梁柱板构成的,相对于剪力墙来说它的抗侧移刚度较小,受水平荷载后剪切型变形,不利于地震抗震。
框架―剪力墙结构,俗称为框剪结构,它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合,吸取了各自的长处,既能为建筑平面布置提供较大的使用空间,又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置,也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。对于地震区建筑来说,该结构具有两道抗震防线即剪力墙与框架。进入21 世纪,随着我国房地产事业的蓬勃发展,多层、高层和超高层建筑物的不断出现,框架―剪力墙结构的应用也变得非常广泛。
1 结构概念设计
结构概念设计的重要性主要是要求建筑师和结构师在建筑设计中应特别重视规范和规程中有关概念设计的规定,不能陷入只顾计算的误区,当结构严重不规则、整体性差,仅按目前的结构设计水平,很难保证结构的抗震和抗风性能,尤其是抗震性能。在结构抗震概念设计中应注意以下几个方面的内容。
1.1 结构应当简单可行
当结构布置简单时,结构在地震作用下具有直接和明确的传力途径,结构计算的模型,内力和位移分析、限制建筑物薄弱环节的出现,所有这些都变得很容易把握,对结构抗震性能的估计也比较可靠。
1.2 结构布置应当规则和均匀
沿着建筑物的竖向,建筑造型和结构布置应当比较均匀,应避免刚度、承载力和传力途径的突变,当建筑物在中间某层结构造型和结构布置有突变,这些部位将会出现和产生过大的应力集中或者过大的变形,容易导致建筑物过早的倒塌。建筑平面比较规则,平面内结构布置比较均匀,能使建筑物分布质量产生的地震惯性力以比较短、比较直接的途径传递,并能使质量分布和结构刚度分布协调,限制质量与刚度方面的偏心。
1.3 结构的刚度和抗震能力
水平地震作用是双向的,结构布置应使结构能够抵抗任意方向的地震作用,应使结构沿平面上两个主轴方向具有足够的刚度和抗震能力。结构刚度选择时应当考虑场地特征选择结构的刚度,以减少地震作用效应,但也应当控制结构变形增大,过大的变形将会因地震效应大而过早的导致结构破坏。
2 受荷后的特征
框剪结构由框架和剪力墙两种不同的抗侧力结构组成,种结构的受力特点和变形性质是不同的。
2.1 变形性质
在水平力作用下,剪力墙是竖向悬臂弯曲结构,其变形曲线呈弯曲形,楼层越高水平位移增长越快,顶点的水平位移值与高度是四次方关系。框架在水平力的作用下,其变形曲线是剪切型的,楼层越高水平位移增长越慢,在纯框架结构中,各榀框架的变形曲线类似,因此楼层剪力按框架柱的抗推刚度D 值比例进行分配。框剪结构,既有框架又有剪力墙,它们之间通过平面内刚度无限大的楼板连接在一起,在水平力作用下,使它们水平位移协调一致,不能各自自由变形,在不考虑扭转影响的情况下,在同一层的水平位移必须相同。因此,框剪结构在水平力的作用下的变形曲线呈反S 形的弯剪型位移曲线。
2. 2 相互作用
框架结构在水平力的作用下,由于框架和剪力墙协同工作,在下部楼层,由于剪力墙位移小,它拉着框架变形,使剪力墙承担了大部分剪力; 上部楼层则刚好相反,剪力墙的位移大,而框架变形很小,所以框架除负担水平力作用下的那部分剪力,还要承担拉回剪力墙变形的附加剪力。故在上部楼层即使水平力产生的楼层剪力很小,框架中仍具有相当的剪力。
2. 3 设计要点
框剪结构中框架底部剪力为零,剪力控制部位在建筑物高度的中部甚至上部,纯框架结构最大剪力在底部。因此,在设计中当实际布置有剪力墙的框架结构,必须按照框剪结构协同工作计算内力,不应简单按纯框架分析,否则不能够保证框架部分上部楼层构件的安全。
3 剪力墙的布置
框架剪力墙结构应设计成双向抗侧力体系,主体结构构件之间不宜采用铰接。抗震设计时,两主轴方向均应布置剪力墙。梁与柱或柱与剪力墙的中线宜重合,框架的梁与柱中线之间的偏心距不宜大于柱宽的1 /4。
剪力墙应均匀对称的布置在建筑物周边附近、电梯间、平面形状变化及恒载较大的部位; 在伸缩缝、沉降缝、防震缝两侧不宜同时设置剪力墙。平面形状凹凸较大时,宜在凸出部分的端部附近布置剪力墙。
剪力墙的布置宜分布均匀,单片墙的刚度宜接近,长度较长的剪力墙宜设置洞口和连梁形成双肢墙或多肢墙,单肢墙或多肢墙的墙肢长度不宜大于8 m。纵向剪力墙宜布置在结构单元的中间区段内。建筑物纵向长度较长时,不宜集中在两端布置纵向剪力墙。
4 剪力墙的数量
在框剪结构中,应当使剪力墙承担大部分水平作用下的剪力。但是剪力墙的数量设置不宜过多,如果设置过多,会使结构的刚度变大,从而增大了地震效应,同时由于结构自重过大,而且会增加基础工程的投资,对结构本身也是不合理、不经济的。剪力墙若按照大开间布置,则可以较充分的发挥墙体的承载能力,具有较好的技术经济指标。目前关于墙片数量的确定方法大同小异,我们应当根据不同的建筑物的实际情况来正确合理的选择墙片的数量。
5 截面设计与构造要求
多高层框剪结构的剪力墙应采用现浇,有抗震设防的高层框剪结构截面设计,应首先注意使结构具有良好的延性,使延性系数达到4 倍~ 6 倍的要求。结构延性主要是通过控制构件的轴压比、剪压比、强剪弱弯、强柱弱梁、强底层柱下端、强底部剪力墙、强节点等构造要求实现的。剪力墙重合的框架梁可以保留,亦可以做成宽度与墙厚相同的暗梁,暗梁截面高度可取墙厚的2 倍。边框梁的纵向钢筋配筋率应按框架梁纵向受拉钢筋支座的最小配筋率、梁纵向钢筋上下相等且连通全长,梁的箍筋按框架梁加密区构造配置,全跨加密。
剪力墙边框柱的纵向钢筋除按计算确定外,应符合关于一般框架结构柱配筋的规定,剪力墙端部的纵向受力钢筋应配置在边柱截面内,边框柱箍筋间距应按加密区要求,且柱全高加密。剪力墙墙板的配筋,非抗震设计时,水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.2%,直径也不应小于8 mm,间距不宜大于200 mm; 有抗震设防时,水平和竖向分布钢筋的配筋率均不应小于0.25%,直径也不应小于8 mm,间距不宜大于200 mm。墙板钢筋应双排双向配置,双排钢筋之间应设置直径不小于6 mm,间距不宜大于600 mm 的拉结筋,拉结筋应与外皮水平钢筋钩牢。
6 剪力墙的边框柱
单片剪力墙的边框柱,墙平面内是墙体的组成部分,不再按框架柱考虑; 墙的平面外边框柱属于框架柱,支撑框架梁并共同组成抗侧力结构。边框柱在墙平面内按墙计算确定纵向钢筋,平面外按框架柱计算确定纵向钢筋,并满足构造所需最小配筋率。当抗震等级较高时的剪力墙,在底部加强部位的边框柱,尚应满
足约束边缘构件的箍筋和纵向钢筋的构造要求。
7 结语
关键字:框架剪力墙;施工
一、剪力墙结构
利用建筑物的墙体作为竖向承重和抵抗侧力的结构,称为剪力墙结构体系。墙体同时也作为维护及房间分隔构件。剪力墙的间距受楼板构件跨度的限制,一般为3~8m。因而剪力墙结构适用于要求小房间的住宅、旅馆等建筑,此时可省去大量砌筑填充墙的工序及材料,如果采用滑升模板及大模板等先进的施工方法,施工速度很快。
剪力墙沿竖向应贯通建筑物全高,墙厚在高度方向可以逐步减少,但要注意避免突然减少很多。剪力墙厚度不应小于楼层高度的1/25及160mm。现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好,刚度大,在水平力作用下侧向变形很小。墙体截面面积大,承载力要求也比较容易满足,剪力墙的抗震性能也较好。因此,它适宜于建造高层建筑,在10~50层范围内都适用,目前我国10~30层的高层公寓式住宅大多采用这种体系。
剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的,主要是剪力墙间距太小,平面布置不灵活,不适应于建造公共建筑,结构自重较大。为了减轻自重和充分利用剪力墙的承载力和刚度,剪力墙的间距要尽可能做大些,如做成6m左右。剪力墙上常因开门开窗、穿越管线而需要开有洞口,这时应尽量使洞口上下对齐、布置规则,洞与洞之间、洞到墙边的距离不能太小。
二、高层框架剪力墙结构
建筑高度和层数的限值以往震害资料及文献的分析表明,底层框架剪力墙房屋的震害随着楼层数的增加而加剧。因此底层框架――剪力墙结构应满足高度和层数的限值。6,7度区22米7层,8度区19米6层。所谓房屋总高度是指室外地面到主要屋面板板顶或檐口的高度。半地下室从室内算起,全地下室或嵌固条件好的半地下室应从室外地面算起。带阁楼的坡屋面应算到山间墙的1/2高度处。室内外高差大于6米时,房屋总高度应允许适当增加,但不超过1米。
底层框架柱网的设置底层应为全框架,至少应是框架形式,即在内柱纵、横轴线的内、外墙中均设柱或构造柱,且纵横两向均应形成框架形式。底部框架结构的柱网不宜过大,一般控制在7.5m左右,并且框架梁上悬墙数目不应超过一道。首先从使用功能上,底框结构大多为商住楼,该跨度对应上部可分割为两开间(4.2m+3.3m或4.5m+3.3m),无论上部为住宅楼,还是办公楼,上述跨度对应的上部开间尺寸足以满足砌体结构所能实现的功能。而且可以控制框架梁上仅有一道悬墙。同时考虑底部框架梁横断面高度取值应控制在1/5~1/8梁跨,如果柱网过大,会使梁断面及配筋出现异常现象,而上部悬墙数目增多,更会加重这种现象。控制柱网尺寸,给出规定限值,限制框架梁上的悬墙数目,对底层框架――剪力墙结构来说非常重要。
三、高层建筑桩基施工实例
从1990~1999年间,洛阳偃师市兴建了大量的高层住宅楼及高层办公楼,该地区地层中有3~5m的砂层和lO~25m的卵砾石,一般砂层埋藏在约12~18m,卵砾层均在15--35之问,通常该地区对8~12层建筑物设计 600沉管灌注桩,将桩端落在砂层内1--2m左右,但由于用此工艺施工,施工周期长,施工难度大,并且桩长及桩径受到局限,满足不了高层建筑要求,采用普通钻孔桩能保证桩长及桩径,但钻穿卵石层却成本高,施工也非常难,而采用桩后桩底注浆工艺施工,可以做到保证桩径,桩长及单桩承载力要求。
桩底后注浆工艺是在桩身砼达到终凝后,通过桩身预留注浆管,将具有流动性的水泥浆液,按一定的压力作用下压人桩底或桩身侧面缝隙,使其充填密实,固化与桩身形成整体,从而达到提高单桩承载力目的。
后注浆钻孔灌注桩施工工序为:钻进成孔-吊放钢筋笼(同时预埋注浆管)一浇灌砼一成桩后注浆。
由于全部工程均采用后注浆法施工。由于浆液对桩周上压密作用,并使部分浆液渗透上粒、修粒、砾石粒之间的间隙里。使其固结与四周地层紧密相依,从而使整个地基得到加固。
后注浆工艺在我国是20世纪90年代初形成的一种先进的施工工艺,是科学技术在工程施工中的具体运用,由于其科学性和先进行,已在世界范围内多领域得到了广泛的应用和发展。
桩底后注浆法具有操作简便、可靠性好、附加费用低、承载力增幅大等优点,尤其是桩底后洼浆后单桩承载力提高,使桩数减少或桩长减短。工作量减少,施工周期期缩短,桩基工程费用大大节约,并能消除一些不良地质现象,改善桩的受力情况。由于此工艺成功运用,解决了沉管灌注桩不能满足此地区市场建筑、不易钻穿砂层段卵石层等缺点,为以后此地区桩基础设计提供了有力的依据。 四、框架剪力墙结构施工控制
1、剪力墙浇筑除按一般原则进行外,还应注意以下几点:
(1)门、窗洞口部位应在两侧同时下料,高度不能太大,以防止门窗台下部出现不密实现象。
(2)开始浇筑时,应先浇筑10cm厚与混凝土砂浆同标号的水泥砂浆,每次浇灌厚度以50cm为宜。
(3)混凝土浇捣过程中,不可随意挪动钢筋,要经常加强检查钢筋保护层厚度及所有预埋件的牢固程度和位置的准确性。
(4)检查:对水平轴线位置,平面尺寸随时检查,防止位移和变形,标高、垂直度,预留洞每天至少复核一次,并随时校正加固。
(5)在浇筑剪力墙、薄墙、立柱等时,为避免混凝土浇筑至一高度后,由于积大量浆水而可能产生混凝土强度不均匀现象,宜在浇筑到适当高度时,适量减小混凝土的坍落度。
(6)当浇筑柱梁及主次梁交叉处的混凝土时,一般钢筋较密集,特别是上部负筋又粗又多,因此既要防止混凝土下料困难,要注意挡住石子下不去。必要时这一部分可改用细石混凝土进行浇筑,与此同时,振捣棒头可改用片式并辅以人工捣固配合。
2、FTC新工艺
(1)专人负责集中搅拌FTC自条调温相变节能材料(以下简称相变保温),水与相变保温粉料的重量比为1:2(重量)。使用一只干净的塑料容器,先放入少量清水,陆续加入单组分聚合物粘结砂浆粉料,同时陆续加水,边加边搅拌,直到搅拌均匀,不得加水过多。
以上工作进行完后,要求在60分钟内将相变保温使用完,材料严禁用机械搅拌。
(2)涂抹FTC自条调温相变节能材料(以下简称相变保温)
A、分层涂抹:第一层必须压实,且厚度不得超过10mm,表面留毛面。第一层形成初凝后,立即涂抹第二遍,厚度不超过20mm,表面留毛面,以此类推,直至跟设计厚度差10-13mm为止,同时,做找品层,留毛面。
B、涂抹FTC材料的技术要领:层涂抹时应适度按压,以确保层与层能 形成有效粘接,但不可再同一部位来回抹压,在涂抹中,若发现又鼓包产生,应及时剔除补抹。分层涂抹时,FTC材料表面不可压光,一定要保证表面毛糙,同时下一层涂抹要在上一层未干燥前进行。
(3)喷刷憎水剂
A、先将配套提供的憎水剂进行稀释调配,即憎水剂:水=1:16(重量),搅拌均匀后使用。
B、FTC材料表面基本干燥(颜色呈灰白色)并验收合格后,喷憎水剂两道,严禁遗漏。
【关键词】混凝土;钢结构;施工
Abstract: This article talk about the opinion from the engineering foundation of pretensioned prestressed concrete pile foundation, steel reinforced concrete frame structure, the elevator shaft portion of shear wall and roof.Key words: reinforced concrete; steel structure; construction
中图分类号:TU74
1引言
随着科学技术的日新月异和社会经济的高速发展,人们的生活生产水平不断提高,因此人们对建筑的性能和质量也提出了更高要求。现代,我国的城市化建设进程不断加快,在城市建设中,建筑工程建设是不可或缺的环节,在此背景下,进一步促使了建筑行业的发展。在现代社会中,随着建筑行业的蓬勃发展,现代建筑领域中的施工材料和施工工艺都得到了发展和创新,从而涌现出了大批先进的施工材料和施工工艺。在城市化建设进程中,各种高楼大厦拔地而起,不仅很大程度上满足了人们对建筑的要求,而且也为城市增添了一道道亮丽的风景线。
在这些城市建筑的建设过程中,通常会应用到框架剪力墙结构工程施工技术,并且该结构形式在被应用的过程中,进行了改进和创新。因此,在现代建筑工程中采用框架剪力墙结构工程施工技术不仅能够有效的提高建筑工程质量,还能大幅度提升建筑的稳定性,并且能够节约建筑施工材料,降低建筑工程的投资成本。但是就目前的框架剪力墙结构工程施工技术的实际情况而言,在具体工程中,还应该结合工程的具体情况进行分析,然后科学合理的进行施工,从而才能够有效提升建筑的施工质量。本文从实例出发,对钢筋混凝土井字梁楼盖的设计进行深入探析,望对钢筋混凝土井字梁楼盖设计起到参考作用。
2工程实例
某工程占地面积 2000m2,总建筑面积 10250 m2,地上 12层。其中,一至三层商铺,四层为转换层,五至十一层为商品住宅,十二层为跃式住宅。
本工程基础为先张法预应力混凝土管桩基础,主体结构为钢筋混凝土框架结构,电梯井部分设置剪力墙,屋盖为全现浇钢筋混凝土屋面。
2.1工程特点
(1)体量较大。本工程平面尺寸为 l形结构,总建筑面积 13250 m2。结构实体工程量较大,总用钢筋量约 650t,混凝土用量约 2800m3。
(2)设计复杂。本工程整体设计复杂,平面为几何组合体,空间个体互相开放。楼梯口、电梯井数量较多。层高不一,错层较多。立面造型多变,装饰线条较多,十二层跃式住宅,屋面为坡屋顶。结构构件截面尺寸多,梁柱节点形式复杂多样。
(3)施工工期较紧。结构工程工期约7个月,装饰工程工期约5个月,工期较紧。
3主要施工技术分析
3.1钢筋工程施工技术
本工程钢筋用量约 650t,规格较多,直径分别为 6mm、8mm、10mm的 ⅰ级钢,直径分别为 12mm、14mm、16mm、18mm、20mm、22mm、25 mm、28mm的ⅱ级钢,直径较大,各种节点部位的钢筋较密集,导致钢筋安装、保护层厚度的控制、浇筑混凝土时钢筋易发生移位、节点部位混凝土的浇筑等问题成为施工难点。
本工程采取了如下措施:
(1)设置柱筋定位箍筋框,墙体水平梯格筋和竖向梯格筋来控制钢筋位移。对于圆柱的箍筋及定位筋,通过实体放样制作定型加工模具,取得良好效果。
(2)针对钢筋密集的梁柱节点,先采用计算机绘图放样,然后按 1:1比例在现场制作模拟样板,明确每根钢筋的具置、交叉形式等,指导现场施工。
(3)本工程各层层高不一,如一层为 5.5m、二至三层为 4.2m、四至十层为 3.1m、十一层为 3.5,十二层为 3.0m,在每层施工前根据层高计算出墙柱直螺纹接头甩头位置,现场严格按照甩头位置进行钢筋下料和施工,确保了接头位置和接头率。
3.2模板工程施工技术
(1)混凝土模板施工
本工程混凝土结构外观质量应达到混凝土规范及设计要求。为实现这一目标,重点对墙、柱、梁、板模板的选型及细部节点优化进行了控制,取得了较好效果。墙体模板选用梁、板模板均采用 18mm厚新多层胶合模板,结合本工程层高分布特点,根据不同层高分别进行组拼接。梁、板模板均采用 18mm厚新多层板,次龙骨采用 50mm×100mm木方,主龙骨采用 100mm×100mm木方,采用门式架支撑体系。支撑体系横向成排,纵向成队,上下层对应,并保证连续三层支设。后浇带处顶板模板单独支撑,拆模板时后浇带模板不拆,以防止后浇带处混凝土构件形成悬挑构件,产生裂缝。梁柱节点是模板工程控制重点,施工中采取一些措施加强了控制。如梁柱节点,由于混凝土强度等级不同,距柱侧入梁 500mm处加快易收口网封档,用直径为 20mm的ⅱ钢筋沿梁竖向 @200加固。
(2)高支模板支撑架体系施工
本工程首层高 5.5m,如何保证支撑架体系的安全稳定是施工控制重点。高支顶板模板采用支撑体系均采用碗扣架,采用品茗施工系列软件 (安全计算部分)进行安全计算,所用钢管、木方等相关材料的计算参数经过现场实测实量取值。支撑高度 5.5m处的碗扣架,每隔 4排设置水平剪刀撑,剪刀撑与立杆连接,同时沿支架四周外立面满设剪刀撑。顶板模板安装施工前,编制了高支模施工组织设计方案,经单位技术负责人签字审批后报总监审核后严格执行,顶板混凝土施工前,组织技术、生产、安全等各部门对支撑架进行验收,合格后方可进行下一道工序施工。
(3)结构转换层施工技术
本工程四层为结构转换层,大部分梁高为 0.8~1.6m,最大为 1.4m,最大跨度为 8.4m。整个转换层混凝土用量较大;钢筋穿插复杂,排布密实;设计要求混凝土浇筑施工应连续进行,不留施工缝,以保证转换层的整体性,这使施工难度大大增加;各种施工荷载较大且为空间荷载,混凝土自重和其它荷载都较大,最大净跨梁自重达 27.5t,一般的支撑系统很难保证本工程施工安全。
(4)支模系统的组成
模板组成。梁底模板应满足强度要求,本工程采用 20mm厚胶合板做梁底模板,梁侧模板采用 20mm厚胶合板。
支撑系统组成。梁底模板的支撑是本工程最关键的部分,决定着工程的安全,大梁底模板主要采用组合门式钢架作为模板的竖向支撑,用截面为 50×100mm的木方托住模板,再用截面为 100×100mm木方作为托梁,用2个 1700mm的门架叠加支撑,门架沿梁长方向布置,架距为 500mm。
梁侧模板的固定。由于混凝土连续浇筑,对侧模的侧压力很大(约 50kn/m2),如果侧模板固定不好,浇筑混凝土时很容易爆板。侧模板主要采用直径 12mm对拉螺杆和 50×100mm方木斜撑共同固定。
3.3主要技术措施
(1)钢筋工程。由于转换梁负筋锚入柱及墙中的长度较长,超过梁高。先施工柱与核心筒墙时,用临时钢管支架将负筋挑起作为临时固定锚入柱中,临时钢管支架一定要按要求搭设牢固,保证梁负筋定位准确,转换层梁钢筋大部分直径分别为 22mm、25mm、28mm的ⅱ级钢。对于直径大于或等于28mm的ⅱ级钢,采用冷挤压套筒连接,对于直径小于或等于25mm的ⅱ级钢则采用闪光对焊接头。钢筋接头均须检验合格后才能进行钢筋绑扎。接头位置对底筋设在距支座 1/4跨范围内,梁面钢筋则在距跨中 1/3范围内。
(2)模板工程。模板采用 20mm厚夹板,100×100mm木方。门式组合脚手架及φ48可调支撑杆加固。梁跨度分别为 4.2m、4.25m、5.0m、6.85m、6.9m、7.0m、8.4m,按跨长 3‰预起拱,起拱高度分别对应为 12.6mm、12.75mm、15.0mm、 20.55mm、20.7mm、21.0mm、25.35mm。梁柱节点,由于混凝土强度等级不同,距柱侧入梁 500mm处加快易收口网封档,用直径为 20mm的ⅱ级钢筋沿梁竖向 @200加固。由于转换梁自重较大,应待梁混凝土强度达到 100%后,方可拆除底模与支撑。
(3)大体积混凝土裂缝控制
本工程第四层为结构转换层,转换梁最大截面为8400mm×600mm,高度为 1400mm,因为此层施工在6月进行,温度较高,为防止混凝土出现裂缝,采取以下措施:优化配合比设计,优选原材料,掺加高效减水剂,控制混凝土水泥单方用量在250kg/m3左右,不掺任何微膨胀剂。混凝土的入模温度严格控制在 30℃以下,降低混凝土内部实际最高温升的速度。科学合理地组织施工,采用混凝土泵送技术,板和大梁分开浇筑,均采用斜面分层法,墙体和框架柱采用。
4结论
目前,复杂结构工程不断增多,给施工技术提出了新的挑战。本工程通过上述综合施工技术,解决了许多施工难题,结构工程质量得到了有效保证。希望这一工程的施工技术处理给同类工程能提供些借鉴。
参考文献
[1] 刘雷.浅议建筑工程施工过程中安全管理[J].经营管理者.2011(21)
[2] 贺建民.谈建筑工程质量的保证措施[J].山西建筑.2011(33)
[3] 胡小红.建筑工程概预算对工程造价的影响[J].科技风.2011(14)
关键字:高层;框架一剪力墙结构;结构设计
Abstract: in recent years, the rapid development of China's economy has driven the rapid development of high-rise buildings. Due to the structural framework and shear wall seismic performance is superior, so its application is very extensive in modern high-rise buildings. In this paper, through the analysis of the force characteristics of the structural system of high-rise frame-shear wall, discusses the key points in the design of high-rise frame structure, and prone to problems in design are analyzed, provides some reference for practical engineering.
Key words: high-rise; frame shear wall structure; structure design
中图分类号:TU318 文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
随着经济发展和现代科学技术的不断进步,城市中的建筑空间越来越小,使高层建筑应运而生,其有效的解决了城市内人口增多的问题,并为城市的发展和规划提供了良好的条件。
在各种结构体系中,框架结构具有布置灵活的优点,而剪力墙结构具有良好的抗侧力能力,框架—剪力墙结构体系在框架结构体系中布置一部分剪力墙,取两者之长,使框架和剪力墙两种结构体系有机的结合起来,既能满足建筑功能的要求,同时又能满足风和地震作用的考验。因此,框架—剪力墙结构体系是一种较好的高层结构体系,得到了十分广泛的应用。
1.高层框架一剪力墙结构的受力特点分析
对于低层建筑结构的设计来说,由于水平方向的风荷载、地震作用对结构体系产生的内力和位移都很小,所以通常可以忽略不计[1]。而在高层结构中,水平荷载对结构产生的内力与建筑高度的二次方成正比,而高层建筑楼面使用荷载和楼房自重在竖向构件中所引起的内力值仅与建筑高度的一次方成正比。因此,高层框架—剪力墙结构在设计时除了要使结构满足竖向承载力的要求外,还要满足水平荷载对结构强度的要求。
高层建筑结构在地震的水平作用力及外部环境中的风力等水平荷载作用下,随着层数的不断的增加,会带动侧向变形迅速增长,其值与建筑高度的4次方成正比,因此在进行混凝土结构设计时,框剪结构应该布置足够多的剪力墙作为抗侧力体系,在保证其具有足够强度的基础上,同时使其具备合理的刚度及自振频率,进而将楼层水平位移控制于允许范围。
另外,相对于低层建筑,高层建筑的结构柔性要高,所以在地震作用下对高层结构体系的变形影响要大很多。为了避免建筑在地震等作用下发生倒塌变形等问题,在进行高层结构设计时应使整个结构体系和各结构构件具备足够的延性。
2.框架一剪力墙结构的设计原则与要求
对高层框剪结构进行结构设计,必须遵循安全性、适用性、耐久性及可靠性等几方面原则[2]。在这几方面原则基础之上,设计时还应注意以下两方面内容。
首先需要对高层建筑进行概念设计,有效地提高建筑结构的经济合理性和安全可靠性。概念设计的最终目的就是使结构能够抵抗各种可能受到的各种不确定情况。对高层建筑结构来说,其不确定因素更复杂性,所以采取概念设计更为必要。对于高层建筑结构来说,结构的抗风及其抗震的概念设计是概念设计的重要体现,通过概念设计可有效地提高结构的抗震性能。
另外,需要合理布置剪力墙。在设计框剪结构时,为保证建筑整体结构均匀受力,需充分重视剪力墙结构的平面布局,使建筑在侧向力作用下产生的侧向位移在允许范围内。一般来说,剪力墙平面结构的优化设计需要考虑以下几个方面的问题:①在满足建筑的各项基本结构功能的前提下,尽可能地集中、均匀的布置剪力墙,对于承受较大恒载或者平面形式变化较大处的剪力墙,应当尽量减小其间距。②尽量沿着主轴方向或者是多向进行布置,各方向的剪力墙最好是分别相连、拉通、对直,并使结构的刚度与质量中心重合,从而增强其空间的工作性能。③剪力墙要连续从下至上进行布置,若开设洞口,也应上下对齐,成列布置,从而使剪力墙应力规则分布,防止刚度突变,而不利于结构受力及抗震。
3.框架一剪力墙结构设计中的常见问题分析
3.1结构选型的问题
对于框架—剪力墙结构体系,一般利用电梯间做钢筋混凝土核心简抵抗大部分水平荷载,而由框架柱承受主要竖向荷载,所以该结构体系既具有框架结构布置灵活的特点,又具有较大的刚度和较强的抗震能力。而该结构体系剪力墙布置位置往往受到限制,不可避免地造成刚度中心和质量中心不重合,产生偏心扭矩,且内凸的框架柱仍会影响使用功能。另外新规范的出台,也对结构的选型增加了很多限制条件[3]。如在新规范中强制性规定不应该采用严重不规则的建筑设计方案。新规范还强调了设计中的超高和抗震问题。所以,高层建筑结构设计人员应严格遵守新规范制度中的限制性条件,及时调整设计中的不符合规定的问题,避免为后期设计工作留下隐患。
3.2 结构体系空间受力特性的影响
在进行框剪结构体系的初步设计时需要考虑结构体系的空间组成特点。比如对高层框剪结构来说,要想保证建筑物空间形式的竖向稳定和水平稳定,建筑物底面起了至关重要的作用。由于组成高层建筑物的构件的截面尺寸和质量都很大,所以会造成竖向荷载数值偏大,从而使柱中较易引起较大轴向变形,影响连续梁内的弯矩,导致连续梁的跨中正弯矩和端支座负弯矩值增大而中间支座处的负弯矩值减小。
3.3 结构分析计算结果的问题
由于计算机使用日益广泛,计算机辅助计算软件也在结构设计中已得到广泛的应用。但是设计师在设计中往往会发现在结构施工图中出现了许多概念性的错误和计算错误,有些错误可能会导致严重的后果。这主要是由于许多结构设计人员虽缺乏对整体结构概念的认识,过分依赖于计算机分析结果,或由于软件技术条件认识不清而导致错误的计算结果。因此在实际工程中,设计师们应该根据自身的工作经验和结构受力的特殊性对计算机得出的计算结果进行认真分析,重视概念设计,避免过分依赖计算机,得出合理判断。
4. 结束语
在高层建筑结构设计中,必须要求严格,选择合理的结构布置方案,保证结构满足刚度和强度的要求以及具有较好的抗震性能,而且针对高层框剪结构设计中常见的一些问题要十分注意,从而保证高层框剪结构的设计质量,得到高水平设计成果。
参考文献:
[1]苏永平.高层建筑中混凝土结构的优化设计研究(J).山西建筑.2013,39(9):24-26
【关键词】框架结构;剪力墙;施工工艺;分析
从建筑施工的整个过程中可以看出,施工工艺以及施工技术是决定建筑工程按照施工计划进行的重要因素之所在,而且对建筑工程的整体质量也会产生较大的影响。所以,在建筑施工中,工作人员需要根据工作的需要不断调整施工方式,采用科学和合理的施工技术和施工工艺。本文中主要对框架剪力墙结构的施工进行分析和阐述,以具体的工程为例,不断研究工作的技巧和方法,在建筑施工中将框架剪力墙结构的价值进行高效发挥。
0.工程概况
本工程中主要是以高层建筑的框架剪力墙结构为主,这一建筑的整个施工规模和施工面积相对较大。整个建筑结构分成两个部分,其中主要部分是地上的建筑工程部分,另外的一部分结构是地下结构。主要以地下的停车场为主,包括其他的仓库和建筑厂房等等。从建筑用途上看,地下结构主要以商铺为主,用于出租,而地上部分多以住宅结构为主。这一建筑类型是典型的框架剪力墙结构。因此,可以作为研究的重点来进行分析和介绍。
1.框架剪力墙结构建筑工程的施工设置
在对这一建筑工程进行施工之前,首先需要对施工场地进行科学的设置,其中包括建筑结构的具体特性,人们对建筑结构的期望值以及施工场地的地质情况进行了解。在实际的框架剪力墙结构建筑的过程中,需要严格按照以下的施工工艺流程进行:
框架剪力墙结构的建筑和施工可以分成基础施工阶段,建筑主体阶段以及建筑装修阶段。在进行基础阶段的施工时,首先需要的是进行场地放线的测量工作。在测量工作进行的过程中需要根据施工场地的地形特点来确定各项施工参数,另外,还要做好静压管桩的施工。完毕之后所进行的是建筑工程基础的土方开挖以及支护工程,然后进行混凝土垫层的施工,接下来进行地下室的施工,最后要对基础工程施工中的混凝土结构进行养护。对框架结构的放线和回填土的施工工艺进行完善是确保工程质量的重要手段。
在进行框架剪力墙结构的建筑工程主体部分进行施工的过程中,需要根据实现准备好的工程主体防线的具体数据来进行,做好钢筋混凝土的预埋工作,还要进行水电线路的施工,另外,建筑工程中会涉及到模板、梁板以及墙柱的施工工程。然后进行框架剪力墙结构的工程主体部分的水电预埋,建筑墙体以及主体的养护工作。
在进行建筑框架剪力墙装修施工的过程中,需要对建筑主体结构的装修施工加强质量把控,施工的主要步骤为装修测量、装修砌筑、防水层施工、内墙的抹灰以及厨卫铺砖等等,总之,需要按照科学合理的顺序进行。还需要和建筑施工的总体要求和施工的特点相一致。只有这样才能够保证施工各个阶段施工工作的高效性和稳定性。
2.框架剪力墙结构建筑施工技术分析
对于框架剪力墙结构来说,要想对施工工艺进行了解,首先需要对具体的施工技术进行深入了解。根据本工程中的框架剪力墙结构可以看出,施工技术的应用取决于施工工程的特点。
2.1框架剪力墙结构建筑的放线测量技术
在进行框架剪力墙结构的建筑工程施工中,对于框架剪力墙结构的建筑放线测量施工,首先应根据建筑工程施工的设计图纸,以建筑工程施工测量放线实施的相关要求为准,注意对于先进放线测量仪器的应用,进行建筑工程的放线测量实施,比如在进行框架剪力墙结构建筑工程的放线测量过程中,可以使用全站仪或者是经纬仪等测量仪器,对于建筑工程进行放线测量进行建筑工程的放线测量中,注意建立建筑工程放线测量轴线控制网,根据放线测量情况进行标注,并注意对于建筑工程的放线测量结果进行反复核查,以保证对于建筑工程的放线测量结果准确。
2.2框架剪力墙结构建筑钢筋施工技术
钢筋施工是建筑工程施工中的重要施工部分,钢筋也是建筑工程的重要施工使用材料。在进行框架剪力墙结构的建筑工程钢筋施工中,建筑工程钢筋施工使用的钢筋材料必须符合施工要求标准,并有完善的钢筋材料试验报告在进行框架剪力墙结构建筑工程的钢筋施工中,对于进行搭接施工的钢筋搭接长度以及搭接位置、焊接力式等都应符合框架剪力墙结构建筑工程的钢筋施工要求,以保证框架剪力墙结构建筑工程的钢筋施工质量。此外,在进行框架剪力墙结构建筑工程的钢筋施工中,对于建筑工程的主筋应注意使用预制砂浆块进行绑扎,固牢,保证建筑工程钢筋施工质量。
在进行框架剪力墙结构建筑工程钢筋施工中,钢架搭接施工技术主要有电渣压力焊焊接技术、绑扎搭接技术等,在施工中根据建筑工程的钢筋搭接施工具体情况,可以使用不同的搭接技术进行施工实施,对于建筑工程钢筋的搭接施工一定要符合相关搭接要求和标准,以保证建筑工程钢筋施工质量。在进行框架剪力墙结构的建筑工程钢筋施工中,对于建筑工程钢筋施工中的柱箍筋接头的排列,应注意按照交错排列的方法进行排列设置,对于建筑工程的箍筋转角和建筑工程竖筋的交叉点,应注意保持垂直在进行框架剪力墙结构的建筑工程柱节点加密箍筋,进行绑扎施工时,应根据框架剪力墙结构建筑工程的钢筋施工情况,选择合适的绑扎工艺进行绑扎施工。为框架剪力墙结构建筑工程的柱节点加密箍筋绑扎施工工艺。
2.3框架剪力墙结构建筑混凝土施工技术
建筑工程混凝土施工部分也是建筑工程的重要施工部分,对于框架剪力墙结构建筑工程的混凝土部分施工是在建筑工程的钢筋以及模板施工结束并验收完毕后进行的。根据上述某框架剪力墙结构建筑工程的施工中,该建筑工程的混凝土施工主要是指对于建筑工程的墙柱结构以及梁板部分的施工使用混凝土浇筑的方法进行施工,实施在对于框架剪力墙结构建筑工程进行混凝土施工时,由于施工情况的不同,因此对于不同施工内容的混凝土浇筑施工技术与方法也不同。
对于框架剪力墙结构建筑工程的墙柱进行混凝土浇筑施工时,首先在进行建筑工程的墙柱混凝土浇筑施工前,应先对于建筑工程的墙柱底部进行一定标准的砂浆填筑,在进行建筑工程的墙柱浇筑时,应使用分层浇筑振捣施工方法。进行浇筑施工时,要按照建筑工程墙柱浇筑的施工厚度以及顺序进行,并且按照施工要求进行。在进行建筑工程的梁板浇筑施工时,用科学的浇筑的力式进行施工实施,在浇筑实施过程中,应按照先浇筑建筑工程梁,再将建筑梁与板进行同时浇筑,最后应注意对于建筑工程混凝土浇筑施工进行养护,以保证工程施工质量。
3.结束语
总之,对于框架剪力墙结构建筑的施工技术进行分析论述有利于促进建筑工程施工过程顺利进行,建筑工程施工质量得到可靠保证。在进行框架剪力墙结构建筑施工中,应注意结合施工情况,选择合适的施工技术。我国的建筑行业必然会迈向新的发展阶段。
【参考文献】
[1]范永敏.浅析框架剪力墙结构设计技巧[J].工程建设与设计,2009(05).
[2]陈颖.高层建筑结构优化设计分析[J].工程建设与设计,2010(08).
[3]刘世美.基于高层建筑短肢剪力墙结构肢高比设计[J].工程建设与设计,2010(10).
关键词:框架结构;剪力墙结构;高层建筑
中图分类号:TU323.5文献标识码: A 文章编号:
引言
近年来,随着土地价格的不断攀升以及人们对建筑高度和抗震度等方面要求的提高,越来越多的高层建筑在城市中拔地而起。随着高层建筑的增多,很多比较新颖的建筑施工技术也不断的得到了应用。就目前情况来看,框剪结构依然是高层建筑采用最多的结构形式之一,该结构可以同时兼顾框架结构和剪力墙两种结构的特征,无论是在安全性上还是经济性上都较为可取。但是,怎样提高高层框架剪力墙结构的抗震性能还属于一个正在研究中的热点和难点,归根结底也是怎么样将两者的优势结合起来,突破形变带来的束缚,抵抗地震破坏。因此,本文结合之前的工作经验,在部分工程的基础上对此问题进行了总结。
1框架-剪力墙抗力特性
1.1框架和剪力墙的受力特征
建筑框架结构的受力特点较为复杂,首先由荷载传给楼板,然后再依次传给次梁、主梁、柱、基础、地基等。在该结构中,受力体系由梁、柱组成,用以承受竖向荷载是有利的,但是在承受水平荷载方面能力有限,因此仅仅适用于房屋高度不大,层数不多的建筑。剪力墙则为一段钢筋混凝土墙体,因其抗剪能力很强,故称剪力墙。在框剪结构中,框架与剪力墙协同受力,剪力墙承受大部分水平荷载,框架承受大部分的竖向荷载,这样大大减少了柱子的截面。
1.2框架-剪力墙的受力特征
在框架-剪力墙建筑结构中,能将两者联系在一起的基本上都是平面楼盖,通过大面积大刚度的楼盖将之联系成为一个网络式的结构,每个结构内的框架,剪力墙等共同承担外力,从而保证框架内所有的结构位移距离均等,减少变形的几率。框剪结构的受力特点是由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的新的受力形式,所以它的框架不同于纯框架结构中的框架,剪力墙在框剪结构中也不同于剪力墙结构中的剪力墙。
1.3框-剪结构的优点:
(1)同样设防烈度地区,框-剪结构因抗震能力较接近剪力墙结构,规范允许建造的高度比框架结构高得多;(2)框-剪结构比起剪力墙结构,其建筑空间布置更灵活,更容易满足使用功能需要有较大空间区域的要求;(3)框-剪结构在水平荷载(或地震水平作用)下的整体侧向变形介于弯曲型与剪切型之间,是中庸平和类型;在用料、舒适度等各方面都比较适中;(4)由于框-剪结构在水平荷载下,大部分剪力由剪力墙承担,底层的框架柱截面尺寸可以做得不必过大而节约使用空间。
2高层框剪结构抗震设计的技术要点
2.1提高剪力墙的抗震能力
框剪结构的抗震能力一直饱受关注,实际上,只要做好设计,另外再采用合理的肢墙面积完全可以实现。在设计方面,为了更好的稳定剪力墙结构,可以在其周围增加一些梁柱结构用于受力传输,形成边框剪力墙。这种结构可以在地震发生时阻止震波的横向扩散,而是向下方延伸,即便是剪力墙遭到地震损坏,也可以由梁柱结构进行受力承载,这就极大地增强了其抗震性能。另一方面,在肢墙面积的选择上,可以选择较小的肢墙面积,然后采用双肢墙或者多肢墙的结构形式,一旦出现裂缝,也可以由另一方或者其余肢墙承担,而且这样也可以降低剪力墙的刚度,避免出现剪力墙在地震冲击波初期过早损坏和屈服。
2.2改善框架的抗震能力
框架抗震能力的提升可以通过三个方面加以实现:
(1)强化框架结构的角柱。因为角柱遭遇双向地震作用,属双向偏心受力构件且扭转效应对内力影响较大,受力复杂,需要在结构设计时注意给予加强。角柱是连接横纵框架的关键,要增加框架结构的整体性,就需要增强角柱的抗剪能力。
(2)如果将一定数量的钢筋混凝土剪力墙墙板嵌入到框架当中,就可以有效地克服框架的剪力滞后的情况,提高框架结构的整体性和抵抗推力的刚度,减少整体结构的侧向移动,特别是层间的位移。但是,应注意这样的结果是延性较差,如果在墙板上适当地设计十字开口,人为地使之出现结构薄弱部位,形成延性的耗能墙板,则更加有效。
2.3改善整体抗震能力
(1)设计中采用机构控制达成总体屈服效果
可以通过设定一些小的机械构件来达到对框剪结构抗震的影响,比如可以在特定位置设置一定数量的“塑性铰”,东西虽然较小,但是在地震发生时可以利用其自身的发生位置、次序、形变程度的控制,形成一个完整的耗能网络,消耗震波能量。
(2)平衡结构刚度和承载能力
框架-剪力墙结构是一个两种结构平衡的综合结构,任何一种结构都不可以过多或者过少,如果剪力墙的数量设置过多,体积增大,刚度也会随之增加,这就会使结构的自振周期变小,总体水平地震作用加大;反之,结构的刚度就会减小,地震力作用也就变小。因此,在设计过程中,应当根据建筑的基本情况来综合考量,将建筑的设防烈度、高度、装修等级等内容考量在内,以确定结构允许的位移的最大限值,从而确定剪力墙的数量和体积,保证经济和安全并重。
(3)刚度与延性的和谐统一
框架与剪力墙结构在刚度和弹性限值、延性系数等方面都存在着一定的差异,这就给框剪结构抗震性能的提升制造了难题。在设计中应将各个构件协调起来,使刚度与延性和谐统一,以此保证建筑的抗震需求。
3结语
随着国家在土地问题上的压缩,城市土地利用必然会受到一定程度的影响,土地经济所带来的种种影响逐一体现,可以预见,高层建筑必然会越来越多。框架-剪力墙结构由于可以综合框架结构与剪力墙结构的优点,而且将之有机互补,因而优势较为明显,只要设计合理,荷载量计算准确,则可以显著提升高层建筑的抗震性能。在今后的设计过程中,设计人员一定要把握结构的均匀度,对于关键的承载量计算以及节点的把握都要严格认真,从而保证高层框架剪力墙结构的抗震性能。
参考文献:
[1]郭兆伟.高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析[J].建材技术与应用2011.(01)
[2]王艳军.高层建筑剪力墙结构优化设计浅析[J].山西建筑.2010(05)
关键词:边框框架;板柱剪力墙结构
中图分类号:TU323文献标识码: A
1 工程背景
本项目地下1层,地上5层,屋顶结构标高为17.500 m。抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.20 g,设计地震分组为第一组,场地类别为Ⅲ类,场地卓越周期为0.45 s。本结构体系地下为框架剪力墙体系,基础采用梁筏式整体基础,并采用天然地基。地上结构为现浇钢筋混凝土带边框的板柱-剪力墙。工程实景照片如图1所示,每个建筑具有典型体块组合而成,典型体块模型三维简图如图2所示。平面布置简图如图3所示。
2 分析模型
模型基本跨度如图3所示为7.2、8.4 m,最大为10.8 m,楼盖厚度为300 mm,不设柱帽,中央框架柱尺寸为600 mm×600 mm,边榀框架柱尺寸为300 mm@600 mm及600 mm@600 mm,边榀框架梁为300 mm@700 mm,剪力墙厚度为200 mm。混凝土强度等级:楼盖及框架梁为C30;框架柱及剪力墙为C40。
分析模型采用四种工况:A.边榀为密柱式框架;B.边榀为非密柱式框架;C.边榀为密柱无框架梁;D.边榀为非密柱式无框架梁。分析软件采用通用有限元软件SAP2000,无梁楼盖及剪力墙采用壳单元模拟,框架梁柱采用线单元模拟。对上述四种模型进行反应谱分析。
3 计算结果
3.1 结构模态分析
A~D工况的结构模态如表1所示。
由表1可知,边榀不设边梁较之设边梁第一周期的增长幅度为11%~18%,边框柱约密,增长幅度越大,说明边框梁对整体结构水平刚度有较大贡献。
3.2 基底剪力分析
在设计反应谱下的各工况基底剪力比较如图4所示,工况A的基底剪力最大,工况D的基底剪力最小。当周边设置边框梁且布置密柱时,双方向水平刚度接近,基底剪力只相差约8%。由于边框梁的存在,相同框架柱布置时,X向基底剪力提高13%~21%,说明对结构整体水平刚度有较大幅度增强。Y向由于剪力墙较多,边框的影响较小。
3.3 层间位移分析
各工况设计反应谱下的最大层间位移响应如图5、图6所示。
由图5可知,相同框架柱情况下,带边框梁工况的X向层间位移均小于不设边框梁情况,随楼层层数的增加层间位移的增幅越大。由图6可知,由于Y向的剪力墙刚度较大,边框刚度贡献不明显,各工况的层间位移基本接近。
3.4 边框承担的基底及楼层剪力分析
板柱结构不仅抗侧刚度小,其板柱连接自身的抗震性能亦较差,导致板柱结构抗震性能较弱。在GB 50011-20115建筑抗震设计规范6中规定,房屋周边和楼、电梯洞口周边应采用有梁框架,并且抗震墙按承担100%地震作用进行设计,在新版的GB50011-20105建筑抗震设计规范6中对板柱-剪力墙结构的要求适当放松。
各工况的边框框架柱承担的水平地震剪力及比例情况如表2~表9所示。
从表2~表9可以看出,X向剪力墙刚度较弱,边框承担的地震剪力比例较大,尤其是工况A,边框承担的基底剪力达到38%,可以大大分担剪力墙承担的地震剪力。按照GB 50011-20105建筑抗震设计规范6规定,超过12 m的板柱剪力墙结构,抗震墙应承担100%的地震水平剪力,按此原则进行设计可大大提高结构的安全储备。
3.5 边框对重力荷载的影响分析
板柱结构的重力荷载分析有等代框架法和有限元法,应用有限元法对重力荷载引起的竖向变形及应力分布进行分析后发现,边框框架刚度对局部应力重分布有一定影响。以工况A和工况B的恒荷载分析为例,楼盖应力云图如图7、图8所示。弹性计算结果显示,工况A最大拉应力为4.88N/mm2,最大压应力7.45N/mm2;工况B最大拉应力为2.60 N/mm2,最大压应力7.55 N/mm2。二者最大压应力接近,但工况A的最大拉应力已超过混凝土抗拉强度,在设计时应考虑边框梁引起的局部应力变化。
4 结 论
1)板柱-剪力墙结构体系虽属抗震性能较差的结构体系,但通过合理的布置边框框架,适当提高边框框架侧向刚度,可以有效的提高结构的整体抗震性能。
2)适当增强边框框架刚度可有效减小结构楼层位移及转角。
3)边框框架刚度提高后,虽然基底剪力会有所增大,但框架部分承担的剪力也将增加,当抗震墙按承担100%地震作用设计时,可大大加强结构的安全储备。
4)边框框架对重力荷载的分布有一定影响,边框附近的楼盖拉应力有所提高,设计中应当引起重视,进行配筋加强,限制楼板开裂。
参考文献
[1]刘文,姚谦峰.重力荷载对板柱连接抗震性能影响的分析[J].工业建筑, 2009,39(5): 33-38.
[2]董欣,吴强.板柱-剪力墙结构的动力特性分析[J].世界地震工程, 2007,23: 130-133.
[3]吴强,程文.边梁对板柱结构侧向刚度影响的研究[J]建筑结构, 2006,36: 34-36.
【关键词】框架剪力墙;高烈度区;抗震性能;影响因素;有效措施
1、前言
抗震设计的安全可靠与经济合理,应充分考虑多方面因素及各种不同情况,在计算和构造上应区别对待,对于不同的结构体系,应有不同的抗震要求。水平地震作用下框架结构将发生侧向变形,会导致结构整体在地震过程中产生整体的扭转,发生复合破坏,框架结构对抗震来说并不理想,框架剪力墙结构在抗震性能上有明显的提高,成为高层建筑的首选结构形式,但是在高烈度区框架剪力墙的抗震性能还是需要仔细考虑,并采取有效地措施,防治地震对建筑结构造成不可逆转的危害。
2、影响框架剪力墙结构抗震性能的因素
2.1 框架剪力墙结构的延性
延性是指从屈服开始至达到最大的承载能力后,承载力没有发生显著下降变化的变形能力,主要反映结构后期变形能力。在工程结构抗震设计中,不仅要满足承载力要求和延性要求,满足抗震设计方面的要求。抗震性主要取决于结构所能吸收的地震能量,由承载力和变形能力共同决定的,一味的追求结构的强度并不可取,结构的延性也非常的重要。结构的延性对结构的抗震具有十分重要的作用,合理的设计结构的延性之后,采用结构抗震系统的一系列措施保证结构的抗震承载力。
2.2 框架剪力墙结构的刚度
抵抗弹性变形的能力称为刚度,在结构抗震中起十分重要的作用,可以通过选取不同的结构形式来控制建筑物刚度的大小。框架结构的刚度比框架剪力墙结构的刚度要小,更容易产生较大的变形。框架剪力墙结构的刚度影响结构本身的自振周期,动力性能也会随着振动周期的改变而改变,避免动力性能相近是为了避免共振的产生。共振对结构的危害形式是致命的,可以导致一项优秀的工程毁于一旦,给工程带来极大的损失,因此必须避免共振的发生,这就需要通过调整结构质量和刚度来进行了。
2.3 地震作用过程中的鞭梢效应
鞭梢效应根据结构力学中对简单框架结构的主振型分析,建筑结构中这种因顶部质量和刚度的突然地减小,在震动中引起的巨大反响的现象称为鞭梢效应。
鞭梢效应引起的结果在地震的作用下,形成较大的速度,产生较大的位移,建筑物就是整个大地的突出物塔楼产生剧烈的反应,从而产生巨大的位移,超出结构材料的极限拉压应变,造成结构破坏。
3、框架剪力墙结构在高烈度区的减震措施
3.1 增大横纵向抗震墙的厚度
在高烈度区建设框架剪力墙结构,要更加关注结构的抗震性能分析,并采取合理有效的减震措施,其中比较简单可行的措施就是增大横纵向抗震墙的厚度,这样做的作用在于提高结构的抗侧刚度,通过上述分析可知抗震墙刚度是影响抗震性能的主要因素。在地震高烈度区,地震作用较大,若采用传统加强竖向结构、加大构件断面、加强配筋和增加材料强度等途径提高结构抗震能力,抗震结构的造价将大大提高。所以,可以通过采用加设横纵向抗震墙厚度来进行减震,让地震力主要由抗震墙吸收,从而达到减小梁、柱截面尺寸,提高使用效率,降低成本,还可以有效地满足减震的效果。
3.2 结构中增设耗能支撑,
通过在结构中增设耗能支撑也可以加强结构的抗震性能,特别是在楼层的支撑效果更加明显,提高局部楼层的附加阻尼可以降低位移。耗能器相对速度或相对位移产生滞形耗能,从而衰减结构的地震反应,确保结构在强震中的安全。通过这种“柔性消能”的途径以减少结构地震反应,可以减少抗侧力构件的设置,减小构造断面,结构的抗震性能也同时提高。对于高烈度地区,相对采用传统抗震结构体系,耗能减震结构体系是更为经济合理的解决方案。
3.3 结构中采用型钢混凝土柱
在高烈度区的框架剪力墙结构中采用型钢混凝土柱的方法,可以加强截面提高结构的刚度和强度,同时采用型钢混凝土柱的方法使结构达到抗震要求,但增加了建筑费用。因此单靠提高结构的刚度和强度来提高结构的承载力是很不经济的。结构耗能减震技术是一种积极的、主动的抗震对策,不仅改变了结构抗震设计的传统概念、方法和手段,而且使得结构的抗震能力大幅度提高。阻尼器通过提供结构附加阻尼同时改变结构的动力特性,耗散地震所传给结构的能量;防屈曲支撑通过提供刚度来减小结构位移,在一定强度的地震作用下防屈曲支撑进入耗能阶段,从而减小结构地震反应。
3.4 混合抗震设计方法
框架剪力墙结构在高烈度区的减震措施,还包括混合抗震方法,也就是同时从多个角度进行减震处理,达到减震的最终目的。由于高烈度区水平和竖向地震作用强烈,与常规的抗震设计方法相比,在高烈度区采用混合隔震技术能够起到较好的隔震和耗能效果。混合基础隔震是指在建筑物的基础和上部结构之间设置隔震支座和阻尼器,以达到降低结构在地震作用下振动反应的目的。目前,混合隔震技术在建筑结构领域得到广泛应用并取得良好效果。
4、总结
综上所述,框架剪力墙结构在高烈度区的抗震性能研究至关重要,目前对建筑物的抗震设计水平还停留在一个初步的阶段,尚无法做出精确的计算。一般来说,从详细设计阶段考虑多建议采用完整的空间模型进行结构分析,采用便捷和具有足够安全性的设计方式,依靠构件本身的强度、刚度、延性和耗能能力来抵御地震作用,改善现有的结构抗震设计理论与方法,研究更加安全、经济、可靠的结构抗震新体系,己成为工程结构抗震领域的重要课题,对有效减轻地震灾害具有非常重要的现实意义。
参考文献:
[1]冯云雷. 高烈度区大容量火电厂主厂房端部剪力墙框排架结构抗震性能分析[D].西安建筑科技大学,2008.
[2]张玉婕. 高烈度区异形柱框架―剪力墙结构模型振动台试验研究[D].昆明理工大学,2007.
[3]刘建,潘文,杨晓东,李红,彭春明,王依群,严士超,康谷贻,卢文胜. 8度区异形柱框架-剪力墙结构的振动台试验研究[J]. 建筑结构学报,2007,S1:8-14+40.
[4]徐磊. 底部大空间剪力墙结构抗震性能研究[D].同济大学,2006.
[5]江婷. 高烈度区不同减震结构的对比分析[D].广州大学,2011.
[6]崔晶晶. 框架―剪力墙结构抗震性能分析[D].大连理工大学,2012.
[7]徐自国,黄小坤,高杰,谢正辉. 高烈度地区高层建筑错层剪力墙结构抗震性能分析[J]. 建筑结构,2012,v.42;No.34004:69-74.
关键词:建筑;框架剪力墙;结构;施工技术
中图分类号:TU74 文章标识码:A文章编号:
框架剪力墙这一结构在我国当前建筑建设中的应用,使得建筑实现了对占地空间以及承重力的有效应对,成为建筑建设中极其关键的一种结构技术。为了使框架剪力墙的使用达到更高的水平,使其为国家建设提供更多的助益,近年来,施工单位对此结构的研究不断地加大,从理论方面以及实际施工方面皆开始呈现出一定程度的系统化,尤其是在施工技术方面逐步地实现了成熟。
一、建筑中框架剪力墙相关问题概述
1、框架剪力墙含义
框架剪力墙由框架和剪力墙两种结构组合而成,充分实现了对于两种结构的优势借用以及缺陷改造,具有两种结构单独存在时所不具有的良好的施工效果。本文下面就具体分析一下框架结构、剪力墙结构以及框剪结构:
1)框架结构,它指的是借助于铰接或刚接方式,对建筑中的梁柱进行连接,而制造出的承重结构,与建筑的梁结构以及柱结构共同构成一个完整的承重体系,对建筑中的水平及竖向的荷载进行支撑。此种结构施工灵活、效率高、质量较好,对大规模的建筑施工较为适用,但是,其以梁柱为材质的框架结构具有的支撑力相对不足。
2)而剪力墙结构则是以钢筋混凝土材质的墙板作为其主要结构,它与梁柱框架结构承担相同的职能,但是,钢筋混凝土具有梁柱所不及的强度以及稳定性、荷载能力,通过替换梁柱框架结构,可以实现对于建筑承载力的提升,加强建筑的支撑强度以及稳定性。同时,还可以通过减少梁柱的应用,达到对于室内空间的相对拓宽,继而使室内从整体上呈现出整洁性与宽敞性。此结构的缺陷则在于,它在应用于建筑之后,不能够被拆除,在拆除时容易使建筑墙体结构遭到破坏,无法满足建筑用户对建筑空间布局进行灵活调整的需求。
3)框剪结构通过对二者进行结合,弥补了二者各自的不足,并借用了二者各自的优势,将框架结构作为承载垂直荷载的主要结构,而剪力墙结构则是作为承载水平荷载的主要结构,这样就可以达到对于建筑中各种应力的有效支撑,为提升建筑承载力发挥着重要作用。
2、框架剪力墙受力
框剪结构这种由框架以及剪力墙二者组成的新型受力结构,能够使二者各自发挥优势作用,在受力中相互补充,以支撑建筑受到的压力。其受力的原理如下:下部楼层中,剪力墙结构在各种重力压迫下所产生的位移小,但会牵动框架结构以弯曲型的曲线形式变动,承受着建筑大部分的水平荷载压力;上部楼层中,剪力墙在重力的压迫下产生的位移逐步增加,会呈现出外侧拉的趋势,框架则会给这种外侧趋势以一定的内收作用力,牵引着剪力墙按照剪切型的曲线实施变形,同时承担着外荷载水平力及牵拉剪力的水平力(如下图)。建筑在这两种结构对受力的补充承担的过程中,便可以在重压力下维持自身的稳定性。
二、建筑中框架剪力墙的几点施工技术
1、框剪结构施工测量
建筑施工队伍使用框剪结构作为建筑的承重结构,必须首先做好对于各部分位置的测量,才能够保证其在应用中,对建筑各种应力的有效支撑。当前时期,此项测量工作主要依靠轴线测量技术以及激光经纬仪来开展,其中激光经纬仪是用来对轴线点进行传递以及控制的仪器。其测量工作如下:
1)于第一层的箱基顶板部位取1、2、3、4四点,以预埋铁板对固定点进行固设,对相邻点进行连线,保证两条相邻连线的垂直关系,构造出轴线测量方格,并再施工向上推进一层之后,以前取四点为基,为每点打设边长200mm的正方形孔,一直打到顶板,利用玻璃板对顶板的四孔进行遮盖。
2)将激光经纬仪置于首层的四点部位,画出铅垂线,使激光线在顶板上面的遮盖玻璃板表面形成红色点,最终做成控制方格。然后,再以墨线将控制方格弹射与楼板,以楼板上新的方格作为基础,以确定此楼层中的其他的轴线。
2、框剪结构施工准备
1)收集所有设计图纸,借助标准规范的图集对图纸进行会审,并结合其他类似建筑工程的使用经验,对建筑图、结构图、水电图进行详细的核对,在核对过程中,尤其要做好对常见问题的重视,努力找出存在的问题,并对其加以清晰的标注与及时彻底的解决,保证框剪结构施工中各项图纸的精准性。
2)重点问题:轴线、西部标准、标准高度等的尺寸;各种设计构造对实际施工的适用性以及实用性;结构配筋、节点位置钢筋等的位置、数量及详细图纸等正确、合理与否;保护层厚度、捣振设计、预留孔预埋、使用方法等的科学性。这些问题都需要施工人员加以重点检验与关注,彻底避免带问题施工。
3、混凝土的施工控制
施工人员在进行框剪结构施工过程中,必须切实做好对于混凝土施工中常见质量通病即裂缝的施工控制,以高温条件下混凝土施工为例,其裂缝的控制可以通过以下几点技术来实施:
1)选择优质原材料、掺入高效减水剂、禁止微膨胀剂的加入、合理设计并调整配合比(单方混凝土的水泥用量约为250kg/m3),同时将混凝土的入模温度控制为不高于30摄氏度,通过减水或其他方式,控制混凝土搅拌中内部结构的升温速度。
2)在具体施工过程中,应当利用混凝土的泵送技术,对混凝土板和框架中的大梁实施分层以及斜面的浇筑。而对建筑的墙体以及框架中的柱实施整体分层的方法进行浇筑,同时要依据设计方案对每一层厚度进行分层控制。
3)施工人员要对混凝土进行充分、科学、合理的养护,对竖向的构件进行养护首先要使用外挂的麻袋片,再配合外包的塑料布来综合开展,而横向的水平构件进行养护则可以采用塑料布单独覆盖的方式。同时,养护人员还要根据混凝土的凝固状况、养护要求等,对混凝土进行适当的浇水润湿养护,其养护的标准是塑料布内呈现凝结的水。
4、钢筋绑扎的施工技术
施工人员在利用钢筋对梁柱的节点进行绑扎时,经常会出现梁面筋保护层的厚度超标问题,从而影响到框架结构中梁的承载能力;同时,钢筋焊接头的大量存在会使焊包出现受力不均的问题,从而影响到钢筋接头的强度。为了避免此问题的发生,施工人员应做好以下两方面工作:
1)就第一个问题来讲,在梁柱节点部位存在四个或以上方向的梁穿施工时,施工人员要及时地进行汇报,并与设计人员配合,做好对于梁承载力的重新计算以及谁的那个,并以梁面筋位置为基础,对梁箍筋的高度进行测量。同时,避免在施工中过度地抬高梁面筋。
2)针对第二个问题而言,施工人员应当在开展焊接工作之前,利用气割等方式,对钢筋的接头端进行削平处理,同时将削平的表面部位清理干净,以保证切割完整之后,纵向的轴线与接头端的垂直性。
三、结语:
框剪结构的应用对当前建筑建设具有非常显著的优势,施工单位相关人员要努力加强对于此结构施工技术的研究,力求借助有效的施工技术,来推动其施工效果的达成。
参考文献:
[1] 吴杰. 论高框架剪力墙结构主体工程施工技术[J].企业家天地(中旬刊), 2011(05)
[2] 郑臻华,刘润.框架剪力墙结构施工技术与质量控制[J]. 中国新技术新产品,2009(10)
[3] 张宝华.浅述框架-剪力墙高层建筑结构优化设计研究[J]. 现代物业(上旬刊),2012(08)