摘要:框架剪力墙结构亦被称为框剪结构,它对竖向布置繁杂或平面、水平荷载较大的高层建筑十分适用。框架剪力墙的性价比较高,因此在国内有很广泛的应用。本文主要论述了高层框架剪力墙结构在抗震设计方式中的一些看法。
关键词:高层;框架剪力墙结构;抗震设计
1改善框剪结构的抗震性能
1.1 设置多道防线一个抗震结构体系应该由若干个延性较好的分体系组成,并由延性较好的结构构件连接起来协同工作。在发生地震时,建筑物自身内部、外部赘余杆件吸收和消耗大量的地震能量,减轻地震灾害。
对于框剪结构是延性框架和抗震墙两个系统组成,具有两道防线,一道是墙体,一道是框架。
1.2 加强框架的抗震性能①加强框架的角柱。角柱是连接纵横框架的枢纽,要增加框架的空间整体性,就要加强角柱的抗剪性能。②沿周圈框架平面按K形支撑和X形支撑布置一定数量的钢筋混凝土抗剪墙板或配筋砌块抗剪墙板,能有效克服框架的剪力滞后现象,显著提高框架的整体性和抗侧刚度,减少结构的整体侧移,特别有利于减少层间侧移。但这种结构的延性较差,因此,可以在墙板上开十字形结构竖缝,使之出现薄弱部位,形成延性耗能墙板。③设置偏交斜撑等赘余杆件,用弯曲耗能代替周边耗能。
1.3 加强整体结构的抗震性能①实行机构控制,实现总体屈服机制。在结构的特定位置设置一定数量的人工塑性铰,对塑性铰发生的区域,顺序及塑性程度进行控制,使得结构在强震下能形成最佳耗能机构。在水平作用下,使水平构件先于竖向构件屈服,最后竖向构件底部屈服。②使结构的刚度和承载力相匹配。③使结构的刚度和延性相匹配。
1.4 考虑填充墙变化的抗震包络设计建筑结构设计经验表明,框剪结构的填充墙数量在一定程度上是一个不确定的量,带填充墙框剪结构在不同层的数量变化而产生一定的变化。所以地震作用产生的层剪力本应首先在框架与填充墙之间分配,但考虑到允许填充墙的位置在一定范围内变化,可以偏于安全地由框架及剪力墙承担承担全部地震剪力,按此方法计算设计的框剪结构可在总体上包络住由于填充墙数量和位置的变化二产生的地震内力的变化。
1.5 裙房偏置的高层结构地震扭转控制主群偏置且相连的高层建筑结构计算符合刚性楼盖假定时可参照下列建议进行扭转计算和抗扭控制。①宜采取小震计算控制和大中震抗震措施并重的原则,尤其不可忽视大中震时的抗扭构造措施。②当扭转位移比≥1.35时,双向地震作用明显,应进行双向地震作用计算。③宜在结构平面上大致划分出受扭敏感区和质心区,进行经济有效的抗扭计算控制。④受扭敏感区内的竖向构件在大中震下的扭矩不可忽视,且处于有扭矩作用的复杂受力状态。其抗扭构造除满足规范要求外,宜按强扭弱弯采取适当增加抗扭构造的措施。
1.6 剪力墙底部加强部位最小厚度的适当取值①剪力墙墙厚按层高确定,还受到轴压比限制。②对一字形墙体稳定性较差的特点,在没有加厚墙体可能性的前提下,可采用一定的构造措施,以满足稳定性的要求。
1.7 地震作用方向的合理运用①引入水平力与整体坐标夹角的目的,是为了满足结构设计的需要,验算在不同方向下结构的受力和变形情况,使结构趋于安全。②沿着水平力的不同方向,建筑结构会表现出不同的刚度性质,这就意味着相同的地震力沿着不同的方向作用于结构,结构反应的剧烈程度也会不同,所以存在一个最不利地震作用方向(即结构平面的主轴),使得结构沿该方向的地震反应最为剧烈。③对于包含斜交抗侧力构件的结构,不管地震作用沿哪个方向,都无法同时保证所有的构件处于最大的内力状态,所以抗震规范中规定,包含有斜交抗侧力构件的结构,当相交角度大于15度时,应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用。④对于包含斜交构件的结构,每个构件的最大风荷载作用也是有所不同的,要保证所有构件计算的风荷载都按最大风荷载作用方向,只能通过修改水平力与整体坐标的夹角,在不同角度下计算,尽量顾及到每个构件能取到最大迎风面积,整个结构的设计可以基于多次计算的结果,每个构件取最大值。
2抗震技术措施
2.1 在结构布置上上部住宅采用大开间剪力墙,这样能有效的减小上下结构刚度比,下部大底盘大空间的的1~5层框支柱及所有抗震墙混凝土强度等级采用了C50(5层以上塔楼混凝土强度等级改为C40~C30),即加强了底盘的层间刚度,增加了框架结构刚度,使主体结构的刚度接近最优刚度,以达到剪力墙数量优化。
2.2 由于主体结构与底盘建筑质量不在一条垂直线上,使得整体结构的扭转效应增大在设计中采用加强角部及边缘的抗震墙和角柱,同时加强各层楼板的整体性。通过控制每面墙的高宽比,进而提高剪力墙的抗震性能。
2.3 剪力墙洞口上部的连梁,设计上应保证连梁弯曲破坏先于剪切破坏,即强剪弱弯在连梁内充分配箍可配置交叉斜筋,保证梁内塑性铰的出现。在发生地震时,塑性铰能吸收和耗散大量的地震能量,减轻地震灾害,保证多道防线的实现。
3结束语
框剪结构具有诸多优点,在国内应用很普遍,所以很有必要对框剪结构抗震性能的设计进行分析。由以上分析可以归纳出以下结论:①在框剪结构中,保护和改善剪力墙的抗震性能是关键。②增加多道抗震防线和延性耗能机构是提高结构抗震性能的有效途径。③优化框剪结构构件更有利于抗震。④改良计算方法有助于更加准确的计算结构实际受力情况,从而大大提高框剪结构的空间整体性能和抗震可靠度。
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