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    框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻布置的優(yōu)化設(shè)計

    2015-09-11 05:42:35申志磊
    科技與創(chuàng)新 2015年17期
    關(guān)鍵詞:優(yōu)化設(shè)計剪力墻框架

    申志磊

    摘 要:主要研究方向為依據(jù)現(xiàn)有的基礎(chǔ)理論知識(框架剪力墻結(jié)構(gòu)中框架部分與剪力墻部分協(xié)同工作的原理、框架剪切剛度的計算方法、剪力墻的主要承受荷載等),從框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化角度出發(fā),尋求更有效、更科學(xué)、更合理的設(shè)計方案,以期能夠為未來框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工作提供一定的數(shù)據(jù)參考。

    關(guān)鍵詞:剪力墻;框架;剪切剛度;優(yōu)化設(shè)計

    中圖分類號:TU323.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2015.17.112

    隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展和建筑技術(shù)的不斷進(jìn)步,城市發(fā)展十分迅速,因此,住房需求越來越緊迫。為了滿足人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求和對高質(zhì)量生活的追求,建筑設(shè)計師將目光投向了高層建筑。由于傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)不能滿足人們的需求,因此,新的結(jié)構(gòu)體系,即框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化成為人們追求的目標(biāo)。

    1 剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計及相關(guān)內(nèi)容

    1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本流程

    我國從事建筑行業(yè)的人員比較多,對于一些從事結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計師來說,主要遵循的操作流程如下:①根據(jù)使用者對該建筑物的基本功能需求以及該建筑物的結(jié)構(gòu)和承載能力等相關(guān)特點設(shè)計,設(shè)計的要點是保證建筑物既經(jīng)濟、實惠,又功能齊全。②在框架剪力墻結(jié)構(gòu)中,剪力墻的布置水平和橫向、豎向結(jié)構(gòu)的部件組成需要滿足建筑物在設(shè)計過程中所要求的基本條件。③依據(jù)相關(guān)經(jīng)驗判斷剪力墻的結(jié)構(gòu)尺寸,并使用常規(guī)的設(shè)計軟件計算建筑物內(nèi)部所需要的內(nèi)力。④查看計算出的數(shù)值是否符合我國建筑相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。一旦出現(xiàn)不滿足的情況,及時調(diào)整參數(shù),直到滿足為止,并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)當(dāng)?shù)兀ū疚囊孕陆疄豸斈君R的地質(zhì)條件為例)的地質(zhì)條件制訂基礎(chǔ)的設(shè)計方案。

    框架結(jié)構(gòu)的高度比較低(不能夠超過60 m左右),而框架剪力墻結(jié)構(gòu)的高度比較高(能夠達(dá)到150 m左右),因此,框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化顯得尤其重要。

    1.2 框架部分與剪力墻部分協(xié)同工作

    框架剪力墻結(jié)構(gòu)主要包括框架部分和剪力墻部分,這兩部分都具有承擔(dān)水平荷載的作用。框架部分偏重于承擔(dān)豎向荷載,而剪力墻部分偏重于承擔(dān)側(cè)力構(gòu)件部分的荷載。相關(guān)資料顯示,在水平荷載的作用下,框架部分的建筑樓層越高,其建筑層與層之間的位移會越來越??;相反,剪力墻部分的建筑樓層越高,其建筑層與層之間的位移會越來越大。因此,框架剪力墻結(jié)構(gòu)是通過樓板將框架部分與剪力墻部分連接起來,從而使這兩部分能夠相互協(xié)作,具體表現(xiàn)為在建筑樓層的高處一起變形,起到抵抗水平荷載的作用。

    2 剪力墻的最優(yōu)布置研究分析

    2.1 剪力墻的平面布置原則

    框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的平面布置原則為剪力墻的平面形狀應(yīng)比較簡單,規(guī)則比較對稱,剛度的分布比較均勻等,從而能夠減少承重力的偏向。框架剪力墻結(jié)構(gòu)的主要設(shè)計方向是雙向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系,主體之間結(jié)構(gòu)部件體系之間的連接盡量少采用鉸結(jié)方式。

    2.2 剪力墻的最優(yōu)布置原則

    框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的最優(yōu)布置應(yīng)該遵循以下幾個原則:①剪力墻應(yīng)該與建筑物周圍的電梯間或荷載比較大的部位對稱,并在抗震的裂縫處和伸縮裂縫處進(jìn)行不同位置和不同方位的設(shè)計布置。由于烏魯木齊地質(zhì)條件具有三面環(huán)山、北部平原開闊、一級地勢起伏懸殊等特點,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計師在選擇剪力墻的布置位置時要考慮到其本身所具有的特殊性,比如在烏魯木齊的山地處架設(shè)剪力墻。②當(dāng)平面形狀凹凸不平時,結(jié)構(gòu)設(shè)計師應(yīng)該選擇在平面凸起的部位布置剪力墻。例如,烏魯木齊的南部和東北部較高,因此,在布置剪力墻時應(yīng)該重點選擇南部和東北部這兩個主要方向。③鑒于建筑功能的基本需求,在布置相關(guān)剪力墻時要充分考慮到建筑物的基本功能,當(dāng)在橫向和豎向上都無法滿足剪力墻的布置時,應(yīng)該采用支撐的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)布置,盡量向接近豎向或橫向的兩個方向移動。④剪力墻的布置需要遵循基本的“對稱、均勻”規(guī)則,其剛度應(yīng)接近單片的剪力墻,較長的剪力墻應(yīng)該布置在洞口和連梁處,長度最好不要超過8 m。⑤在布置豎向的剪力墻時,要充分考慮到墻體的中間結(jié)構(gòu)部分。如果建筑物比較長,不應(yīng)該在建筑物的兩端設(shè)置剪力墻。⑥縱向與橫向之間的剪力墻應(yīng)該呈現(xiàn)出封閉型或T形型式。⑦剪力墻的厚度一般不小于160 mm,大約占建筑物樓層層高的5.1%.

    3 結(jié)束語

    綜上所述,由于現(xiàn)階段我國一些重要城市的土地資源貧乏,為了節(jié)省成本,最大限度地利用好現(xiàn)有的資源,設(shè)計好相關(guān)的框架剪力墻結(jié)構(gòu)已成為結(jié)構(gòu)設(shè)計師的主要目標(biāo)。傳統(tǒng)的工程設(shè)計主要依據(jù)的是以往的工作經(jīng)驗,對于一些相類似的建筑工程設(shè)計,設(shè)計師只是簡單地模仿,這既不利于建筑設(shè)計師思維的拓展,也不利于經(jīng)濟效益和社會效益的最大化。因此,應(yīng)該加強對框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的布置和結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究,以期為我國建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

    參考文獻(xiàn)

    [1]樊長軍,張界先,高用比.基于洞口大小、形狀和排列方式對鋼筋混凝土剪力墻剛度和應(yīng)力影響的研究[D].太原:太原理工大學(xué),2014.

    〔編輯:劉曉芳〕

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