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剪力墙的设计

æ�¥æº�:考试大  2010å¹´2月12æ—¥   ã€�关注考试大,就是关注自己的未æ�¥ã€‘
  一�剪力墙设计中的基本概念
  1.剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较�,几何特���,�力形�接近于柱,而与柱的区别主�是其长度与厚度的比值,当比值�于或等于4时�按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略�于4时�视为为异形柱,按���压构件设计。
  2.剪力墙结构中,墙是一平�构件,它承�沿其平�作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖�压力;在轴力,弯矩,剪力的��状�下工作,其�水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深�。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度�求外,还必须满足�弹性�形��循环下的延性�能�耗散和控制结构裂而�倒的�求:墙肢必须能防止墙体�生脆性剪切破�,因此注�尽�将剪力墙设计�延性弯曲型。
  3.实际工程中剪力墙分为整体墙和�肢墙:整体墙如一般房屋端的山墙�鱼骨�结构片墙��开洞墙。整体墙�力如�竖�悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法�应力呈线性分布,破�形�似�心�压柱,�筋应尽�将竖�钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破�,�高延性应将底部截�的组�设计内力适当�高或加大�筋率;为��斜压破�墙肢�能过�也�宜过长,以防止截�应力相差过大。�肢墙是由连�连接起�的剪力墙,但因一般连�的刚度比墙肢刚度�得多,墙肢�独作用显著,连�中部出现�弯点�注�墙肢轴压比�值。
  ��框架:当剪力墙开洞过大时形�宽��宽柱组�的短墙肢,构件形�两端带有刚域的�截��件,在内力作用下许多墙肢将出现�弯点,墙已类似框架的�力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。综上所述,设计剪力墙时,应根��型墙体的特点,��的�力特�,墙体内力分布状�并结�其破�形�,��地考虑设计�筋和构造措施。
  4.墙的设计计算是考虑水平和竖�作用下进行结构整体分�,求得内力�按�压或�拉进行正截�承载力和斜截��剪承载力验算。当�较大集中�载作用时�增加对局部�压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况�其�值:�①剪力墙之间的间�;②门窗洞�之间的翼缘宽度;③墙肢总高度的1/10;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度�6�的长度。
  5.为了��墙体的稳定性�便于施工,使墙有较好的承载力和地震作用下耗散能力,规范�求一�二级抗震墙时墙的厚度应≥160mm,底部加强区宜≥200mm,三�四级抗震等级时应≥140mm,竖�钢筋应尽��置于约�边缘。
  以上所述的剪力墙设计中的概念问题�能�大部分设计人员都懂,但实际应用到工程设计中,施工图纸表达出�的东西有时则存在很大差别,追究原因,许多是与具体的构造处�有关,因此造�墙的截�和�筋差别大���。
  二�剪力墙的边缘构造
  1.结构试验表明矩形截�剪力墙的延性比工字形或槽形截�剪力墙差;计算分�表明增加墙肢截�两端的翼缘能显著�高墙的延性;因此在矩形墙两端设约�边缘构件�但能较显著地�高墙体的延性,还能防止剪力墙�生水平剪切滑动�高抗剪能力。从89规范开始在剪力墙中�出了暗柱�端柱�翼墙(柱)�转角墙(柱),也就是目�规范中的约�边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。
  2.对规范的���解往往产生了五花八门的设计。有人将�一轴线的墙�解为一片墙仅在端墙设暗柱,有人将凡是�角或洞�边都设暗柱,而�使是公开�表出版的���考书或设计手册对暗柱(翼墙柱)的截��值也出现了以下三���尺寸,因此造��筋的差别很大,甚至相�的资料由于出版的时间��,对规范的�解也有所��。
  3.从2002年开始实施的建筑结构规范,根æ�®ç»“构类型å�Šå�—力状况,对剪力墙两端å�Šæ´žå�£ä¸¤ä¾§çš„加强边缘,按墙肢在é‡�力è�·è½½ä»£è¡¨å€¼ä½œç”¨ä¸‹å¢™è‚¢è½´åŽ‹æ¯”çš„ç•Œçº¿å�ŠåŠ å¼ºéƒ¨ä½�è¦�求分为约æ�Ÿè¾¹ç¼˜æž„件和构造边缘构件两类。“抗规â€�GB50011-2001规定抗震墙结构ã€�部分框支抗震墙中è�½åœ°å‰ªåЛ墙当䏀ã€�二级抗震时底部加强部ä½�å�Šç›¸é‚»çš„上一层å�‡åº”按è¦�求设置约æ�Ÿè¾¹ç¼˜æž„件;但对于一般抗震墙结构(除部分框支墙外)当满足墙肢轴压比é™�值界线值时å�¯æŒ‰è§„定设置构造边缘构件。“抗规â€�未明确框架-剪力墙结构中的剪力墙需设置约æ�Ÿè¾¹ç¼˜æž„件时抗震墙的抗震等级和轴压比界é™�值;但根æ�®æ··å‡�土规范11.7.14æ�¡ç¬”者ç�†è§£æ¡†æž¶-剪力墙ä¸�å�—一ã€�二抗震等级é™�制,凡底部加强区å�Šå…¶ä¸Šä¸€å±‚当ä¸�满足轴压比é™�界时则å�‡åº”设约æ�Ÿè¾¹ç¼˜æž„件。综å�ˆåˆ†æž�“抗规â€�ã€�“砼规â€�和“高规“设计约æ�Ÿè¾¹ç¼˜æž„件时,框剪结构ã€�框支结构 ä¸‰ã€‚剪力墙结构的厚度和é…�筋问题
  1. æ ¹æ�®æŠ—震规范6.1.2æ�¡è§„定,8度地震区剪力墙结构的抗震等级至少应为二级;按6.4.1æ�¡è¦�求剪力墙底
  部加强部�墙厚一�二级抗震等级时�宜�于200mm,且��于层高的1/16,其他部���于160mm,当墙端头无翼墙或暗柱时�应�于层高的1/12.以上规定目的是为防止因墙体平�外刚度过�,稳定性差,容易在�心�载作用下压屈失稳,但这些规定对于八度地震区的多层�低高层剪力墙结构显得�够��。例如5~15层的剪力墙结构,一般墙肢在�力�载代表值作用下轴压比都�于0.2,电算结果墙体往往�需�构造�筋,但�因底部功能�求3.9m层高,墙厚就得240mm,若业主�求室内视野开阔,�设外纵墙,横墙�外端头��许带翼墙或端柱时,当层高3>5~4.2m时,则墙厚需�320~350mm,显然���。所以�这样的特殊情况的低多层建筑�应�求死扣规范,而通过采用概念设计分�,控制墙肢轴压比,进行墙体截��件�强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或�筋,��其整体性连接等措施,是�以使墙厚��的。
  2. å¢™ä½“çš„é…�筋率,目å‰�在“砼规â€�11.7.11æ�¡æ–‡å¼ºåˆ¶è§„定在一ã€�二ã€�三级抗震等级的剪力墙中,竖å�‘和水平分布筋的å°�é…�筋率å�‡ä¸�应å°�于0.25%;部分框支剪力墙底部加强部ä½�çš„é…�筋率ä¸�应å°�于0.3%;这é…�筋率比其在80年代å‰�çš„é…�筋率)。07~0.1%è¦�大多了,和国外的é…�筋率0.1~0.25%的高者基本接轨,这在高层或者较长的剪力墙结构中应该是å�ˆç�†çš„,但对于低矮ã€�短å°�的剪力墙值得探讨。墙的水平分布筋是为横å�‘抗剪以防止墙体在斜裂ç¼�出现å�Žå�‘生脆性剪切破å��,å�Œæ—¶èµ·åˆ°æŠµæŠ—温度应力防止砼出现裂ç¼�,设计中当建筑物较高较长或框剪结构时é…�筋宜适当增加,特别在连æ¢�部ä½�或温度ã€�刚度å�˜åŒ–ç­‰æ•�感部ä½�宜适当增加。但对于矮ã€�短的房屋,其水平筋的é…�筋率是å�¦é€‚当å‡�å°�值得探讨。墙的竖å�‘钢筋主è¦�起抗弯作用,目å‰�在一些多层低高层剪力墙中电算结果多为构造é…�筋;但é…�筋时所å�–çš„é…�筋率有人往往扣除了约æ�Ÿè¾¹ç¼˜æž„件或构造边缘构件中的钢筋,笔者认为竖å�‘å°�é…�筋率应该包括边缘构件中的钢筋,墙肢的竖å�‘é…�筋原则也应该尽é‡�将钢筋布置在墙端部边缘区并ä¿�è¯�钢筋间è·�≦300mm,也应该注æ„�防止竖筋过多使墙的抗弯强度大于抗剪强度,对抗震ä¸�利。
  四�剪力墙结构的超长问题
  1. æ··å‡�土规范9.1.1æ�¡è§„定现浇混å‡�土剪力墙结构的温度伸缩ç¼�é—´è·�当在室内或土中时为45m,露天时为30m;而现浇框架剪力墙或框架核心筒结构的伸缩ç¼�é—´è·�å�¯å�–45~55m.规范的这一规定显然与现今建筑的体é‡�è¶Šæ�¥è¶Šå¤§ä½†åŠŸèƒ½å�ˆè¦�求ä¸�设ç¼�å�‘生矛盾;因此目å‰�许多工程中的伸缩ç¼�é—´è·�都çª�破了规范的规定,也造æˆ�了设计人员在设计中é�‡åˆ°è¶…长结构时的胆é‡�è¶Šæ�¥è¶Šå¤§ã€‚笔者认为今å�Žå½“剪力墙结构超长时,应该慎é‡�处ç�†ä¸ºå¥½ï¼Œè¿‡é•¿æ—¶åº”该尽é‡�设置温度伸缩ç¼�,宜较严格é�µå®ˆè§„范规定的é™�值,ç�†ç”±å¦‚下:
  ①剪力墙结构刚度大,�温差影�大,混�土的收缩���产生的�形大,墙体对楼��屋�产生的约�也大;当结构�生收缩�形时比其他结构易出现裂�。一些未超长的剪力墙结构产生墙体或楼�裂�,其主�原因就在此。
  ②剪力墙结构多用于商��房和公寓,使用状况��,一旦�人购买的房�出现裂�,虽然没有安全问题,但处�起�问题多,难度大,社会影�大。
  ③混�土结构�温度或收缩��的影�与众多因素有关;而体型庞大的剪力墙房屋往往形状��,混�土收缩大,约�应力积�也大,施工工艺�管�也难控制,环境影�使用�化难于判断,因此更难于解决混�土收缩�形时,在�约��件下引起拉应力而���出现裂�。
  ④目�混�土的收缩��断增大,已由80年代的一般收缩�300με上�到400με以上,因此使混�土用�大的剪力墙产生裂�的因素在增大。
  ⑤目���市场形势的�化,大部分工程�赶工加�,质�难��,为赶工混�土中水泥用�普�增大,使混�土收缩�增大,加上由于混�土强度的�高,使弹性模�增加将引起更大的约�拉应力产生,使结构出现裂�的因素增多。
  ⑥普�使用商�混�土泵�施工,为了泵�,增大水泥用�,�少了中粗骨料��和骨料粒径,加上泵�混�土��比和施工�料时的�良因素影�等都加大了结构收缩�,增加产生裂�的因素。综上所述,今�在处�超长结构时,特别是处�超长的剪力墙结构时�特别慎�; ��:考试大-建筑工程类考试

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