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建筑工程論文：高層建筑框剪結構設計探討
建筑框剪結構是框架結構和剪力墻結構二者的結合，通過吸取各自優(yōu)勢，確保建筑平面布置具有較大使用空間的同時，又具有較好的抗側力性能。下面是小編收集整理的建筑工程論文：高層建筑框剪結構設計探討，希望對您有所幫助！
摘要:經濟快速發(fā)展的同時，推動建筑行業(yè)迅速發(fā)展。建筑規(guī)模逐漸擴大，建設樓層高度越來越高�？蚣芗袅Y構由于具有較大的延性和耗能能力，在一定程度上能夠適應地震對結構產生的強迫變形，因此在高層建筑中被廣泛應用。本文結合工程實例，對高層建筑框架剪力墻結構設計進行簡單探討。
關鍵詞：高層建筑；建筑結構；框架剪力墻結構；結構設計
一．引言
剪力墻結構主要包括連梁和墻肢兩種結構，具有整體性能耗、剛度大、抵抗水平力強及承載能力強等優(yōu)點，被廣泛應用在高層建筑結構設計中。本工程就是應用剪力墻結構的典型案例。高層建筑樓層層數為19層，包含地下室1層，地上部分18層，建筑總高度為58米，主要采用剪力墻結構。
二．工程概況
某工程總建筑面積為102972.32㎡，總用地面積為16201.5㎡，地上建筑面積為81003.52㎡，地下建筑面積為64802.02㎡。該工程包括地上部分32層建筑2棟，12層建筑1棟。建筑抗震設防烈度為7度，三棟建筑均在地下一層和二層設置地下車庫和設備用房。考慮到建筑抗震及結構安全因素，擬定采用框架剪力墻結構。
三.框架剪力墻結構特征
建筑框剪結構是框架結構和剪力墻結構二者的結合，通過吸取各自優(yōu)勢，確保建筑平面布置具有較大使用空間的同時，又具有較好的抗側力性能。建筑采用框剪結構時，可以單獨設置剪力墻，同時可以利用管道井、樓梯間和電梯井等墻體，因此被廣泛應用到各類房屋建筑中。
由于框架結構的變形屬于剪切型，建筑上部層間的變形相對較小，而下部層間變形相對較大。而剪力墻結構變形屬于彎曲型，下部的層間變形相對較小，上部層間變形相對較大�？蚣艚Y構融合了框剪結構和剪力墻結構的優(yōu)點，通過協同工作變形，形成彎剪變形，從而是結構剛度得到提升。
從受力特點方面來看，由于同框架結構的側向剛度相比，框剪結構中的剪力墻側向剛度要大得多，在水平荷載作用的一般情況下，約80%以上都用剪力墻來承擔。在框架結構中，由于水平荷載作用下分配的樓層框剪結構具有延性好、布置靈活及剪力墻剛度大等諸多優(yōu)點，同時在水平剛度較大的樓蓋協同工作下，促使水平作用下層間的變形能夠更加趨于均勻合理，并呈彎剪型位移曲線，比框架結構的側移小，造成的非結構破壞較輕�？蚣艚Y構以剪力墻為主要的抗側力構建，同時框架能夠起到二級放線的作用，比起剪力墻結構來講，具有布置靈活和延性好等特點，因此，在高層建筑結構中，框剪結構抗剪性能較好的建筑結構體系。
四.高層建筑框架剪力墻結構設計
1.剪力墻設計
框剪結構設計中，對于剪力墻要滿足位移限值的要求，同時要能充分發(fā)揮框剪結構的抗側作用，為實現結構經濟合理、安全穩(wěn)定，就需要確定合理的剪力墻數量。
�。�1）在框剪結構中，剪力墻是主要抗側力構件。剪力墻的用量同框剪結構的平面布置息息相關，設計時要遵循“對稱、周邊、均勻、分散”基本布置原則。剪力墻要盡量設計為對稱布置，以便減弱地震作用時對建筑結構的扭轉效應；剪力墻要盡量沿著結構的周邊布置，以便提高整體結構抗扭能力；同方向上的各片剪力墻要均勻布置在各個區(qū)段，不能集中布置某區(qū)段內，防止樓蓋過大的水平變形以至于地震力在框架間的分配不均勻；要考慮到地震力的分散作用主要在基本相等的多片剪力墻上，布置剪力墻時要避免地震力集中導致主要剪力墻破損，其他框架或剪力墻因較弱而難以承受。
（2）剪力墻布置數量和建筑結構地震力大小具有直接關系。隨著剪力墻剛度的增加，建筑結構總水平地震作用同時也加大；剪力墻結構剛度變大、數量增多及周期縮短，地震作用相應也越強。為了能夠充分發(fā)揮框剪結構特性，在設計時其結構底部承擔的地震彎矩值不應低于總地震彎矩值的一半。在結構底部剪力較小時，要適當增加剪力墻的用量，以此確保結構剛度安全。但是，剪力墻并非能夠無限制增加，而要根據實際情況進行適當增加，以滿足建筑結構要求，同時滿足結構經濟性指標。
2.結構抗震設計。
在高層建筑結構抗震設計過程中，由于框剪結構的使用高度、抗震等級和高寬比都是通過框架部分所承擔的總傾覆力矩百分比來確定的，如果白百分比為100%或較為接近100%時，框剪結構的使用高度、抗震等級和高寬比都要同接近框架結構相關比值；相反，如果白百分比為0或較為接近0時，框剪結構的使用高度、抗震等級和高寬比都要同接近剪力墻相關比值�？拐鸾Y構設計中，要運用概念設計思想來采用相關措施，對部分薄弱環(huán)節(jié)進行加強處理。由于剪力墻抗側力的主要構件，承擔較大的水平剪力，因此要滿足剪力墻設計的最基本構造要求，使剪力墻具有最低限度的強度和延性保證。宜根據地下室結構剛度的情況來確定嵌固層的位置，同時應注意的是地下一層與首層的剛度差別，有時明顯、有時不明顯，故不能簡單地將正負零選定為上部結構的嵌固位置。在嵌固位置其樓板也有足夠的剛度，且應適當的加大樓板厚度。
3.設計注意事項。
普通高層框剪結構中，一般取3個振型組合就可以基本滿足精度的要求。對于沿剛度分布和高度質量不均勻時，取6個振型也就足夠了。對于控制連梁端部的剪應力則應≤0.15 σ，以保證連梁能夠有足夠的截面以及抗剪能力；此外，連梁剪跨比要≥1.0，而當剪跨比較小的時侯，可以用水平縫把連梁分為兩根高相等的連梁；并按照梁端的實際抗彎配筋量以及鋼筋的超強效應條件，來讓連梁的受剪承載力大于其受彎承載力。在框架梁、柱箍筋滿足計算和構造要求的情況下，應考慮填充墻剛度對框架的影響，同時應調整梁和箍筋的配筋。一般在框剪結構設計中，應優(yōu)先采用輕質的材料作為圍護結構、隔墻墻體材料。
五．結束語
高層建筑框架剪力墻結構在高層建筑工程中應用較多，在進行建筑結構設計時，要考慮各種不同類型剪力墻的受力特點，結合工程實際需要，采用合理的結構形式，確保建筑安全穩(wěn)定。
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