2012年結構工程師考試:小高層建筑中剪力墻設計1


一、剪力墻結構$lesson$
(一)剪力墻的概念和結構效能
建筑物中的豎向承重構件主要由墻體承擔時,這種墻體既承擔水平構件傳來的豎向荷載,同時承擔風力或地震作用傳來的水平地震作用。剪力墻即由此而得名(抗震規范定名為抗震墻)。
剪力墻是建筑物的分隔墻和圍護墻,因此墻體的布置必須同時滿足建筑平面布置和結構布置的要求。
剪力墻結構體系,有很好的承載能力,而且有很好的整體性和空間作用,比框架結構有更好的抗側力能力,因此,可建造較高的建筑物。
剪力墻結構的優點是側向剛度大,在水平荷載作用下側移小,其缺點是剪力墻的間距有一定限制,建筑平面布置不靈活,不適合要求大空間的公共建筑,另外結構自重也較大,靈活性就差。一般適用住宅、公寓和旅館。
剪力墻結構的樓蓋結構一般采用平板,可以不設梁,所以空間利用比較好,可節約層高。
(二)普通剪力墻結構的結構布置
1.平面布置。剪力墻結構中全部豎向荷載和水平力都由鋼筋混凝土墻承受,所以剪力墻應沿平面主要軸線方向布置。
(1)矩形、L形、T形平面時,剪力墻沿兩個正交的主軸方向布置;
(2)三角形及Y形平面可沿三個方向布置;
(3)正多邊形、圓形和弧形平面,則可沿徑向及環向布置。
單片剪力墻的長度不宜過大:
(1)長度很大的剪力墻,剛度很大將使結構的周期過短,地震力太大不經濟;
(2)剪力墻以處于受彎工作狀態時,才能有足夠的延性,故剪力墻應當是高細的,如果剪力墻太長時,將形成低寬剪力墻,就會由受剪破壞,剪力墻呈脆性,不利于抗震。故同一軸線上的連續剪力墻過長時,應用樓板或小連梁分成若干個墻段,每個墻段的高寬比應不小于2。
2.每個墻段可以是單片墻,小開口墻或聯肢墻。每個墻肢的寬度不宜大于8.0m,以保證墻肢是由受彎承載力控制,和充分發揮豎向分布筋的作用。內力計算時,墻段之間的樓板或弱連梁不考慮其作用,每個墻段作為一片獨立剪力墻計算。
二、剪力墻設計
剪力墻所承受的豎向荷載,一般是結構自重和樓面荷載,通過樓面傳遞到剪力墻。豎向荷載除了在連梁(門窗洞口上的梁)內產生彎矩以外,在墻肢內主要產生軸力。可以按照剪力墻的受荷面積簡單計算。
在水平荷載作用下,剪力墻受力分析實際上是二維平面問題,精確計算應該按照平面問題進行求解。可以借助于計算機,用有限元方法進行計算。計算精度高,但工作量較大。在工程設計中,可以根據不同類型剪力墻的受力特點,進行簡化計算。
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