浅谈高层建筑框支剪力墙结构设计
高层建筑工程的框支剪力墙结构浅析

高层建筑工程的框支剪力墙结构浅析前言现如今,随着社会经济的快速发展以及城市化建设的不断加快,使得我国建筑工程取得不断发展。
在城市中,高层建筑工程越来越多,并且结构形式复杂、功能多样化。
在建筑结构中,框支剪力墙结构是当前应用较为广泛的结构形式。
基于此,下文对其要点进行探析一、框支剪力墙的类型框支剪力墙类型有很多种,下面就其分类进行简析:1)整截面墙。
整截面墙是不开洞或开洞面积不大于15%的整截面剪力墙。
其受力特点为整体悬臂墙,弯矩图既不突变也无反弯点。
其变形特点为弯曲型变形。
2)整体小开口墙。
整体小开口墙为开洞面积大于15%但仍较小的墙。
其受力特点为弯矩图在连系梁处发生突变,但在整个墙肢高度上没有或仅在个别楼层中才出现反弯点。
其变形特点为以弯曲型为主3)双肢墙及多肢墙。
双肢墙及多肢墙为开洞较大、洞口成列布置的墙。
其受力特点为与整体小开口墙相似。
其变形特点为以弯曲型为主。
4)壁式框支。
壁式框支为开洞尺寸大、连梁线刚度大于或接近墙肢线刚度的墙。
其受力特点为弯矩图在楼层处有突变,在大多数楼层中都出现反弯点。
其变形特点为以剪切型为主。
二、转换层在建筑工程中的应用目前,建筑为了满足多方面的需要,一般具有多种功能,对其综合用途也提出了更高的要求。
从建筑的使用功能来看,通常在中上层设计小开间,而在下层部位设置大开间。
但从结构的布置角度来看,二者的情况却恰好相反,为了使建筑实现相应的功能,在布置方面就必须采用与常规相反的形式。
因此,强度较弱的框架柱往往布置在下层,上层则布置刚度较大的剪力墙。
这样一来,就必须要设置相应的转换机构来对两种不同的结构进行衔接,同时传递两者之间的内力,这就是转换层应发挥的的作用。
在上部剪力墙转换为下部建筑框架的过程中,转换层发挥了重要的作用,它可以为建筑物的底部创造出较大的内部自由空间。
在高层建筑中,转换层的位置决定着建筑的抗震能力,其位置宜低不宜高。
大量的工程实践证明,当转换层位置较高时,容易使框支剪力墙结构上下内力的传递路线发生突变,随之会产生较大的刚度变化。
浅论高层建筑框支剪力墙结构设计

浅论高层建筑框支剪力墙结构设计摘要:文章结合阳江市某高层商用楼实际案例,分析探讨高层建筑框支剪力墙的结构设计。
关键词:高层建筑;框支剪力墙;结构设计近年来,框支剪力墙结构在高层建筑中得到了广泛的应用。
框支剪力墙结构属于抗震性能较差的高层建筑结构,如果设计不当,在地震中框支层容易出现破坏,甚至造成房屋倒塌。
因此,深入研究有关框支剪力墙结构的受力特性,优化高层建筑框支剪力墙结构设计,提高其抗震性能,具有重要的现实意义。
1 工程概况阳江市某高层商用楼,为裙房与塔楼组合而成,地上32层,地下1层,总高度98.8 米。
其中,地下室层高7 米,一楼到三楼是商用,高度为六米,当到四楼的时候就成了转换层,其上的区域都是剪力墙构造,每层的高度为三米。
本工程建设场地属Ⅱ类场地,场地特征周期0.45s,地震烈度7 度,基本风压0.7kN/m2,按《高层建筑混凝土结构设计规程JGJ 3-2010》取承载力设计时风荷载效应放大系数1.1。
抗震等级:框支框架一级,底部加强区剪力墙一级,非加强区部位剪力墙二级。
裙楼底部大空间平面及塔楼标准层结构平面见图1 和图2。
不论是裙楼亦或是主楼都没有设置缝隙,对于基础来说使用的是桩筏基,钻孔灌注桩,桩径800mm,桩端进入持力层2.5 米,桩长约40 米,单桩竖向极限承载力标准值为9000kN;裙房桩径600mm,桩长约20 米,单桩竖向极限承载力标准值为1500kN。
通过分析我们得知,该下沉总数在规定的区间之中。
2 关于结构规划和布局因为这个项目的前三层是商用的,它对于空间的规定比较的严苛,需要大空间。
因此使用的是部分框支剪力墙结构体系,当开展设计工作的时候,分析了如下的一下具体内容:2.1 竖向承重及抗侧力构件的概念设计这种体系是一种受力非常繁琐的,对于抗震来讲很是不合理的体系,在设计的时候要切实的关注如下的一些原则内容。
(1)最好是少进行转换,缩减传力的方式。
这个项目关键是处理三个层次的内容。
结合实际谈高层建筑框支剪力墙的结构设计

结合实际谈高层建筑框支剪力墙的结构设计摘要:笔者结合多年的结构设计工作经验,结合工程实际,分析了高层建筑框支剪力墙的结构设计步骤及应考虑的各种不利因素。
关键词:高层建筑;框支剪力墙;结构设计;受力分析1.工程概况该工程上部为公寓,地面以上31层,其中裙房地面以上2层商业;整个工程设有三层地下室,其中两层为地下停车场,负一层为商业,地下室埋深为-13.200。
建筑的总面积一共为29358.31m2。
该工程的建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g,设计地震分组为第一组,地面粗糙度为C类,基本风压值取值0.75kN/㎡,场地土类别为Ⅱ类。
3.结构方案确定及布置该工程上部公寓采用剪力墙结构,裙房部分为商业,为满足大空间使用功能,部分剪力墙不能直接连续贯通落地,需要设置结构转换层,所以最终确认该工程为部分框支剪力墙结构。
该工程建筑0.000标高以上高97.60m,框支转换层设置在建筑三层屋面,也就是结构计算层的第六层,属于高位转换,根据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)确认抗震等级[1]:框支柱、底部加强部位剪力墙:特一级,框支梁:一级,非底部加强部位剪力墙:二级(除图纸注明外,地下三层~地下二层(标高:基础顶面~-5.150)的抗震等级均为三级,地下一层的抗震等级同相应的塔楼。
)以下以该工程为例,详述高层建筑框支剪力墙的结构设计:首先,根据建筑平面进行结构布置,塔楼A座为长35.6米,宽23.4米的矩形平面,设有4个电梯和两个楼梯间,电梯和楼梯间沿平面的X向中轴偏下布置(X向和Y向均略微有点偏心),刚好楼梯周圈和电梯周圈设置落地剪力墙,其余公寓在满足建筑使用功能需要的前提下,剪力墙双向布置,尽量拉通、对直。
因建筑立面功能需要,剪力墙在外围周圈均不能设置墙肢,为了避免形成大片的一字型剪力墙,与建筑专业协商,在外围的端部均设置了400x700的端柱。
高层框支剪力墙结构设计中的要点分析

高层框支剪力墙结构设计中的要点分析摘要:框支剪力墙结构体系是将框架结构和剪力墙结构相结合的产物,高层框支剪力墙结构是建筑结构中常见的一种形式,本文主要结合工程实例,对高层框支剪力墙结构中钢管混凝土柱和型钢混凝土梁在大底盘复杂高层结构中的设计要点做了分析。
关键词:高层框支剪力墙;结构设计;钢管混凝土;抗震性能前言近年来,高层住宅大量涌现,如何在设计过程中使结构安全、经济、合理已成当务之急。
由于目前的高层住宅结构设计大多数是根据已经确定好的平面和竖向布置,先设定好构件尺寸,通过电算,在电算过程中对个别超限构件进行调整形成最终结果。
至于整个方案是否完善,构件尺寸假定是否合理,则心中无数,很多时候往往会产生不必要的浪费。
另外,有时也因建筑设计中对平面布置和立面处理的要求,往往造成结构产生很多难于合理处理之处。
现以某高层大楼工程为例,对高层框支剪力墙结构设计中的要点进行探讨。
0.工程概况某工程总建筑面积为88616m2,地下4层.地面以上48层.底板面标高为-15.2m,建筑高度为184.6m。
其中地下4层为地下车库和设备用房,首层-四层为商业裙楼,五层、六层为休闲会所,七层为结构转换层,七层以上分为两个塔楼,其中A塔为住宅,B塔为办公,塔楼层高一般为3.4m。
本工程为框支一剪力墙结构体系,框支柱采用高强钢管混凝土柱,转换层采用普通的梁式转换;抗震设防类别为丙类;抗震设防烈度为7度:设计基本地震加速度为0.10g;设计地震作用分组为一组;场地土类别为Ⅱ类。
框架、剪力墙的抗震等级分别为:框支框架为特一级;一般框架为一级;剪力墙一1层至12层(加强部位)为特一级.其它层剪力墙为一级。
1.结构的整体计算分析分别采用SATWE与ETABS对本工程进行整体分析计算。
通过对SATWE 与ETABS的计算结果进行比较.两个程序计算结果的主要指标接近,表明程序计算结果是可信的。
并补充利用通用结构分析与设计软件SAP2000对结构进行屈曲分析。
高层建筑框支剪力墙结构设计

高层建筑框支剪力墙结构设计摘要:本文是笔者结合多年工作经验以及工程案例,着重对框支剪力墙结构高层住宅建筑抗震设计及软件应用情况进行简要介绍。
以供参考。
关键词:框支剪力墙结构;结构布置;计算要点;构造措施1工程概况该楼建筑面积1380m2,其中人防地下室1 层,层高4.6m,裙房2 层,层高分别为5.1m,5.4m,3 层以上为住宅,层高为3.0m。
地面以上共19 层,总高61.8m。
地面以上1、2 层为商业用房,需要尽可能大的自由灵活空间,3 层以上为住宅。
因此,结构体系采用部分框支剪力墙结构,于第2 层顶(即第3层楼面)设置梁式转换层,采用主次梁转换方案。
设计时采用基本参数:基本风压为0.45kN/m2,基本雪压为0.35kN/m2,地面粗糙度为B 类,抗震设防烈度为7 度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.10g,拟建场地为Ⅱ类场地土。
2 概念设计与结构布置本工程转换层以下为框架剪力墙结构,转换层以上为剪力墙结构,本工程底部加强部位剪力墙及框支柱抗震等级为二级,非底部加强部位剪力墙抗震等级为三级。
设计时从以下几个方面做为概念设计的出发点。
2.1 平面布置平面布置应力求简单、规则、均衡对称,尽量使荷载与结构刚度中心重合,以避免或减少扭转产生的不利影响。
本工程在楼梯间及电梯间较薄弱处,均布置有落地剪力墙并形成了落地筒体,在建筑物两侧也设置了落地剪力墙,并在横向布置有间距10.4m的落地剪力墙。
墙体布置既分散又均匀。
2.2 竖向布置竖向布置主要是要控制转换层上、下刚度的突变,应尽量强化转换层下部的结构侧向刚度,弱化转换层上部的结构侧向刚度,使转换层上下部的结构侧向刚度及变形特征尽量接近。
经过反复调整转换层上下剪力墙布置及落地剪力墙的厚度,本工程最终计算结果,X 方向转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比为0.80,Y 方向转换层上部与下部结构的等效侧向刚度比为0.95,均满足规范要求,且转换层上下部的结构的等效侧向刚度基本接近,能够有效的缓解构件内力和变形的突变。
初探高层建筑工程的框支剪力墙结构设计

初探高层建筑工程的框支剪力墙结构设计高层建筑施工中,剪力墙结构是一门技术性较强且综合性较高的施工技术,在创造收益上也是一门较好的应用技术,通过对高层建筑施工中的框支剪力墙结构进行分析后,我们不难发现,将剪力墙结构技术进行合理的利用,不仅能提高整个建筑工程的施工质量,还可以大大的提高施工进度,同时给社会带来的经济利益也会更高。
本文作者结合多年来的工作经验,对高层建筑工程的框支剪力墙结构设计进行了研究,具有重要的参考意义。
标签:高层建筑;框支剪力墙;转换层;抗震在经济和社会的逐步发展进步中,人们对物质享受的追求逐渐转移到精神层面,主要体现在衣食住行等方面。
作为在人类生产生活中占据重要地位的因素,建筑物使用功能十分重要,而作为决定其使用功能的主体,新时期在对高层建筑进行规划设计时,一方面要对其基本使用功能进行体现,另一方面还要满足环保性、科技型、欣赏性等特点,从而使人民日益增长的精神需求得以满足。
对于框架结构而言,剪力墙结构以简洁、宽敞和良好的使用功能处于比较有力的地位,大大的增加了住户自主改造的灵活性,增加了使用面积。
因此得到建筑师与业主的广泛欢迎。
然而在实际生活中,由于框支剪力墙结构不能有良好的抗震性,同时在地震区域里没有采用很多,因此没有较多的经验,所以在实际应用的过程中需要注意多方面的问题。
1 高层建筑的简介高层建筑可以说是衡量一个国家或者地区科技发达和经济繁荣的标志之一。
2002年我国将高层建筑的最少层数统一为10层,世界上最高的高层已经达到110层,这是高层建筑不断发展以及人类智慧的最好体现。
高层建筑将以往较单一的住宅和办公楼结合起来进行综合建筑发展,使得功能适应性、技术合性和经济可能性得到质的变化。
但对高层建筑的结构设计以及性能要求也逐渐提高,结构所需的材料也开始转向轻质、新型、高强的复合方向发展。
2 转换层在高层建筑工程中的应用由于多功能以及综合用途的要求,从建筑的使用功能而言,通常将小开间设计在中上层,而大开间设置在高层建筑的下层部分。
谈高层住宅框支剪力墙建筑结构设计

【 Ke y wo r d s 】 b u i l in d g s t r u c t u r e , f r a me - s h e r a wa l l s t uc r t u r e , t r a -
n s i t i o n l a y e r , c o n c e p t d e s i n g
一
、
建筑结构方案及布置 按有关 甲方 要求,上部住宅为为 了做到 不露梁
抬柱 ,有 限元与整体分 析的结果接近 ,一般后者偏
大些 ,显然转换 梁与剪力墙没有共同工作 。有限元
分 析 表 明 ,梁 中 仍 有 轴 力 存 在 , 不 容 忽 视 。
及柱 ,采用剪力墙 结构形式,下部为满足大 空间建 筑功 能的要 求,采用框支剪力墙结构体系 。在结构
me r c i l a a n d r e s i d e n t i a l f r a me - s u p p o r t e d s h e a r wa ll s t r u c t u r e , i - n c l u d i n g b u i l d i n g s t r u c t u r e c o n c e p t d e s i g n , b u i l d i n g t h r e e — d i m- e n s i o n l a i n t e g r l a s t r u c t u r e na a ly s i s , d y n m i a c e l a s t i c t i me h i s t o —
换层 以下结 构刚度 ,除3 .几个 构造 问题
发现,转换梁与上部剪力墙之 问存在有共 同工作 、 部分共同工作及 无共 同作用三种情况 。
浅谈高层建筑框支剪力墙结构设计

浅谈高层建筑框支剪力墙结构设计摘要:当前,随着我国社会经济的发展和人们生活水平的日益提高,人们对建筑设计工作也有了更高的要求。
建筑工程设计包含许多方面,建筑结构设计是其主角。
而剪力墙结构设计作为建筑结构设计链中的重要一环,确保其建筑结构的设计质量是其必要条件。
基于此,本文结合某高层框支剪力墙结构的设计为例,对梁式转换结构设计的特点和需要注意的问题进行重点分析和探讨,以期为相关工程设计结构提供一定的借鉴参考。
关键词:高层建筑;框支剪力墙;结构设计;梁式转换剪力墙具有十分良好的抗震、抗风能力,在高层建筑中得到了广泛的应用。
在设计高层建筑框支剪力墙结构过程中,不但要考虑建筑结构的需要,而且要完善结构设计的各种抗震措施。
在进行结构的布置时,应严格按照规范要求,例如转换层上下结构的侧向刚度、结构在地震作用下的位移角和扭转效应等,这样能使结构布置局合理。
本文主要结合某高层框支剪力墙结构的设计为例,对梁式转换结构设计的特点和需要注意的问题进行了阐述。
1 工程概况选取某高层商住楼建筑工程项目为例,主要是由商业裙楼和高层塔楼构成,楼层分别是由 3 层 4.8m 层高地下室和地上 30 层构成,建筑高度为 103.2m。
地下室主要用途为停车库和设备用房;地上 1 ~ 3层为商业用房,层高均为 4.5m;第4 层为转换层,层高为 5.7m;5 ~ 30 层为住宅,采用剪力墙结构体系,层高均为3.0m。
本工程的设计是按照 PKPM-SATWE程序进行计算,地震基本加速值和设计特征周期分别为 0.05g 和 0.35s,属于稳定建筑场地。
2 结构方案及布置按照有关单位的要求,该高层住宅楼每层都有面积和户型不相同的 10 户。
为了使建筑有效面积更大,经过多方的论证后,将对该楼采取大开间剪力墙结构。
为了更好地使空间建筑功能的要求得到满足,将决定对底部 3 层的商业用房采取框支剪力墙结构体系。
从结构受力角度分析,框支剪力墙结构体系不利于抗震而且受力复杂,设计时应遵守转换次数和传力途径减少的原则。
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浅谈高层建筑框支剪力墙结构设计
发表时间:2019-11-06T17:01:47.040Z 来源:《建筑学研究前沿》2019年16期作者:韩伟
[导读] 当前,随着我国社会经济的发展和人们生活水平的日益提高,人们对建筑设计工作也有了更高的要求。
韩伟
睢宁县规划服务中心江苏睢宁 221200
摘要:当前,随着我国社会经济的发展和人们生活水平的日益提高,人们对建筑设计工作也有了更高的要求。
建筑工程设计包含许多方面,建筑结构设计是其主角。
而剪力墙结构设计作为建筑结构设计链中的重要一环,确保其建筑结构的设计质量是其必要条件。
基于此,本文结合某高层框支剪力墙结构的设计为例,对梁式转换结构设计的特点和需要注意的问题进行重点分析和探讨,以期为相关工程设计结构提供一定的借鉴参考。
关键词:高层建筑;框支剪力墙;结构设计;梁式转换
剪力墙具有十分良好的抗震、抗风能力,在高层建筑中得到了广泛的应用。
在设计高层建筑框支剪力墙结构过程中,不但要考虑建筑结构的需要,而且要完善结构设计的各种抗震措施。
在进行结构的布置时,应严格按照规范要求,例如转换层上下结构的侧向刚度、结构在地震作用下的位移角和扭转效应等,这样能使结构布置局合理。
本文主要结合某高层框支剪力墙结构的设计为例,对梁式转换结构设计的特点和需要注意的问题进行了阐述。
1 工程概况
选取某高层商住楼建筑工程项目为例,主要是由商业裙楼和高层塔楼构成,楼层分别是由 3 层 4.8m 层高地下室和地上 30 层构成,建筑高度为 103.2m。
地下室主要用途为停车库和设备用房;地上 1 ~ 3层为商业用房,层高均为 4.5m;第 4 层为转换层,层高为 5.7m;
5 ~ 30 层为住宅,采用剪力墙结构体系,层高均为3.0m。
本工程的设计是按照 PKPM-SATWE程序进行计算,地震基本加速值和设计特征周期分别为 0.05g 和 0.35s,属于稳定建筑场地。
2 结构方案及布置
按照有关单位的要求,该高层住宅楼每层都有面积和户型不相同的 10 户。
为了使建筑有效面积更大,经过多方的论证后,将对该楼采取大开间剪力墙结构。
为了更好地使空间建筑功能的要求得到满足,将决定对底部 3 层的商业用房采取框支剪力墙结构体系。
从结构受力角度分析,框支剪力墙结构体系不利于抗震而且受力复杂,设计时应遵守转换次数和传力途径减少的原则。
在设计本工程的时候需要解决以下两项重点问题:(1)确保沿着竖向,结构刚度能够变化均匀,上下贯通构件尽可能争取多。
(2)为了使不落地剪力墙能够直接通过转换层托梁,需要对裙楼柱网进行合理布置。
3 梁式转换层的结构设计要点
3.1 抗震等级的确定
鉴于框支剪力墙结构体系,其上部为纯剪力墙结构体系,下部为框架—剪力墙结构体系,因此应当结合构件对应结构体系确定出相应的抗震等级。
结合本工程上部结构存在不同结构体系,需要严格按照现行规范的不同章节,有针对性地确定其抗震等级,不能像单纯的框架结构或者剪力墙结构那样笼统进行确定。
本工程是一种“框支剪力墙”,98.7m 高度、6 度设防,框支框架、剪力墙底部加强部分和非底部加强部分等级别为二级、二级和三级。
本工程框支柱和剪力墙底部加强部位等级均为一级。
3.2 结构竖向布置
高层建筑的侧向刚度比较适合上面小,下面大,不宜出现刚度突变。
对于带转换层结构体系来说,较易出现刚度突变情况。
结合《高层建筑结构设计规程》关于转换层结构侧向刚度要求考虑,因为本项目为高位转换结构,转换层上下等效侧向刚度比差不多达到 1。
在设计过程中,一般是遵循下部强化,上部弱化的原则,同时不要出现薄弱层。
其方法如下:
(1)为了使底部的刚度达到最大,可以通过沟通协商,对于剪力墙尽可能多地做到落地。
一般而言,除了在底部需要设置核心筒部分剪力墙之外,还需要让两侧有一片剪力墙落地和 L 型剪力墙落在北部基础上。
(2)底部剪力墙厚度需要增大,上部的厚度需要减小,对于转换层上下剪力墙的厚度分别控制为 200mm 和 400mm 厚。
(3)为了避免底部剪力墙的刚度被削减太多,不要对其进行开洞。
(4)可以采取 C55 混凝土来增加底部柱、墙混凝土的强度等级。
3.3 结构平面布局
本项目转换层上部属于剪力墙结构体系,下部为框架剪力墙结构体系,同时由于建筑平面不对称性,因此质心和刚心会存在较大偏差。
经多次分析试算,得出了最佳结构布置。
通过分散均匀布置剪力墙,同时尽量先布置周边剪力墙,保证结构有较好的抗扭能力。
计算结果表明,本结构的质量和刚度中心偏差在 1m 以内,以扭转为主和平动为主的第一自振周期比为 0.75,各层最大水平位移和层间位移比例不超过1.4,这些符合平面布置和控制扭转的规定。
4 结构计算和分析
使用 SATWE 软件的三维壳元有限元模型和 PMSAP 软件的墙元及杆元模型对其结构整体进行计算和复核,结构自振周期计算结构如表 1、表 2 所示。
从表 1 和表 2 中的 SATWE 和 PMSAP的计算结果可以看出,其结果都是在现行规范和工程经验合理值的范围内,表明了结构总体是合理布置的。
此外,还采取了高精度平面有限元软件 FEQ 分析了复杂受力的部位的应力情况,并按照应力进行配筋设计校核,需注意以下几点事项。
(1)只能对主梁承托的框支橸进行分析。
(2)在截取计算橸的时候,为了更好地将整体分析的误差减低到最小,最好是截取全轴线。
(3)层数的截取,一般是按照框支层以上 3 层为最。