關(guān)于框剪結構設計的影響因素論文
框剪結構是最主要的抗側力構件,擁有著(zhù)極強剛度,通過(guò)優(yōu)良的性質(zhì),從容滿(mǎn)足我國當前對建筑抗震設計的要求,更好的為我國建筑行業(yè)的健康發(fā)展,保駕護航。
1 框剪結構的概念設計
在當前的建筑抗震設計過(guò)程中,從一定程度上來(lái)說(shuō),概念設計要遠遠重要于分析計算, 由于建筑結構受力的繁瑣復雜,而且目前科學(xué)技術(shù)對地震的認識還存在局限性,而且,施工安裝以及材料的性能等差異,都會(huì )影響到結構抗震分析技術(shù)的精準性,使其結構計算結果和實(shí)際世界差異較大.”抗震概念設計”是指通過(guò)抗震要求,盡可能的減少破壞程度從而對基礎及地基進(jìn)行選擇,并且設計建筑平立面、結構等布置,注意抗震的薄弱環(huán)節,合理選擇材料的延性,再通過(guò)合理的設計計算和結構的處理措施,從而設計出優(yōu)良抗震能力的建筑。在進(jìn)行概念設計時(shí),需要對多方面因素進(jìn)行考慮,比如場(chǎng)地情況、梁柱截面、材料強度、地理位置以及剪力墻的布置位置等,都會(huì )對其進(jìn)行影響,剪力墻是框架結構最主要的抗剪力構件,應用框架結構時(shí),需要將其主軸方向均設置剪力墻, 從而構成雙向的抗剪力結構,尤其是當抗震強度較高時(shí),防止發(fā)生單向布置,通過(guò)控制各種參數指標,從而對其進(jìn)行全方位的概念設計。
2 框剪結構的結構設計
2.1 布置剪力墻
在進(jìn)行框剪結構剪力墻的布置時(shí),通常均勻布置與建筑四周,并且積極發(fā)揮抗扭性能。一般來(lái)講,假如平面的凹凸變化較大,那么該部分的結構能力也相對比較薄弱,通常在其凸出部分進(jìn)行剪力墻的布設,對其抗剪能力予以加強,縱橫的剪力墻應該盡可能的在一起連接,或者將其設置值具備邊框的框剪剪力墻,并且形成T 形、L 形以及口字型,盡量將其結構剛心與建筑質(zhì)心發(fā)生重疊,從而提高剪力墻的抗扭能力以及剛度,與此同時(shí),還要遵從均勻、對稱(chēng)、連續以及周邊的原則。
2.2 控制剛度特征值
一般來(lái)說(shuō),剛度特征值越小,則結構的剛度越強。目前,框架結構是最主要的抵抗地震作用的結構,如果抗側剛度條件較差,那么結構將難以適應變形需求,從而導致框架受力較高,梁柱的截面尺寸也相應變大,從而降低框剪結構的使用性能。反而言之,如果剛度特征值較小,則說(shuō)明其具備較多的剪力墻,而且抗側剛度較大,從而致使地震作用較大。所以,要求剛度特征值通常處于1.15~2.4 范圍內最為合適,整個(gè)框剪結構將充分發(fā)揮其作用,各個(gè)結構之間受力均勻,互相協(xié)調,可靠安全,對于整個(gè)框剪結構的剛度設計具有十分重要的作用。
2.3 控制水平位移
在實(shí)際設計過(guò)程中, 相應的規定給了較為詳實(shí)的參數參考:即要求層間位移角應小于1/800,從而作為測量抗側剛度的指標。如果不考慮偶然偏心位移時(shí),應該小于1.2,如果考慮偶然偏心位移時(shí), 應該小于1.5 即可, 此二者均為扭轉剛度的指標。如果不滿(mǎn)足以上條件,應該盡可能的調整建筑周邊抗側力構件,通?梢圆捎眉痈哌B梁以及增大剪力墻措施。
2.4 控制剪重比
在一定意義上來(lái)說(shuō),剪重比能夠反映地震強度下水平結構的重要指標,其中,通常與結構布置、抗震防烈度以及結構體形相關(guān)。如果剪重比難以滿(mǎn)足實(shí)際需求,那么其結構的抗側里剛度也就相對較小,而且地震力也較小。這時(shí),通?梢酝ㄟ^(guò)以下方法對其進(jìn)行調整:
(1)如果地震剪力較小,但是層間位移角較大的時(shí)候,則證明其結構比較柔弱, 通常對其進(jìn)行加大柱截面以及墻截面,從而加強剛度。
(2)如果地震剪力較大,但是層間位移角較小的時(shí)候,則證明其結構比較剛強, 通常對其進(jìn)行減小柱截面以及墻截面,從而降低剛度,提高經(jīng)濟效益。
(3)如果地震剪力較小,但是層間位移角剛好適宜的時(shí)候,通?梢允褂肧ATWE,通過(guò)“調整信息”,將“全樓地震系數放大系數”適宜的輸入大于1 的系數,從而提高地震作用,最后達到剪重比的要求。
2.5 控制周期
如果周期比不符合實(shí)際規定要求,那么就證明其結構的抗扭剛度較小,而扭轉效應較大,不合理的'布置結構的抗側力構件。同時(shí),應該將周期盡可能的控制于0.08-0.12N 之間(N 為層數),一旦超過(guò)這個(gè)范圍,則證明結構太柔或者太剛,應當針對性的對其進(jìn)行調整。
3 框剪結構的特點(diǎn)
在進(jìn)行框剪結構設計前,需要對框剪結構的結構特點(diǎn)及其性能特性進(jìn)行深入的研究探討,確保充分的了解框剪結構自身的屬性性能之后方可進(jìn)行設計,一般情況下來(lái)講,框剪結構形式主要包括抗震、剛度以及受力三個(gè)方面,針對這三方面進(jìn)行以下的框剪結構特點(diǎn)的分析:
(1)受力特征,一般來(lái)說(shuō),在對框剪結構的表面進(jìn)行觀(guān)測的時(shí)候, 其自身僅僅是屬于能夠全部垂直于地面上的一個(gè)結構體,而且因為其框架沒(méi)有一定的抗壓能力,所以導致其空腹懸臂梁受到來(lái)自外界的壓力作用時(shí)會(huì )產(chǎn)生結構彎曲變形,在其結構彎曲之后所固定出曲線(xiàn)通常稱(chēng)之為彎剪形態(tài), 總而言之,因其自身的屬性特征,在框剪結構受力之后會(huì )出現比較嚴重的彎曲變形。
(2)剛度特征,通常而言,可以說(shuō)框剪結構與普通的純框剪結構的受力反應基本相同,而且,在基底部分的彎矩達到百分之二十之后,就會(huì )導致其自身的剛度發(fā)生非常大的差異,所以我們在工程需要的因素下,可以考慮增加其抗震性能,并對抗震等級進(jìn)行調節, 但框剪結構的彎矩達到百分之八十之后,才會(huì )導致其自身剛度不斷縮小, 故應該采取良好的結構設置方法,從而達到抗震作用。
(3)抗震特征,因框剪結構的結構特點(diǎn)會(huì )使其具備相應的抗震特性,為提高其結構穩定性,在進(jìn)行框剪結構的施工之前,需要對實(shí)際施工地進(jìn)行地質(zhì)分析,從而完美的運用框剪結構的抗震性。
4 工程實(shí)例說(shuō)明
4.1 工程概況
假設某工程為綜合辦公樓, 地上層高20 層, 地下層高2層,長(cháng)度75.9m,寬度20.3m,應用框剪結構體系,抗震的設防烈度為7 級,施工場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi),施工場(chǎng)地地勢開(kāi)闊,為較常見(jiàn)的平原地形,對抗震設計有利。
4.2 方案設計
通過(guò)對結構概念的合理運用,并且依據局部主體之間的力學(xué)邏輯關(guān)系、個(gè)人試驗以及破壞機理,從而統籌分析框剪結構的結構整體,針對性的設計抗震墻數量,并對其進(jìn)行布置,一般情況下, 縱橫剪力墻應當設置為T(mén) 形、L 形以及匚形等規范形式,從而使縱橫剪力墻能夠作為縱橫墻的翼緣,進(jìn)而提高結構的整體性以及剛度,最后,使用Γ 形結構要比T 形結構的剛度要強。
4.3 校核優(yōu)化
首先,要依據梁柱的框剪剛度與結構進(jìn)行優(yōu)化,其次通過(guò)剪力墻抗彎剛度調整剪力墻的尺寸以及數量。采用PKPM 模擬優(yōu)化工程,檢測其是否合理有效,從而整體優(yōu)化框剪結構。使用計算機軟件分析框剪結構時(shí),某些參數通常難以估計,比如最大地震作用方向、結構基本周期以及振型組合數等,往往需要對其進(jìn)行多次反復的試驗才能得到結果。本文通過(guò)利用PKPM軟件建立框剪結構的三維空間模型,依據計算結果,不難看出,在結構的X 方向,其最大層間位移角是1/1170,最小剪重比為3.90%,在結構的Y 方向,其最大層間位移角是1/ 990,最小剪重比為3.75%?蚣艚Y構的X 方向的平動(dòng)第一自振周期是T1= 1.6335,扭轉第一自振周期是T3=1.3476,同時(shí)比值均小于0.89,滿(mǎn)足框剪結構的抗扭剛度要求。因為扭轉效應的使用效果不明顯,所以不予考慮。
5 結語(yǔ)
綜上所述,通過(guò)對框剪結構設計的影響因素分析,從而加強人們對框剪結構的認識, 并且推動(dòng)框剪結構的普及使用,為我國的建筑事業(yè)的優(yōu)質(zhì)工程奉獻力量。
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