關(guān)于框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素論文
框剪結(jié)構(gòu)是最主要的抗側(cè)力構(gòu)件，擁有著極強(qiáng)剛度，通過(guò)優(yōu)良的性質(zhì)，從容滿足我國(guó)當(dāng)前對(duì)建筑抗震設(shè)計(jì)的要求，更好的為我國(guó)建筑行業(yè)的健康發(fā)展，保駕護(hù)航。
1 框剪結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計(jì)
在當(dāng)前的建筑抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，從一定程度上來(lái)說(shuō)，概念設(shè)計(jì)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)重要于分析計(jì)算， 由于建筑結(jié)構(gòu)受力的繁瑣復(fù)雜，而且目前科學(xué)技術(shù)對(duì)地震的認(rèn)識(shí)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(jié)構(gòu)抗震分析技術(shù)的精準(zhǔn)性，使其結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果和實(shí)際世界差異較大.”抗震概念設(shè)計(jì)”是指通過(guò)抗震要求,盡可能的減少破壞程度從而對(duì)基礎(chǔ)及地基進(jìn)行選擇,并且設(shè)計(jì)建筑平立面、結(jié)構(gòu)等布置，注意抗震的薄弱環(huán)節(jié)，合理選擇材料的延性，再通過(guò)合理的設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)的處理措施，從而設(shè)計(jì)出優(yōu)良抗震能力的建筑。在進(jìn)行概念設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)多方面因素進(jìn)行考慮，比如場(chǎng)地情況、梁柱截面、材料強(qiáng)度、地理位置以及剪力墻的布置位置等，都會(huì)對(duì)其進(jìn)行影響，剪力墻是框架結(jié)構(gòu)最主要的抗剪力構(gòu)件，應(yīng)用框架結(jié)構(gòu)時(shí)，需要將其主軸方向均設(shè)置剪力墻， 從而構(gòu)成雙向的抗剪力結(jié)構(gòu)，尤其是當(dāng)抗震強(qiáng)度較高時(shí)，防止發(fā)生單向布置，通過(guò)控制各種參數(shù)指標(biāo)，從而對(duì)其進(jìn)行全方位的概念設(shè)計(jì)。
2 框剪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 布置剪力墻
在進(jìn)行框剪結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)能力也相對(duì)比較薄弱，通常在其凸出部分進(jìn)行剪力墻的布設(shè)，對(duì)其抗剪能力予以加強(qiáng)，縱橫的剪力墻應(yīng)該盡可能的在一起連接，或者將其設(shè)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(jié)構(gòu)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(duì)稱、連續(xù)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(jié)構(gòu)的剛度越強(qiáng)。目前，框架結(jié)構(gòu)是最主要的抵抗地震作用的結(jié)構(gòu)，如果抗側(cè)剛度條件較差，那么結(jié)構(gòu)將難以適應(yīng)變形需求，從而導(dǎo)致框架受力較高，梁柱的截面尺寸也相應(yīng)變大，從而降低框剪結(jié)構(gòu)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(cè)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(nèi)最為合適，整個(gè)框剪結(jié)構(gòu)將充分發(fā)揮其作用，各個(gè)結(jié)構(gòu)之間受力均勻，互相協(xié)調(diào)，可靠安全，對(duì)于整個(gè)框剪結(jié)構(gòu)的剛度設(shè)計(jì)具有十分重要的作用。
2.3 控制水平位移
在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中， 相應(yīng)的規(guī)定給了較為詳實(shí)的參數(shù)參考：即要求層間位移角應(yīng)小于1/800，從而作為測(cè)量抗側(cè)剛度的指標(biāo)。如果不考慮偶然偏心位移時(shí)，應(yīng)該小于1.2，如果考慮偶然偏心位移時(shí)， 應(yīng)該小于1.5 即可， 此二者均為扭轉(zhuǎn)剛度的指標(biāo)。如果不滿足以上條件，應(yīng)該盡可能的調(diào)整建筑周邊抗側(cè)力構(gòu)件，通常可以采用加高連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(qiáng)度下水平結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，其中，通常與結(jié)構(gòu)布置、抗震防烈度以及結(jié)構(gòu)體形相關(guān)。如果剪重比難以滿足實(shí)際需求，那么其結(jié)構(gòu)的抗側(cè)里剛度也就相對(duì)較小，而且地震力也較小。這時(shí)，通常可以通過(guò)以下方法對(duì)其進(jìn)行調(diào)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(jié)構(gòu)比較柔弱， 通常對(duì)其進(jìn)行加大柱截面以及墻截面，從而加強(qiáng)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(jié)構(gòu)比較剛強(qiáng)， 通常對(duì)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(jì)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，通常可以使用SATWE，通過(guò)“調(diào)整信息”，將“全樓地震系數(shù)放大系數(shù)”適宜的輸入大于1 的系數(shù)，從而提高地震作用，最后達(dá)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(guī)定要求，那么就證明其結(jié)構(gòu)的抗扭剛度較小，而扭轉(zhuǎn)效應(yīng)較大，不合理的'布置結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力構(gòu)件。同時(shí)，應(yīng)該將周期盡可能的控制于0.08-0.12N 之間(N 為層數(shù))，一旦超過(guò)這個(gè)范圍，則證明結(jié)構(gòu)太柔或者太剛，應(yīng)當(dāng)針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。
3 框剪結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
在進(jìn)行框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，需要對(duì)框剪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)自身的屬性性能之后方可進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般情況下來(lái)講，框剪結(jié)構(gòu)形式主要包括抗震、剛度以及受力三個(gè)方面，針對(duì)這三方面進(jìn)行以下的框剪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的分析：
(1)受力特征，一般來(lái)說(shuō)，在對(duì)框剪結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行觀測(cè)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(jié)構(gòu)體，而且因?yàn)槠淇蚣軟](méi)有一定的抗壓能力，所以導(dǎo)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(jié)構(gòu)彎曲變形，在其結(jié)構(gòu)彎曲之后所固定出曲線通常稱之為彎剪形態(tài)， 總而言之，因其自身的屬性特征，在框剪結(jié)構(gòu)受力之后會(huì)出現(xiàn)比較嚴(yán)重的彎曲變形。
(2)剛度特征，通常而言，可以說(shuō)框剪結(jié)構(gòu)與普通的純框剪結(jié)構(gòu)的受力反應(yīng)基本相同，而且，在基底部分的彎矩達(dá)到百分之二十之后，就會(huì)導(dǎo)致其自身的剛度發(fā)生非常大的差異，所以我們?cè)诠こ绦枰囊蛩叵拢梢钥紤]增加其抗震性能，并對(duì)抗震等級(jí)進(jìn)行調(diào)節(jié)， 但框剪結(jié)構(gòu)的彎矩達(dá)到百分之八十之后，才會(huì)導(dǎo)致其自身剛度不斷縮小， 故應(yīng)該采取良好的結(jié)構(gòu)設(shè)置方法，從而達(dá)到抗震作用。
(3)抗震特征，因框剪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)會(huì)使其具備相應(yīng)的抗震特性，為提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在進(jìn)行框剪結(jié)構(gòu)的施工之前，需要對(duì)實(shí)際施工地進(jìn)行地質(zhì)分析，從而完美的運(yùn)用框剪結(jié)構(gòu)的抗震性。
4 工程實(shí)例說(shuō)明
4.1 工程概況
假設(shè)某工程為綜合辦公樓， 地上層高20 層， 地下層高2層，長(zhǎng)度75.9m，寬度20.3m，應(yīng)用框剪結(jié)構(gòu)體系，抗震的設(shè)防烈度為7 級(jí)，施工場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，施工場(chǎng)地地勢(shì)開(kāi)闊，為較常見(jiàn)的平原地形，對(duì)抗震設(shè)計(jì)有利。
4.2 方案設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)概念的合理運(yùn)用，并且依據(jù)局部主體之間的力學(xué)邏輯關(guān)系、個(gè)人試驗(yàn)以及破壞機(jī)理，從而統(tǒng)籌分析框剪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)整體，針對(duì)性的設(shè)計(jì)抗震墻數(shù)量，并對(duì)其進(jìn)行布置，一般情況下， 縱橫剪力墻應(yīng)當(dāng)設(shè)置為T(mén) 形、L 形以及匚形等規(guī)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(jié)構(gòu)的整體性以及剛度，最后，使用Γ 形結(jié)構(gòu)要比T 形結(jié)構(gòu)的剛度要強(qiáng)。
4.3 校核優(yōu)化
首先，要依據(jù)梁柱的框剪剛度與結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，其次通過(guò)剪力墻抗彎剛度調(diào)整剪力墻的尺寸以及數(shù)量。采用PKPM 模擬優(yōu)化工程，檢測(cè)其是否合理有效，從而整體優(yōu)化框剪結(jié)構(gòu)。使用計(jì)算機(jī)軟件分析框剪結(jié)構(gòu)時(shí)，某些參數(shù)通常難以估計(jì)，比如最大地震作用方向、結(jié)構(gòu)基本周期以及振型組合數(shù)等，往往需要對(duì)其進(jìn)行多次反復(fù)的試驗(yàn)才能得到結(jié)果。本文通過(guò)利用PKPM軟件建立框剪結(jié)構(gòu)的三維空間模型，依據(jù)計(jì)算結(jié)果，不難看出，在結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的Y 方向，其最大層間位移角是1/ 990，最小剪重比為3.75%。框剪結(jié)構(gòu)的X 方向的平動(dòng)第一自振周期是T1= 1.6335，扭轉(zhuǎn)第一自振周期是T3=1.3476，同時(shí)比值均小于0.89，滿足框剪結(jié)構(gòu)的抗扭剛度要求。因?yàn)榕まD(zhuǎn)效應(yīng)的使用效果不明顯，所以不予考慮。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，通過(guò)對(duì)框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響因素分析，從而加強(qiáng)人們對(duì)框剪結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)， 并且推動(dòng)框剪結(jié)構(gòu)的普及使用，為我國(guó)的建筑事業(yè)的優(yōu)質(zhì)工程奉獻(xiàn)力量。
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