钢筋混凝土框架—剪力墙结构剪力墙设计研究.pdf

工 程论坛 中国科技信息 2 0 0 5年第 1 2期 C H I N A S C I E N C E A N D T E C H N O L O G Y I N F O R MA T I O N J u n 2 0 0 5 钢筋混凝土框架剪力墙结构剪力墙设计研究 R e s e a r c h o n S h e a r W a l l s De s i g n o f R e i n f o r c e d Co n c r e t e F r a me -s h e a r W a l l S t r u c t u r e 杨燕艳中国建筑科学研 究院 1 0 0 0 1 5 摘要 ：在框架 剪力墙结构 设计 中，最重要 的是 结合建筑使 用要 求 ，确 定剪 力墙的数量和 布置方 式， 了解 剪 力墙数 量和位置 的不同对 整个 结构的影 响 ，为今后 的设计工作提 供 了参考 。 关 键词 ：框架 ；剪力墙 Abs t r a c t ： I n a de s i gn o f f r a me s he ar wa l l s t r uc t u r e， i t i s pr e l i mi na r y t ha t t he qu a l i t y a nd l o c at i o n o f s he a r wa l l a r e de c i d e d Th r o ug h t he r e s e a r c h o f t he i nflue nc e s o f q ua l i t y a nd l o c a t i o n o f s he a r wa l l i n t he who l e s t r u ct ur e，a nd i t pr o vi de l a t e r wo r k wi t h t h e po s s i b i l i t y o f r e f e r r i ng Ke yw or d： f r a m e l s he a r -w a l l 一 、 刖 吾 续的分布力 与此对应，原来只是在每一楼层 值应不少于总地震弯矩值的 5 0 。否则，应按耗 随 着工 业化 、城 市化的 日益发 展和 建筑技 标 高处剪 力墙与框 架变形 相同的变 形连续 条件 架体 系对待。 ： 的发展，高层建筑由于其节约用地和节省投 也简化为沿整个建筑高度范围内剪力墙与框架 ( 2 )沿结构单元的两个主轴方向，按 抗煮 等方面的优势而 越来越成为建筑形式 的首选。 变形相同的变 形连续 条件。对普通梁，荷载 P ( x ) 规 范地震力计算 出结 构弹性阶段层 间位移 角， ! 据 抗侧力体 系的不 同 ，高层建筑 结构体 系又 与位移 y之 间有如下关系 对于一般高楼和具有 高级装修标准的高 层建筑 ， 分为框架结构 、剪力墙结构 、框架剪 力墙结 应 分别不大于 l 6 5 0和 l 8 0 0 。同时还应满足 ) 、简中简结构和多筒结构体系。与多层建筑结 E l =p L x 、 高层规程中规定的按弹性方法计算的结构顶 ) 不同的是 ，高 层建筑 中水 平荷载( 包括风 荷 对剪 力墙 而 言 ，可 视为 下端 固定 ，上 端 自 点位移与总高度之比，对于一般高楼和具有高 ，地震作 用等 )取代竖向荷载而成为结构受力 由 ， 承受 外荷载与框架弹性 反力的一个 Wi n k l e r 级装修标准的高层建筑 ，应分别不大于 l 7 0 0 和 1 8 5 0 I 控 制因素 ，而且 由于侧 向位 移与 建筑高度 四 弹性地基梁来说 。此时 ，它除承受分布荷载 p ( x) ( 3)结构 的重 力荷载效 应和地震效 应组 合 ： 方的函数关 系 ，需 要将 侧向位移 控制在一 定 外 ，还承受分布反力 尸 ， ，因此位移与荷载 P ( x ) ， 后 ，剪力墙 边框柱的配筋不至于由拉 力控制 ，也 范围内以满足正 常的使用和安全耐久 。因此 ， 反力 尸 ，之 间有 如下微分关系 ： 就是说 ，剪力墙受拉区的边柱，按拉力计算出的 层建筑设计过程中的结构选型 ，主要是选择 _ 适的抗侧 力结构体系。在我国，筒 中筒和多简 =p ( ) 一 竖向钢筋量，应该小于按受压状态计算出的钢 ：构体 系是从 2 0世纪 7 0年代开始研究 ，并陆续 筋量 。 ： 成一批 高层建筑 ， 目前还在进 一步研 究和实 通 过解微 分方 程求 出剪力墙 ， 也 就是 框架 ( 4)剪力墙布 置不宜过分集中，每道剪力墙 | 中。框架结构建筑布 置灵活 ，空 间分隔容 易， 的位移 曲线 y( X) ， 然 后利用下面的微 分关系求 承受 的水 平力不宜超过总水平 力的 4 0 。 用灵活 。但在 水平 力作用下一 般以 剪切变形 出剪力墙 的内力和 荷载 ： 其次 ，剪 力墙数 量的设 置还应 考虑抗 震设 l 主，层间位移较大。剪力墙结构与框架结构相 防烈度、近场远场的影响 、场地土、结构侧移限 ， 它的抗侧刚度较大，在 水平 力作用下侧向变 弯矩 ： ： 值等 方面的 因素 ： ： 较小，但由于剪力墙间距要求使得建筑平面 四剪力墙位置 置不够灵活，而且由于结构 自重较大，地震作 剪力 ： Td y = r 除 去剪 力墙 的设 置数量 ，还需 要正确确 定 也较大。框架剪力墙结构体系综合二者的 剪力墙的设置位置。一般情况下，对于矩形、L ： 点 ，取长补短 ，在合理设计下 ，既能满足建筑 均布 荷载 ：E l 出 d4 v = p 形 、T形 、口形平面 ，剪力墙应沿纵横两 个方 向 间要求 ，又易于满足结构要求。因此 ，无论地 布置。对于 圆形和弧形平面，应沿径 向和环向布 ： 区还是 非地震 区，框 架 剪 力墙 结构 都有优 对框架来说 ，可 由位移 曲线 y( X) 求出框架 置 。每个方 向剪力墙 的布置原 则上应尽 量做到 ，在我 国得到广泛的应 用。 所 受的剪 力和 荷载即 ， 分散 、均匀 、周边 、对称 。 具体来讲 ，框架一剪力墙结 构中，由于剪 力 剪力： = p = 譬 ( 1 ) 分 散。 剪 力 墙 的 布 置 应 考 虑 地 震 力 分 散 刚度大 ，剪力墙将承担大部分水平力，是侧 力 作用 于刚度大 致相等 的多片 剪力墙上 。 因为如 主体 ，整个结构的侧向刚度大大提高。框架 则 果地震 力集 中作用到 一两片 刚度很大 的剪力墙 担竖向荷载，提供 了较大的使用空间，同时也 荷载 ： 一 上 ，会造成墙体内力很大，截面设计困难 ，且主 担少部 分水平 力。框 架本身在 水平荷载 作用 式 中，C 为框架的剪切 刚度 ，可 由反 要受 力剪力墙 一旦破坏 后 ，其余较 弱剪 力墙 和 呈剪切形变形，剪力墙则呈弯曲形变形。当两 弯点法或 D值法求得。若考虑柱轴向变形，可 框架很难额外负担起该剪力墙传来的很大地震 、通过楼板协同工作，共 同抵抗水平荷载时 ，变 用 下列规范 中的等 效公式求 得。 力 ，以致 出现破坏 。 必 须协调 ，侧向变形将呈弯剪形。其上下各 层 ( 2 )均匀。同方向的各片剪 力墙应比较均匀 ：间变形趋于均匀 ，并减 小了顶点侧移。 同时 ， c 地 布 置在建筑 平面的 各个区段 ，而 不是集 中于 架 各层层问 剪力趋 于均 匀 ，各层梁柱 截面尺 某一 区段内 ，以防止 因楼盖过 大的水 平变形导 和配 筋也趋均匀 由于上述受力变形特点， 框 三 剪力墙数量 致地震力 在各福框架间的不均匀 分配。 剪 力墙 结构 比框架结构 的刚 度和承载 能力 框架 剪 力墙结 构 中一 个非 常重要 的 问题 ( 3 )周边 。剪力墙尽可能沿结构平面的周边 I大大提高 了，在地震作 用下 层问变形减小，因 就 是剪力墙的设置 问题 ，包括设置位置和数 量 ， 布置 ，以获得结构抗力的最大水平力臂 ，充分提 也 就减小 了非结 构构件的 损坏。 剪力墙设 置数量 的多少 ，是关 系到框架 剪 力 高整个结 构的抗扭转 能力 。 二、 框架一剪力墙计算方法 墙结构体系 能经济，合理， 并体现体系优越 性的 ( 4 ) 对称。 剪力 墙应尽量 做到 对称布置， 如 框 架 剪力墙的 计算 方法可 采用基 于连续 关键环节 。剪 力墙少了 ，结构 不安全 ，剪 力墙多 果在 平面上难 于做到 对称布 置时 ，可通过 调整 思想的 解析解 ，即 框架 剪 力墙 体 系在水平 了，又不经济。所以需要合理确定剪力墙的最佳 剪 力堵 的长度 和厚度 ，使结 构的抗 推刚 度中心 f 载作用下 ，由框架和剪力墙共 同承受外荷。简 数量。 尽量与质量中心相接近 ，缩小偏心距 ，以减弱地 l 地 说 ，框架 和剪 力墙 通过 刚性 链杆也就 是刚 首先 ，按照规范要求 ，在一个独立的结构单 震时结 构的扭转振 动 。 I 楼盖的作用连在一起。将链杆切断后，在楼层 元内，剪力墙的设置数量应符合下列要求和原 ( 5 )在一个独立结构单元内，同一方向的名 高处 ，剪力墙 与框架 间有相互 作用的集 中力 则 ： 片剪 力墙不宜 是单肢 墙 ，应多设 置一些双 肢墙 为了方便计算，可以将集中力 尸 ， 简化为连 ( 1 )为能充分发挥框架 剪力墙体系的结 或多肢墙，以避免同方向所有剪力墙同时在底 构特性，剪力墙在结构底部所承担的地震弯矩 ( 下转 第 j 2 6页) l l 8 一 维普资讯 http:/ 工 程沦坛 中国科技信息2 0 0 5 年第 1 2 期 C H IN A S C I E N C E A 岫 T E C H N O L O G Y 浅谈建筑消防给水 彭华伟 邢军 摘要末文就 建规 高规中经常 硅刮的问题进行拄士 关趋词 ：民用建筑：消防骆水设施；消止挂高位水箱 引言： 众多建筑I扣 J打 建筑埽贴近我们 的生活， 但也经常出现问题 所 民用建筑的防 火，最火等 | 殳施耐社 仃 J 来说 更息息 相关 ，也就 恒 民 用建 筑的 消防 研充 显得 七 为霭 要。 由 于民 用 建筑的范围广泛没柯严格的界限，所以出现的 问题也多种多 样，茌 此，就这些问题以及解决方 法 和 k家 探讨 下 。 先介杆一下民用建筑朐 瞒 。民用建筑 为建筑物分类的 一 种是拄建筑物使用性匝来 分 规范中没有县体的规定 属建筑常识 一般 包括公共建筑、住宅建筑 主要是用于l 分 工业 ，军用等其 它建筑 设施。再 彳 r 绍一 下精陟培 水 设施的 范畴 ， 广 义 t来 讲是 用 I F 消 防 目的 的绦水或供水设施。从水池 水泉、 管网到喷头 水推等，迷是一般意卫上的理解。捷义 讲要 与配水设施分开只是指市政消防给水管道 市 政消火 栓加压泵驶其泵房等 在这里我们探讨 的是广卫的消防给木蹬施和民用建筑之1口 的关 系 一 利用市政消火栓作为室外 消火栓的问题 现行建 规第 8 3 2条籀 4点规 定： 一-在市 政消火扮保护半径】 5 I) m 内，如消防用水量不 超过 ”L S 可 设室外消火拴 当 城市消胁管网较完善日 - ，应最大限度地 利卅市 政消防世晓，连没作如下考虑：对某些布 置奄外管网较匪堆的多层建筑在市政消火樘 1 S e re的保护半径内，若市政管网为环扶室外 消曲用水量不超过所有傈护1# 径内的市政消火 挂 给 水量 ，且 有一 消 火栓距 消防 接合 器的 距离 为 l 5 m 4 0 m， l 设 室外消火 括= 对 【 年多城 市 临 衡 建筑 厦 肄它位 于城 市 中 心的建筑室外区域较为抉小，甚至与周边建筑 浑端一体，没有单拙的室外区 域fli其室外消 防 用水量叉超过 【 5 L S 。由于相邻的多座城市建 筑 往往 由不 同的 业三 E， 征不同的 时间 进行报 审 设计施 ，若备 建筑 在 建 设时都 必须 设完 备的 河南省南阳市消防支队防火监督处 提 出 7消防给 水方 面存在 的一 些问题 厦 解决对 麓 室 外f l 1 1 时缩 水 统 l I 币但 布置室 外管道从 ， 政管 M 上引人 水源 及设 置 消胁水 池 方 丽会遇 到 许 多困难 而 n往 多数情 况下 也无 此必 要。 二、关于室内消火栓的设置场所 建筑设仆胁规范 第8 4 【 条第5 点规定： 超过5屡成体机超过 I O 0 O 0盘方米的教学楼等其 它民用建筑 ( 应 芏 室内消防给水) 嚣8 4 2 条第 2 点觇定：宅内没有生产 生活冶水管道室外 淌 罔水取 门 皓水池n 建筑体积不超过5 0 0 0立 方求的建筑物 ( ,q - 璇室内消防给水) 根 据以 l ： 两 条 ，存在既 不满足 8 4 I 紧第 5 点卫不满足8 4 2 枭第2 点的建筑物，如3联 为9 0 0 0 立方米的办公楼、教学楼旅馆等 建筑 既下征需设室内消火拴的条文内 不住 可 蹬室内消火摊的条文内，建议在以后规范 恬 时加 克 善 明确 = 三 关于高位水箱的设置 建筑 幢计胁 火规 范” 和 高层民 用建 筑设 叶防火觇 范*中规 定 ：消防 给水设 置成临时 高压 路 水系统时 ，颁 设置消防 水箱和f 肖 防 水泵 但 多 臣民用建筑和高层瞳H 1 建筑 消舫设计的指导 思 想 上有 瞢奉 腑的 l 驯 ： 多层 民用 建筑 的室 内 潲火授给小系统H要求用来扑救初期 【 0 m内的 火灾 1 m 后 则山城 市消防队来扑 救 t而高甚 嗣建筑的窜内消火拎绪水系统要求 整个 过程中均能宽分地发挥作用即立足干自救 因此 多星和高 层 建筑 机消防 给 水系 统 量计时 应 有 一定 的医 别。 临时 高 雎消 防给 水 系统 中 水 箱或 气I 水 罐 是 必不 可少的 。 常用 的方式 是 设 置重 力 自滴 的高位 陛 防木辅 柜多层建筑中 规范中仪要求 在建瓮物的最高部位设置重力自流的消防水鞲， 对f 防永葙的 量 置i 廑并未作出规定。闻此，只 要 ， k 箱 设 置往建 筑物 的最 高处 ，月 椭 足 了消防 贮冰摭的规定，应陵|兑 就满j己r 规范 怛在实际 r ,l l j 时 宜峰 可能地 将水 箱设 置 到高点 的恤 置以最太限度地提高开启安装在水箱出水管 上的 l 回 阀的 静水 压 力， 当 箱安 装 度确 实 无法满 l L I I 的一 ： 启 力时，应将止回捆 1 移安 装。 在高星建筑 中 规 范耐屋 顶梢防水箱 的 殳置陈 规定 丁 应虻 存的 水量 外 ，还对 设 置高 度 予以 了攫定 ：当建筑 高度 不超过 1 o o m时 ，最 不 利点 柏火 格静水 压 力币应低于 0 0 7 MPa。当建 筑高鹰超过 l 0 0 m时， 最不利点诮火栓静水 力 不成厦于0 1 5 MP a 。当出箱设置不能满足上述 水 要求时 应设增压设箍。也就是说，在高层 建筑中，犀丁甄 冉 防水箱的设鬣不仅仅是蓠 足一 个水量要求，还要满是最不利消火栓的静水压 力 ，过是 高 昙建 筑和 多层 建筑 屋璜 水箱 设置 的 本质 区别 四、关于消火栓间距问题 消火栓间 或者消火经的位置，笔者认为 主要依据废是 高屠K用建筑设计防火规范的 7 4 6 1 条 消|凡栓间距应保证同层任何部 缸有 个消火栓的水枪充实水柱同时到达 。而 7 4 6 3条 硝火桂 的间距 应由计算 确定 且 高 甚建筑 血 大于 3 0if ! 船 房不应大 干 5 0 m 恐 怕不确切 近年来高层建筑的裙房与主楼大都 连通多为营业垌房如商场此时消血栓间距 取 5 0 q i 绝对 可以。即使按 建筑l殳 计防火规 范*第8 6 2 条之二 辜内消火拴的布置应保证 有两乏水枪的充实水柱同时雪 If盍 室内任何部位 的要求 ，消 火拴 间距 取 5 0m 也是 不行的 。而 只 有在 “ 建筑高度小 f 或等于2 4 m时 ，且体积小 于或等 于 5 0 0 0 n 1 3 的 库房 可采用 1支水枪的 充 实水拄至 达 室内任何 部位 的情况下 ，才允许 消 火幢 辨 i 不大于5 0 m 显 然 高层民用建筑设计 防 火规范 _ 搀干捃房 消火性 间距值不如 建筑 设 计阱 止规 范 要求高 是 不合适 的。 另外 高 县民 建 筑设 计防 火 规 范 中的“ 不 应 大 干 3 0 m 也允妥，欠严密。笔者认为应政写为 当 栗 用单阀 单出 口消失拴时 间 距不应 大于 3 0 m 采 片 双 阀双 出 I l 消火 拴时 间距 不应 大于 50 ： q l 为妥，当然j盎 是要以计算为准。 维普资讯 http:/