CN101560791A

CN101560791A - 剪力墙桁架混合式抗侧力结构体系

Info

Publication number: CN101560791A
Application number: CNA2009100384119A
Authority: CN
Inventors: 王湛; 陆观宏
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2009-10-21

Abstract

本发明公开一种剪力墙——桁架混合式的抗侧力结构，本发明是通过在两片剪力墙间设置斜向的连杆，连杆与连梁、剪力墙共同形成剪力墙——桁架混合结构体系，抵抗水平荷载作用。该混合体系的侧向刚度远高于剪力墙肢单独作用的侧向刚度，并改善剪力墙受力性能，显著提高结构的延性及耗能能力，大大提高建筑物抵抗破坏能力，避免建筑物在地震作用下发生倒塌，有效地保护人民生命财产的安全。

Description

剪力墙桁架混合式抗侧力结构体系

技术领域

本发明涉及一种剪力墙结构体系，具体涉及建筑工程的剪力墙-桁架混合式抗侧力结构体系。

背景技术

目前的钢筋混凝土结构或钢-混凝土组合结构中，结构体系有框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、筒体结构、筒中筒结构。上述各类结构的各构件的相互连接均采用刚性连接。一般的高层建筑及超高层建筑中，框架-剪力墙结构、框架-筒体结构、剪力墙结构、筒体结构、筒中筒结构应用广泛。

剪力墙与连梁常规连接为刚接，具有剪力墙的结构(包括剪力墙结构、框架-剪力墙结构、框架-筒体结构)，在地震及风荷载作用下，连梁的弯矩及剪力均很大，而轴力不大。为了耗能及保护剪力墙身，规范允许连梁产生破坏。设计时，人为地降低连梁的刚度，以降低连梁的内力(见国家标准《建筑抗震设计规范》第6.2.13条、国家行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.25条)，从而减少连梁配筋。但实际上连梁的刚度是很大的，不随设计人员的意志而转移，因此，在地震或风荷载作用下，连梁的内力很大(尤其剪力)，常常发生破坏。这是目前规范对剪力墙无法解决的难题。

剪力墙的连梁对剪切变形十分敏感，其名义剪应力限制比较严，在很多情况下计算时经常出现超筋情况(见《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.25条文说明)。根据有关专家学者的模拟试验及国内外的地震调查结果显示，剪力墙的连梁通常破坏严重，难以修复。连梁破坏后，改变了剪力墙的状态及内力，墙肢单独作用，降低了剪力墙刚度和安全性，从而降低了建筑物抵抗地震破坏能力。

众所周知，混凝土的抗压强度很高，但抗拉强度、抗剪强度均很低。因此，即使配置再多的高强钢筋，剪力墙、连梁的抗剪强度仍然有限，规范作了截面控制，实际上控制构件的抗剪能力上限值。

因此，采用目前的双肢或多肢剪力墙结构形式，通过人为地降低连梁的刚度，以降低连梁的内力(或不降低连梁刚度，而直接降低其内力设计值)，从而减少连梁配筋的做法是不科学的，并不能保护连梁。在地震作用下，连梁通常破坏严重，难以修复。但若强化连梁以保护其不被破坏，则剪力墙耗能能力大大降低，加剧地震对建筑物的影响，甚至威胁到剪力墙身的安全，造成建筑物严重破坏甚至倒塌。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的的缺点，提供一种剪力墙-桁架混合式抗侧力结构体系，本发明结构简单、施工可行、传力明确合理，本发明可大大降低连梁的剪力和弯矩，连梁以承受轴向力为主，既达到耗能，又保护了连梁，解决了目前规范无法有效解决的难题。本发明是通过在两片剪力墙间设置斜向的连杆，连杆与连梁、两片剪力墙共同形成剪力墙——桁架混合结构体系，抵抗水平荷载作用。该混合体系的侧向刚度远高于剪力墙肢单独作用的侧向刚度，并大大改善剪力墙受力性能，显著提高结构的延性及耗能能力，提高建筑物的抗震性能，大大提高建筑物抵抗破坏能力，避免建筑物在地震作用下发生倒塌，有效地保护人民生命财产的安全。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

在两片剪力墙1间设置斜向的连杆2，连杆2通过上、下楼板5的连梁3与剪力墙1相交接部位，两端固定在剪力墙1上。连杆2可以两根斜向交叉设置，也可以只设置一根斜向连杆2，连杆2可采用高强的钢绞线或型钢或高强钢筋，连杆2与连梁3、两片剪力墙1共同形成剪力墙——桁架混合结构体系，抵抗地震及风荷载作用；

连梁3可与剪力墙1铰接，铰接的连梁3处于轴向受力状态；

在上述的基础上，可给连杆2施加预应力，以调整结构侧向刚度；

剪力墙内可加设型钢。

本发明相对于现有技术所具有的优点和有益效果：

1、连杆与连梁、两片剪力墙形成剪力墙——桁架混合结构体系，连杆可采用高强的钢绞线或型钢或高强钢筋，变形能力大，疲劳强度高，耗能能力强(普通剪力墙通过允许连梁破坏来达到耗能，即以连梁破坏为代价以实现耗能)，大大提高结构的延性，有效地减少地震作用对建筑物的影响，提高建筑物的抗震性能。因此，本发明尤其适合应用于抗震设计的高层、超高层建筑物。

2、连梁可与剪力墙铰接，连梁处于轴向受力状态；连梁与剪力墙也可采用半刚性连接，即真正降低了连梁与剪力墙的连接刚度，大大减少连梁剪力和弯矩。由于连梁承受的剪力、弯矩很小，以承受轴力为主，充分发挥混凝土抗压强度高的特点，提高连梁的承载力，连梁不易发生破坏。普通剪力墙的传统设计方法是人为地降低连梁的刚度，以降低连梁的内力，从而减少连梁配筋。但实际上连梁的刚度是很大的，不随设计人员的意志而转移，因此，在地震作用或风等水平荷载作用下，连梁的剪力和弯矩均很大，常常发生破坏，且难以修复。连梁破坏后，改变了剪力墙的状态及内力，降低了剪力墙刚度和强度，从而降低了建筑物的刚度和承载能力。

3、连杆与连梁、两片剪力墙共同形成剪力墙——桁架混合结构体系，该组合体系的侧向刚度远高于剪力墙单独作用的侧向刚度之和，并改善剪力墙受力状态和性能。

4、可通过施加预应力调整结构的侧向刚度。

5、由于连梁以承受轴力为主，可减少其截面尺寸和配筋。

6、本发明的剪力墙结构简单，易于实施。

附图说明

图1是本发明剪力墙-桁架混合式抗侧力结构体系的结构示意图；

图2是本发明应用于框架——剪力墙结构的示意图；

图3是本发明应用于多肢剪力墙结构的示意图；

其中，剪力墙1，连杆2，连梁3，柱4，楼板5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1、图2所示，本发明应用于框架——剪力墙结构，框架由柱4与楼板5组成；在两片剪力墙1间设置斜向的连杆2，连杆2通过上、下楼板5的连梁3与剪力墙1相交接部位，两端固定在剪力墙1上，连杆2可采用高强的钢绞线、型钢或高强钢筋，连杆2与连梁3、两片剪力墙1形成剪力墙——桁架混合结构体系，抵抗水平荷载作用。

通过改变连梁3的配筋及结构形式，连梁3可与剪力墙1铰接。剪力墙1与连梁3的常规连接为刚接。若只在连梁的中部设置钢筋或型钢与剪力墙连接即为铰接，铰接的连梁基本上不承受弯矩。介于刚接与铰接之间的为半刚性连接，即在连梁上下侧只配少量钢筋与剪力墙连接为半刚性连接。

实施例2：

如图3所示，由3片以上的剪力墙与相应的连梁连系一起组成的剪力墙即为多肢剪力墙结构。本发明应用于多肢剪力墙结构，分别在两片剪力墙1间设置斜向的连杆2，连杆2与连梁3、两片剪力墙1形成剪力墙-桁架混合结构体系，抵抗水平荷载作用。

Claims

1、剪力墙-桁架混合式抗侧力结构体系，其特征在于，包括连杆(2)、连梁(3)和两片剪力墙(1)；在两片剪力墙(1)间设置斜向的连杆(2)，连杆(2)通过上、下楼板(5)的连梁(3)与剪力墙(1)相交接部位，两端固定在剪力墙(1)上。

2、根据权利要求1所述的剪力墙-桁架混合式抗侧力结构体系，其特征在于，所述连梁(3)与剪力墙(1)为铰接。

3、根据权利要求1或2所述的剪力墙-桁架混合式抗侧力结构体系，其特征在于，给所述连杆(2)施加预应力。