能说清楚这个问题的真是高人,框架结构中设少量剪力墙
satwe
satwe Lv.2
2007年08月01日 16:34:04
只看楼主

框架结构中在电梯间设置少量剪力墙,墙承担的倾覆弯距不足50%,按照高规6.1.7条及条文说明,这种结构在PKPM中选择计算模型是选取框架结构,还是选取框架-剪力墙结构?那位高人能说清楚为什么?如果按照框架剪力墙计算那么位移控制多少?如果位移不满足框架剪力墙的要求是否意味着这种结构开裂过早?

框架结构中在电梯间设置少量剪力墙,墙承担的倾覆弯距不足50%,按照高规6.1.7条及条文说明,这种结构在PKPM中选择计算模型是选取框架结构,还是选取框架-剪力墙结构?那位高人能说清楚为什么?如果按照框架剪力墙计算那么位移控制多少?如果位移不满足框架剪力墙的要求是否意味着这种结构开裂过早?
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gqh123456
2009年04月23日 09:31:03
22楼
pkpm中选取框架与选取框剪的区别是什么,明白这点就知道计算时按那种类型选了。
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yy_1314
2009年04月23日 11:31:00
23楼
我的一篇论文的 题目 就是关于这个的
对高层框架结构设置钢筋砼电梯井问题的探讨
张昱
(太原理工大学,王孝雄建筑设计事务所,太原,030024)
【摘 要】 为了满足侧移的要求,一些结构师会在高层框架结构中采用将电梯井筒设计为钢筋砼筒体的方法。本文通过对一个工程实例的静力弹塑性分析对比四种不同方案在弹、塑性状态下的塑性铰出现情况以及破坏模式。
【关键词】 高层框架;电梯井筒;钢筋砼;静力弹塑性分析;塑性铰;破坏模式
The Discussion of Designing Reinforced Concrete Elevator Shaft In Tall Frame Structure
Zhang Yu
(Taiyuan University Of Technology,Wang Shiao Shiong & Associates- Architecture Interior and Garden Design ,Taiyuan ,030024,China)
Abstract: Elevator shaft are made of reinforced concrete in order that dislapcement accord with standard in design of tall frame structure.The article compares with four different disigns’ plastic hinges and failure modes in elastoplastic state by static elasto-plastic analysis.
Keywords:tall frame structure ;reinforced concrete elevator shaft;static elasto-plastic analysis;plastic hinge;failure mode

1 实例概况
本工程为某拟建工程,8度(0.2g),二类场地。地下1层,地上14层,第14层为局部突出塔楼,结构高度45.3米。1至3层为商场,3层上为办公楼。由于建筑使用的要求,1层不能加任何墙体,初始方案(方案一)的选取中,为了控制侧移,避免柱子过大,将电梯井筒设置为钢筋砼筒体。平面布置图1。

图1
2 方案一分析
2.1 弹性分析
采用中国建筑科学院研发的PKPM软件中的SATWE进行弹性计算。
结构第一周期为Y方向的平动周期,但扭转成分很大,扭转系数为0.48,几乎快达0.5,这就是由于电梯井筒的位置造成的。
X方向最大层间位移角为1/828,Y方向最大层间位移角为1/625;由于电梯井筒吸收了很大的地震力,结构底部两层的剪力墙出现大量的超筋现象。
方案一认为剪力墙井筒的设置仅仅是为了抵抗侧移,超筋的问题可以通过对墙体采用构造配筋解决。但井筒是客观存在,而且会吸收很大的地震力,如果采用构造配筋会由于承载力不足而率先发生破坏。
2.2静力弹塑性分析
采用PKPM中的EPSA程序对此例进行了静力弹塑性分析。
(1)塑性铰的发展:加载到第11步,底部两层剪力墙墙体出现剪切破坏点,而此时的水平力小于弹性设计的水平力;加载到第16步,中部楼层与剪力墙相连的梁端先出现塑性铰,此过程中,墙面破坏点增多;加载到第25步,塑性铰多集中在中上部楼层与井筒相连的梁端,各楼层墙面都有不同程度的破坏,尤以底部两层为剧,剪力墙墙体破坏严重;加载到第26步,底部两层墙体破坏加剧,框架的剪力首次超过井筒所承担的剪力,各层梁端、柱端均大面积出现塑性铰,尤以中上部楼层为剧。结构进入“屈服”阶段。此时4层以上楼层的井筒并未大规模破坏。
(2)抗倒塌验算
见图2


图2
(3)由上述可看出,结构在多遇地震下,由于底部的墙体为构造配筋,已经开裂。开裂后,随着井筒刚度的降低,框架承受的地震力增大,加载到第26步,屈服时,梁柱突然大规模出现塑性铰,剪力墙刚度急剧退化,框架承受的地震力骤然增加,但并没有形成倒塌的机构。这是由于虽然柱柱端出现塑性铰,但在此之前,先是多层的梁端出现塑性铰,并且在柱端出现的塑性铰并没有集中在一层,形成倒塌的柱铰屈服机制,而是配合梁端塑性铰出现在各层范围内,是介于梁铰和柱铰的混合铰屈服机制。由抗倒塌验算也可以看出,能力曲线可以穿过需求曲线,最大塑性位移角为1/138。
对应于抗震设计的两阶段,此方案并不符合第一阶段要求。即在小震作用下,墙体就发生破坏,震后维修成本加大。
3 方案二分析
方案二:将钢筋砼筒体去掉,适当加大柱截面,考虑到层高较高,同时适当增加梁截面,达到增加整个框架刚度的目的。即,柱截面长、宽均增大100mm;梁加高100mm。
3.1弹性分析
结构第一周期为X方向的平动周期,扭转系数较方案一小很多,为0.11。可见结构的扭转主要由电梯井筒的位置造成;结构X方向最大层间位移角为1/625 ,y方向为1/613。
由于扭转的减小,结构X、Y方向的弹性位移角接近。
方案一与方案二柱子的轴压比变化不大,底层柱的轴压比都在0.5以上,两方案对应柱的轴压比相差基本都在0.1以内。
3.2 静力弹塑性分析
(1)塑性铰的发展:
弹性阶段,结构无塑性铰出现,进入弹塑性阶段,首先于梁端出现;加载至第16步,结构“屈服”时,并无柱铰出现;加载至第25步,达到结构的极限荷载,一层柱脚大量出现塑性铰。整个破坏模式符合概念设计要求。
(2)抗倒塌验算
能力曲线同样可以穿过需求曲线,最大层间塑形位移角为1/93.。见图3
4 方案三分析
方案三:在方案二的基础上,加上电梯井筒,和方案一比较,井筒未作改变,只将其框架加强,即方案二的框架。



图3

框架的加强并未解决剪力墙超筋的问题,在小震下墙体开裂现象同样存在。结构塑性铰的发展类似于方案一,不同的是由于的框架加强,结构并未大规模突然出现塑性铰。结构同样可以通过抗倒塌验算。
5方案一引申(方案四)分析
原结构的框架缺角,现将原模型平面改为矩形框架,减小本身框架平面不规则带来的影响。同时加大左侧两榀框架截面,控制扭转。结构平面图见图4

图4
5.1 对此方案进行上述的弹性、静力弹塑性分析,结果与方案一相差不大。最为主要的剪力墙超筋,在小震下开裂的问题还是存在。
5.2此方案在同场地类别不同设防烈度下的分析:
(1)6度及7度(0.1g)时,结构可以顺利通过弹性计算;由静力弹塑性分析也可看出,剪力墙在小震下无开裂迹象。
(2)7度(0.15g)时,结构出现和8度时同样的现象:剪力墙截面不足,构造配筋后在小震下即会开裂。
5.3此方案在不同设防烈度、不同场地类别下的分析:
(1)6度时,各类场地均可以满足剪力墙按承载力配筋。。
(2)7度时,一、二类场地可以满足。
(3)7度三、四类场地及8度下的各类场地,均存在剪力墙截面不足问题
上述超筋问题在墙截200mm.至300mm之间改变时均存在。
6总结
方案一和方案二对比可看出:高层框架采用剪力墙电梯井可能会使结构不满足抗震设防第一阶段的要求,造成小震后的额外维修费用;采用纯框架会使梁柱截面加大,影响建筑使用功能。
方案一和方案三对比可看出:加强框架并不能有效解决剪力墙超筋问题。仍不满足抗震设防第一阶段的要求。
方案一与方案四对比可看出:即使平面规则的框架,也存在剪力墙超筋问题。
7 设计认识及建议
(1) 虽然高层框架中设置剪力墙电梯井只是为了控制侧移,但剪力墙应按实际承载力配筋。
(2) 此种形式的结构最大问题在于多遇地震下墙体开裂,造成小震后必要的维修;在框架有足够承载力的情况下,抗震设防第二阶段的抗倒塌能力并不是此结构的主要问题。
(3) 即使包络设计也不能解决第3款所说的采避免使用情况下的剪力墙承载力问题,这是关键。
(4) 7度(0.15g)的三、四类场地及8度的各类场地下,框架结构应避免采用剪力墙做电梯井筒;6度及7度(0.1g)各类场地下,框架结构可以采用剪力墙做电梯井筒。
(5) 对于避免采用此结构的烈度、场地,结构师应和建筑师协调,在适当地方加剪力墙或改为纯框架体系,电梯井筒采用填充砌体砌造。
图片上传不上 我QQ空间有 就先这 一起交流 QQ94076835
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qinshanbin_1983
2009年04月25日 11:44:36
24楼
不到50%按框架设计吧,那样会保守些,要不然剪力墙受力就很复杂了
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mangm_2000
2009年09月04日 09:13:28
25楼
我个人觉得按框架结构进行抗震设计 计算应该是可以的
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qiaojun82
2009年09月04日 12:39:42
26楼
采用结构包络法设计,具体在建筑结构杂志2009年7期中朱炳寅有详细说明,:handshake
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changeme_1984
2009年09月14日 15:30:39
27楼
没看明白,慢慢研究下:victory: :victory:
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