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怎样理解剪力墙的底部加强部位?

分类:问答百科 2022-06-03
导读: 怎样理解剪力墙的底部加强部位?--钢筋混凝土剪力墙作为具有良好抗震性能的结构构件,被广泛应用于高层建筑、人防工程、设备基础、工业管廊等建筑结构中,尤其是在高层钢筋混凝土建筑中,剪力墙结构的设计是整个建筑结构设计的要害。 剪力...
怎样理解剪力墙的底部加强部位?

钢筋混凝土剪力墙作为具有良好抗震性能的结构构件,被广泛应用于高层建筑、人防工程、设备基础、工业管廊等建筑结构中,尤其是在高层钢筋混凝土建筑中,剪力墙结构的设计是整个建筑结构设计的要害。

剪力墙的底部加强部位是在高层钢筋混凝土建筑抗震设计中常常提到的。为什么要进行底部加强呢?这要从剪力墙结构的抗震设计说起。

在水平地震作用下,剪力墙结构的弯矩图和剪力图大体上是下面这个样子的:

从上图可以看出,剪力墙结构的最大弯矩和最大剪力都出现在结构的底部,也就是剪力墙与基础的嵌固位置。所以对于剪力墙来说,其底部的部分是非常重要的,从理论上讲,在遭遇罕遇地震时,底部也是最先破坏的。

但是剪力墙的底部既受弯,又受剪。那么在发生罕遇地震的时候,到底是发生剪切破坏,还是发生弯曲破坏呢?

当然是要控制剪力墙结构使其发生弯曲破坏。因为剪切破坏是脆性破坏,一旦发生,整个结构瞬间被摧毁;但弯曲破坏是延性破坏,破坏过程持续时间较长,整个破坏过程有较大的塑形变形,在塑形变形的过程中仍旧有一定的承载力,可以给人员提供充足的反应时间和逃生时间。并且可以良好的吸收和耗散能量。

所以我国的抗震设计中引入了“塑性铰”的概念。

塑性铰

对于一般的结构铰,在结构力学中是不承受弯矩的,也不传递弯矩,比如受到均布荷载作用的简支梁,在铰支座的位置弯矩为零。

但是在结构铰的位置,构件是可以自由转动的。并且在顺时针和逆时针方向都可以转动。

塑性铰就不同了。

在结构的某一截面达到极限弯矩时,这个截面的位置就出现了塑形铰。此时在这个截面的位置可以产生弯矩方向的转动,这一点和结构铰相似的;但是与普通的结构铰不同的是,在塑性铰出现并持续的过程中,依然可以承受并传递一定的弯矩,直到结构破坏,塑性铰自然消失。同样,当截面上的弯矩小于塑性极限弯矩时,截面位置就无法转动,塑性铰同样会消失。

所以,塑性铰是结构构件延性破坏中出现的一种机制,它的产生、持续和消失对应着延性破坏的全过程。

我们再回到剪力墙结构上来。上面说到钢筋混凝土剪力墙结构遭遇罕遇地震时,应控制底部使其发生延性破坏。这时其底部就出现了塑性铰。如下图所示:

所以塑性铰和剪力墙底部位置的延性是密不可分的。而要保证塑性铰出现后,剪力墙底部位置具有足够的延性,就要确保在此过程中不发生脆性的剪切破坏。所以就要对剪力墙底部位置进行加强,提高其抗剪切破坏的能力。这也是我国抗震设计思想中非常重要的一个方面——“强剪弱弯”的详细体现。

剪力墙底部加强部位的详细规定在行业标准《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中对剪力墙底部加强部位是这样规定的:

抗震设计时,为保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性,应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施,包括提高其抗剪切破坏的能力,设置约束边缘构件等,该加强部位称为“底部加强部位”。剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围,一般情况下单个塑性铰发展高度约为墙肢截面高度hw,但是为安全起见,设计时加强部位范围应适当扩大。

底部加强部位是这样规定的:

1、底部加强部位的高度应从地下室顶板算起,当结构计算嵌固部位位于地下一层底板或以下时,底部加强部位尚宜向下延伸到计算嵌固部位。

2、高度大于24m的房屋:底部两层,地下室顶板以上墙体总高度的1/10,可取以上两者较大值为底部加强部位范围。

3、部分框支剪力墙结构的剪力墙:框支层及以上两层,落地剪力墙总高度的1/10,宜取以上两者较大值为底部加强部位范围。

4、不大于24m的房屋:可取底部一层为底部加强部位。

5、带大底盘的高层(含筒体结构)及裙房与主楼结构相连的高层:底部加强部位的高度宜延伸至大底盘或裙房以上一层。

如下图所示:

底部加强部位高度范围内的边缘构件、墙体配筋构造要求是这样规定的:

1、抗震等级为一、二、三级,底层墙肢底截面的轴压比较大(超过《建筑抗震设计规范》GB50011-2010(2016年版)表6.4.5-1的规定)的剪力墙,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。

2、部分框支剪力墙结构,应在底部加强部位及相邻的上一层设置约束边缘构件。其落地剪力墙的底部加强部位,墙体内竖向和水平分布钢筋配筋率均不应小于0.3%,钢筋间距不宜大于200mm。

以上就是有关剪力墙底部加强部位的一些内容和我对剪力墙底部加强部位的一些理解。啰嗦了半天,欢迎各位兄弟姐妹多多批评指正!谢谢!希望我的回答能对您有所帮助!我是二次叠合梁的惯性矩,欢迎大家关注我!

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