高层建筑复杂截面剪力墙配筋设计

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进入二十一世纪以来,我国房屋建筑各领域飞速发展,高层建筑层出不穷,建筑高度迅猛攀升,层数持续增加,面积不断扩大,截面形式较为复杂的剪力墙已开始在高层建筑中大量涌现。复杂截面剪力墙,即截面带翼缘的剪力墙,截面形式主要有<形、T形、I形、不规则槽形等。对于复杂截面剪力墙,无论是其基本概念还是承载力计算方法,国内外现行规范都没有明确的规定,工程设计人员往往参考简单截面剪力墙设计的相关方法,应用PKPM、ETABS等结构设计程序软件,通过电算结果分析自行选择采用现有的分段剪力墙配筋法、组合剪力墙配筋法、整截面剪力墙配筋法等进行设计。本文针对具体实例模型,完成的内容、得到的结论如下:(1)讨论了当前国内外截面形式复杂构件正截面承载力及截面配筋设计的相关理论,包括:异形柱的等效柱法、截面分块法、等代矩形法以及剪力墙的倒数荷载法、组合剪力墙法、荷载等值线法、整截面剪力墙法。(2)分析了PKPM/SATWE、ETABS采用的剪力墙计算模型,讨论了各自的基本假定和各墙元模型在实际工程中的表现。研究表明,SATWE采用的通用墙元模型由空间壳元改进而来,兼具平面内、外刚度,能较好的反映复杂截面剪力墙的真实受力状态;ETSBS采用的板—梁墙元模型,计算效率高,但容易受到墙洞口等因素的干扰。(3)分别运用PMCAD、ETABS建立了框架—核心筒实例设计模型,依据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ 3-2010)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)对模型合理性进行了判断分析。结果表明,该实例模型主要控制参数计算值均未超出规范规定,能达到抗风、抗震及延性设计要求。(4)比较了分段剪力墙配筋法、组合剪力墙配筋法、整截面剪力墙配筋法的内力计算方法、配筋方式、设计流程的异同点;对分别采用三种配筋设计方法的筒体剪力墙的钢筋配置进行了对比分析。结果表明,三种方法的配筋结果偏差较大,分段剪力墙配筋法和组合剪力墙配筋法钢筋配置存在安全隐患或不经济,整截面剪力墙配筋法钢筋配置最合理。
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