¿Diseño residencial de muros de corte de patas cortas?
1 Propiedades mecánicas del muro de corte de miembros cortos
1.1 Definición de muro de corte de miembros cortos
El muro de corte de miembros cortos es un tipo de unión-miembro muro de corte. La definición de muro de corte de ramas cortas en las "Especificaciones técnicas para estructuras de hormigón de edificios de gran altura" (JBJ3.2002) es: muro de corte de ramas cortas se refiere a un muro de corte con una relación altura-espesor del muro. sección de extremidad de 5 a 8; es decir, pared de corte de extremidad corta. La pared de fuerza debe satisfacer la fuerza de 5 ≤/h≤ 8 (1). La estructura de muro de corte de tramo corto es más económica que la estructura de muro. La estructura es la altura de la sección del brazo del muro y el % es el espesor de la sección del brazo del muro. No es estricto definir muros de corte de miembros cortos sólo a partir de las dimensiones geométricas de los componentes por encima de la fuerza de corte de miembros cortos, porque las propiedades mecánicas de varias formas estructurales que cumplen las condiciones anteriores son bastante diferentes, lo que lleva a confusión en la estructura estructural. Diseño de muros de corte de miembros cortos. Desde la perspectiva de la economía y la seguridad, este artículo presenta el coeficiente de resistencia del extremo de la rama y el coeficiente de integridad C para limitar el muro de corte de la rama corta a 4J en función de las características de fuerza del muro de corte de la rama corta.
(1) El muro de corte de rama corta debe satisfacer k[]≤";, ≤[](2) donde k es el coeficiente, 0
1.2 Coeficiente integral A para abreviar Influencia de los miembros de los muros de corte
1.2.1 Influencia del coeficiente integral en la curva de desplazamiento lateral
Bajo la acción de la carga horizontal, la curva de desplazamiento lateral del muro de corte de tramo corto muestra una obvia tipo de corte, es decir, el piso inferior está doblado y tiene buenas propiedades mecánicas; la capa superior es de tipo cortante y tiene propiedades mecánicas deficientes. La ecuación de desplazamiento lateral del muro de corte de rama corta bajo la carga uniforme horizontal es: =. P 1 Phen 1]+11i 2(. 1(一 to 1+_ 1)-1. 0sh (~ Sinh (ko ~ h (Bujj,=11+A=+4 sound-z ' ' ' es el momento equivalente de inercia de la sección de la viga conectora considerando la deformación por cortante, son los momentos de inercia de los dos pilares del muro, y, 4 es el área de la sección transversal de los dos pilares del muro, h es la altura total del muro, y h es la altura del suelo.
1.2.2 Coeficiente integral del muro. Influencia del esfuerzo de las extremidades
El momento de vuelco provocado por la carga externa se puede dividir en dos partes: la parte resistida por la flexión general de los dos miembros de la pared y la parte resistida por la flexión local de los dos miembros de la pared. El momento de vuelco de la carga externa para la resistencia general a la flexión es M = kM (6), y el momento de vuelco de la flexión local. La resistencia de las dos ramas de la pared es m = (1-k). M (7) es el momento de vuelco generado por la carga externa, y k es la proporción de las dos ramas de la pared entre el momento de vuelco y la resistencia a la flexión total. La expresión es eliminar I-cha ~+(. En resumen, bajo la carga uniforme horizontal, cuando el coeficiente de fuerza de la extremidad es grande, la altura relativa del punto de inflexión de la curva de desplazamiento lateral disminuye a medida que aumenta el coeficiente general oc. Cuando el El coeficiente de fuerza de las extremidades es pequeño, la altura relativa del punto de inflexión de la curva de desplazamiento lateral aumenta a medida que aumenta el coeficiente general.
2 Diseño estructural de muros de corte residenciales de gran altura
2.1 Descripción general del proyecto
Este proyecto es un edificio residencial de gran altura en la comunidad residencial "Urban Sunshine" en la ciudad de Anshan. Este artículo analiza las juntas de expansión. El área del edificio es de 3876 m. la superficie del piso estándar es de 338 m, la longitud total es de 24,97 m, la longitud total es de 14,3 m, la abertura es de 3,3 m a 5,1 m y la profundidad es de 4,5 m a 6 m. La altura del piso 12 es de 2,7 m. La altura total del edificio es de 36,95 m. La pared exterior está hecha de ladrillos huecos de 300 mm más un tablero de poliestireno de cemento de 70 mm de espesor, y la pared interior está hecha de ladrillos huecos de 200 mm de espesor. El piso adopta un muro de corte de patas cortas reforzado en el lugar. El piso de hormigón denso nervado, los muros, columnas y vigas moldeados in situ tienen una intensidad de fortificación sísmica de siete grados.
2.2 Cuestiones a las que se debe prestar atención en el diseño de muros de corte de tramo corto. estructuras
(1) Controlar estrictamente la relación de compresión axial de los muros de ramas cortas, especialmente los muros de corte de ramas cortas en forma de I sin alas ni columnas finales.
En la actualidad, según resultados de investigaciones nacionales y extranjeras, la pared de corte por flexión tiene un retraso deficiente cuando se encuentra en un estado excéntrico pequeño. No solo eso, incluso bajo una gran compresión excéntrica, si la relación de compresión axial es grande, la tensión del borde en la zona de compresión del concreto será muy alta. Si el hormigón no está constreñido o no lo está lo suficiente, puede solidificarse: E alcanza primero la deformación última de compresión, aparecen grietas verticales o incluso colapsa, haciendo que el componente pierda su deformación y capacidad de carga. Por lo tanto, en el diseño, la relación de compresión axial de la pared de la rama corta debe controlarse estrictamente para garantizar la ductilidad de la pared de la rama corta.
(2) Se deben utilizar métodos de cálculo tridimensionales para analizar las características dinámicas de la estructura y calcular las fuerzas internas de los componentes. En este momento, existen modelos de miembros de paredes delgadas y modelos de elementos de pared para componentes verticales. El primero es un modelo simplificado, pero tiene menor precisión. Este último es una combinación de unidad de placa y unidad de membrana, y es un modelo mecánico de alta precisión.
(3) Dado que la rigidez lateral de la estructura de muro de corte de tramo corto es menor que la de la estructura de muro de corte ordinaria, se anuncia que se debe establecer un número apropiado de muros largos en el diseño. , o se deben utilizar ascensores y escaleras para formar rigidez lateral. El gran cilindro interior evita una gran deformación de la estructura bajo la intensidad de la fortificación y, al mismo tiempo, forma dos medidas de fortificación sísmica.
(4) La distribución de cada miembro del muro debe ser lo más uniforme posible, de modo que su centro de rigidez esté lo más cerca posible del centro de masa del edificio en el diseño sísmico, la parte inferior del primer modo de vibración; del cilindro y las paredes de corte en general es El momento de vuelco no debe ser inferior al 50% del momento de vuelco en la parte inferior de la estructura. Si es necesario, la posición del centro de rigidez se puede ajustar añadiendo paredes largas a las extremidades.
(5) El eslabón sísmico débil del sistema estructural de muros de corte de brazos cortos son los miembros del muro en el borde exterior y las esquinas del edificio, especialmente el muro de corte de brazos cortos en forma de "I". que puede estar en las vigas conectadas a él. Ha sido destruido antes. Por ejemplo, cuando una estructura de muro de corte de tramos cortos de gran altura tiene un efecto de torsión, agravará la deformación de alabeo existente y hará que los miembros del muro se agrieten primero. Por lo tanto, se deben tomar las medidas necesarias en el diseño, como reducir la relación de compresión axial de los muros de corte de ramas cortas ubicadas en las esquinas exteriores del edificio, aumentar la relación de refuerzo de las barras longitudinales y estribos, y mejorar la ductilidad y el rendimiento sísmico de los muros de corte. pequeños miembros de la pared, para evitar la formación de muros de corte aislados de patas cortas en forma de I para garantizar la seguridad y practicidad de la estructura.
(6) Es necesario juzgar correctamente el comportamiento de vigas en el plano en estructuras de muros de corte de tramos cortos. El "Reglamento Técnico para Estructuras de Hormigón de Edificios de Gran Altura" (JGJ 5-2002) estipula que las vigas de acoplamiento formadas por aberturas de muros de corte con una relación luz-altura inferior a 5 deben diseñarse como vigas de acoplamiento cuando la luz-altura sea inferior a 5; -La relación de alturas es mayor a 5, deberán diseñarse como vigas de marco. El cambio de rigidez de las vigas conectadas afecta directamente la rigidez lateral general de la estructura. Una selección razonable de secciones de vigas y refuerzos ayudará a mejorar el comportamiento sísmico de la estructura. Por lo tanto, en el diseño real de estructuras de muros de corte de tramos cortos para edificios residenciales de gran altura, la rigidez de los pilares de la pared puede reducirse relativamente; la rigidez de las vigas que conectan los pilares de la pared no debe reducirse; Sólo de esta manera el diseño de la sección de la viga puede cumplir fácilmente los requisitos de especificación y ser seguro.
2.3 Diseño de la estructura principal
(1) La selección estructural se basará en los requisitos del desarrollador. No se permite que los componentes estructurales, como columnas o vigas, queden expuestos fuera de la habitación. Las opciones estructurales disponibles para este proyecto incluyen una estructura de muro de corte con marco de columna de forma especial y una estructura de muro de corte de tramo corto. La estructura del marco de la columna de forma especial requiere que la relación entre la altura de la extremidad y el espesor de la extremidad no sea mayor que 4, y la relación entre la altura neta de la columna y la dimensión del lado largo de la sección de la columna no debe ser menor que 4 y 3J, que limita el tamaño de la sección transversal. Según estimaciones preliminares, cuando se utiliza un marco de columna de forma especial, la relación de compresión axial de la columna excede el valor límite. El límite de altura de la estructura del marco de columna de forma especial es de 35 m, y la altura del edificio de este proyecto es de 36,95 m. [6]. Además, esta ciudad tiene estrictas restricciones de altura en las estructuras de marcos de columnas con formas especiales, por lo que se decidió no adoptar estructuras de marcos de columnas con formas especiales. Para la estructura de muro de corte de miembros cortos, después de una estimación preliminar, su relación de compresión axial, desplazamiento lateral, torsión y límites de altura total pueden cumplir con los requisitos, por lo que finalmente se decidió la estructura de muro de corte de miembros cortos.
(2) Disposición estructural
Con base en las características de este proyecto, en términos de disposición estructural, se deben considerar indicadores integrales como satisfacer la capacidad portante estructural, controlar la deformación estructural, reducir la torsión, y controlar la relación de presión axial son Determinar la ubicación del muro de corte. El trazado estructural adopta principalmente las siguientes medidas [9-10]: ① De acuerdo con el "Reglamento Técnico para Estructuras de Hormigón de Edificios de Gran Altura" (JGJ3-2002). Las estructuras de muros de corte con muros de corte de ramas cortas no deben usarse en estructuras de edificios de gran altura. En este proyecto, se disponen muros de corte largos a lo largo del hueco de la escalera, y se forman muros de corte de tramos cortos y estructuras cilíndricas en combinación con la sala del ascensor. Otras partes de los muros de corte están dispuestas en pequeños tramos, y los muros de corte de tramos cortos están dispuestos a lo largo de la unión de los muros interior y exterior. Para aumentar la rigidez lateral del muro de corte de miembros cortos, el muro de corte de miembros cortos debe disponerse en forma de T, L o H tanto como sea posible.
(2) La estructura resistente a fuerzas laterales horizontales debe estar dispuesta razonablemente y los miembros resistentes a fuerzas laterales horizontales de cada eje deben distribuirse de la manera más uniforme y simétrica posible para reducir la torsión de la estructura.
Al diseñar muros de corte, utilice el programa SATWE para analizar la estructura en cualquier momento y ajuste la longitud de los miembros del muro en cada eje según los resultados del análisis para minimizar la desviación entre el centro de masa y el centro de rigidez del estructura. Según el “Reglamento Técnico para Estructuras de Hormigón de Edificaciones de Gran Altura”, considerando la acción de sismos excéntricos accidentales, el máximo desplazamiento horizontal y entre pisos de las componentes verticales de un piso no debe ser mayor a 1,2 veces y 1,5 veces el Valor de piso promedio para edificios de gran altura Clase A. Este proyecto está controlado a 1,06 veces. Las coordenadas del centro de rigidez y el centro de masa de la primera capa se muestran en la Tabla 1.
(3) Controlar la relación de compresión axial del muro de corte para que no exceda el límite especificado. Este proyecto pertenece al nivel de resistencia sísmica Categoría II. Con base en la estimación de 14 kN/m, la relación de compresión axial de los muros de corte de ramas cortas se limita a menos de 0,6, y la relación de compresión axial de los muros de corte de ramas cortas en forma de I se controla por debajo de 0,5. La longitud de la rama de la pared debe ser de 5 a 8 veces el espesor de la rama, y también se deben considerar los requisitos para la construcción de puertas y ventanas. El espesor de la pared exterior del muro de corte es de 250 nli/1 y el espesor de la pared interior es de 200 mm. Los soportes de las paredes por debajo de ±0,000 se engrosan 100 mm (4) Para mantener una rigidez vertical continua, los cuatro pisos siguientes están hechos de hormigón C40, los pisos quinto a octavo están hechos de hormigón C35, los pisos noveno y superiores están hechos de C30. hormigón, y las vigas y forjados son de hormigón C25. La sección del muro de corte permanece sin cambios en la dirección vertical.
⑤Para mejorar la integridad estructural, se adopta un techo moldeado in situ. 6. El ancho de la sección transversal de las vigas de las paredes interiores es de 200 mm y el ancho de la sección transversal de las vigas de las paredes exteriores es de 250 mm. La altura de la viga se determina inicialmente en base a 1/10 de la luz libre. El número de muros de corte es un tema crítico en el diseño estructural. Si hay muy pocos muros de corte, la rigidez lateral de la estructura será pequeña y el desplazamiento lateral de la estructura será grande; si hay demasiados muros de corte, la fuerza del terremoto será fuerte y antieconómica; En el diseño de estructuras de muros de corte, a menudo utilizamos algunos indicadores para guiar nuestro diseño de muros de corte [11-14], como la relación de muros, la presión promedio, la referencia para el número de muros de corte en proyectos reales, etc. Hay dos métodos para calcular la relación de la pared: "longitud de la pared por unidad de área de construcción" y "área de pared por unidad de área de construcción". El primero es rugoso y el segundo refleja el factor del espesor de la pared. La presión promedio es el peso sobre el piso dividido por el área de la sección transversal de las paredes y columnas, reflejando factores como el número de capas, el peso y el área de la sección transversal de la estructura. Cuando nos referimos al número de muros de corte en proyectos reales, utilizamos la relación de muros de "área de muro por unidad de área de construcción" para comparar.
(3) Principales resultados del análisis
SATWE es un software de análisis de elementos finitos de estructuras compuestas espaciales especialmente desarrollado para el análisis estructural de edificios de varios pisos. Es adecuado para edificios de gran altura. levantar estructuras de hormigón armado de diversas formas complejas. SATWE es un elemento de muro de superelemento universal basado en la teoría de elementos de capa, que se utiliza para simular muros de corte. No solo tiene rigidez en el plano, sino también rigidez fuera del plano, lo que puede simular mejor el estado de tensión de los muros de corte. Además, cada nodo del elemento de pared tiene seis grados espaciales de libertad y se puede conectar fácilmente con cualquier elemento espacial de viga-columna sin restricciones adicionales. SATWE da cuatro supuestos simplificadores para el suelo, a saber, rigidez infinita de todo el plano del suelo, rigidez infinita de los bloques, rigidez infinita de los bloques con tiras de conexión elásticas y supuesto de suelo elástico. Para el análisis se utilizó el programa SATWE. Los muros de corte de miembros cortos se ingresan como modelo de elemento de muro, y las vigas entre los muros de corte de miembros cortos se calculan como vigas de conexión.
3. Comparación de estructuras de marcos de columnas con formas especiales
En comparación con proyectos que utilizan estructuras de marcos de columnas con formas especiales en condiciones similares en la misma comunidad, la estructura de muro de corte de tramo corto tiene pequeño desplazamiento lateral y la ventaja de una alta rigidez. Los datos de consumo de acero y hormigón comparando muros de corte de patas cortas y marcos de columnas de formas especiales se muestran en la Tabla 4. En términos de la cantidad de barras de acero utilizadas en las columnas de muro, el muro de corte de ramas cortas es 4,8 kg/m más que la columna de forma especial, y el muro de corte de vigas de ramas cortas es 14,87 kg/m menos que la columna de forma especial. columna con forma. Esto se debe a que la luz de la viga estructural de muro de corte de rama corta es más pequeña que la luz del marco de la viga de forma especial. En términos de la cantidad de concreto usado en columnas de muro, la cantidad de concreto usado en muros de corte de patas cortas es 0.1/m más que la de columnas de formas especiales, y la cantidad de concreto usado en vigas es 0.022 m/m/ m menos que el de columnas de formas especiales en estructuras de marco. El consumo total de encofrado de la estructura de muro de corte de tramo corto es 0,49 m2/m más que el de la estructura de marco de columnas de forma especial.
El diseño de la estructura de muro de corte de tramo corto debe basarse en los principios de limitar el desplazamiento estructural, reducir la torsión y controlar la relación de compresión axial. El número y la ubicación de los muros de corte deben estar dispuestos de manera razonable. Y se deben tomar medidas estructurales razonables para fortalecer la estructura. Para mejorar la rigidez del techo del edificio, se instalan columnas ocultas para mejorar la integridad de la estructura. Al calcular la relación de paredes de los muros de corte, se deben considerar factores como la altura total del edificio y el número de pisos, y se debe acumular experiencia continuamente para hacerlo más razonable.
Lo anterior ha sido recopilado y compilado por Zhongda Consulting Company.
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