高层住宅剪力墙结构中剪力墙布置及其影响因素研究

摘要

随着时代不断向前发展，越来越多的人口涌入城市，新建住宅向高层结构发展已成为趋势。剪力墙结构作为高层的主要结构形式之一，它在现代高层建筑中应用非常普遍。实际工程中，设计人员往往根据经验来完成剪力墙的布置，工程师一般把剪力墙数量设计过多来考虑结构安全，没有充分利用剪力墙的承载能力，因此对高层剪力墙结构的设计研究具有一定的工程实践意义。本文采用振型分解反应谱法、弹性时程分析法以及静力弹塑性分析方法对长沙市松雅艺术小区某高层剪力墙结构实例进行计算分析，对剪力墙数量、位置的布置以及定量评价各因素对剪力墙刚度的影响进行了研究。
　　本研究主要内容包括：⑴概述了国内外高层建筑的发展情况和高层建筑的结构类型和特点。简述高层剪力墙结构的受力特性，规范还没对结构中的剪力墙的合理数量或合理布置作具体规定，从而引出本文的选题依据和研究意义。⑵概述剪力墙的分类以及剪力墙分类判别式，并总结了剪力墙在不同荷载作用下的计算方法与不同类型剪力墙的受力性能以及整截面墙与整体小开口墙的内力和位移计算方法，介绍计算程序的选择。⑶运用有限元结构软件SATWE对工程实例分析计算，改变剪力墙的位置与调整剪力墙数量来研究结构的动力特性、变形特性以及内力特性。结果表明：通过合理减少结构内部部分剪力墙以及加强结构周边剪力墙的长度、翼缘的长度使模型处于一个合理的刚度，具有更好的扭转效应且使得结构更加经济与合理。⑷通过结构的弹性时程补充分析，我们从层间位移角和地震剪力图中可以看出，振型分解反应谱法比时程分析更为保守。用EPDA&PUSH软件进行罕遇地震作用下的结构静力弹塑性分析，层间位移角满足规范对于弹塑性层间位移角限值的规定。⑸通过有限元结构软件SATWE对模型的计算分析，研究影响剪力墙合理数量的因素，考虑了层高、混凝土强度等级、墙厚三个因素对结构的影响，定量地分析了剪力墙的抗侧刚度与各个参数变化的关系以及结构最大层间位移角、自振周期、刚重比、地震剪力等这些力学特性参数的变化规律；同时，还通过调整剪力墙墙厚与层数变化来控制结构最大层间位移角不变来研究结构抗侧刚度与墙厚和层数的关系。

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第1章绪论

1.1高层建筑发展概述

1. 2高层建筑的结构类型和特点

1.3问题的提出

1.4国内外剪力墙结构体系研究成果

1.5本文的研究

第2章剪力墙结构的计算理论与设计方法

2.1 剪力墙的分类

2.2 剪力墙的计算方法

2.3 单榀剪力墙结构的受力性能

2.4 剪力墙的内力和位移计算

2.5计算程序的选择

2.6小结

第3章 高层住宅剪力墙位置和数量布置研究

3.1设计参考依据

3.2剪力墙结构布置应注意的问题

3.3工程实例

3.4两种方案整体性能对比

3.5地震波的选取原则与输入

3.6结构弹性时程补充分析

3.7罕遇地震Pushover分析

3.8小结

第4章 影响剪力墙合理数量的因素研究

4.1 算例

4.2结构参数改变时的计算结果统计分析

4.3结构总层数对抗侧刚度的影响分析

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录A 在学期间发表的学术论文及研究成果