我们设计的建筑结构会受到各种荷载作用,例如风荷载、地震和其他水平作用,尤其是对于高层建筑而言。 Acting horizontally, these forces test the stability and integrity of structures, making it essential to ensure that buildings can withstand them without excessive movement or damage. 结构抗侧力分析对预测侧向位移、内力以及影响在此类荷载作用下的整体性能来说是土木工程领域的一个重要组成部分。
为了承受风荷载和地震等侧向力,结构需要依靠特殊的构件,该构件具有更高的稳定性、强度和灵活性。 这些构件协同工作以保持建筑物的完整性、控制侧移并将损坏降低到最小程度。 剪力墙是抵抗侧力的最重要构件之一。 在本文中,我们将以图 1 中所示的多层建筑的墙体为例,介绍如何在 RFEM 6 中设计剪力墙。
在 RFEM 6 中剪力墙的设计
图 1 中显示的结构为一栋剪力墙结构。 RFEM 6 为设计此类建筑物提供了建筑模型模块。 使用这个功能强大的工具,您可以逐层定义建筑,并根据需要对楼层进行调整。 此外,还支持集成剪力墙和拱肩单元,并可以将深板分配给楼板,其中有多种深板类型可供选择。 杆件结构单元为板房结构在侧向分析中的重要作用,
书中主要讨论了剪力墙的设计,特别是图1中所示的那些。 从底层到顶层共有三面墙,其中两面(墙 1 和墙 2)通过拱肩单元连接在一起。 在导航器中可以选择面单元作为特殊对象。 该功能允许程序自动识别面的单元格,从而更容易地区分是剪力墙还是连接它们的拱肩单元,如图 2。
您可以通过在导航器中右键单击“剪力墙”文件夹,打开相应的窗口来开始定义剪力墙(见图3)。 首先使用窗口右上角的输入栏(可以图形方式选择面或面单元)。 对于第一段墙,选择洞口左侧的四个面单元,定义一个从结构的底部到顶部的连续剪力墙(见图2)。 对洞口右侧的剪力墙(墙2)和墙3重复此过程,如上图1所示。 请注意,墙 3 是仅使用面定义的,因为没有洞口。
定义完墙后,可以对每一面墙单独设置设计参数,或选择所有墙后将相同的设置一次应用到所有墙上。 首先激活“生成结果截面”选项(见图 3),这将允许您在剪力墙内创建水平截面,并以表格格式显示结果,例如内力总和。 因为您是在设计墙体,所以一定要选择“设计属性”,它可以让您输入必要的设计输入。
如果激活 "设计属性",则会出现其他选项卡。 用户可以在该选项卡中设置剪力墙的混凝土保护层(见图 4)或纵向钢筋(见图 5)。
纵向钢筋的类型有对称、非对称、均匀环绕、线性和单个类型。 在本例中,选择“均匀环绕”的类型,即 22 根 #7 钢筋均匀分布在墙 1 和 2 周围(见图 5)。 但是对于墙 3,由于其宽度较大,所以使用了 40 根 #7 钢筋。
与纵向钢筋类似,您可以定义剪力墙的抗剪配筋。 用户可以对例如箍筋类型、材料、钢筋尺寸、直径、数量和间距等参数进行控制(图 6)。 此外,您可以通过勾选相应复选框启用枕木,将枕木横向放置在纵向钢筋上。 如果您想在特定位置不使用枕木,只需点击纵向钢筋将其禁用。 也可以通过再次点击纵向钢筋来重新激活枕木。
在剪力墙和楼板的连接点处可以施加设计支座(见图 7)。 在相关窗口中可以对这些支座进行配置(如图 8 所示)。 在本例中,剪力墙的始端和末端支座均为混凝土类型,宽度为 10 英寸,横向与墙框架板的厚度相匹配。 内部节点处的设计支座应具有相同的类型和厚度,但要确保选择“内部支座”选项,以表明在这种情况下它不是端部支座(见图 8)。
配置设计参数后,就可以在混凝土设计模块中选择计算的输入数据(图 9)。 包括选择需要考虑的设计状况,指定每种设计状况的极限状态类型,以及设计对象等。
包括剪力墙的配筋详细信息和利用率在内的计算结果如图10所示,以表格和图形的形式同时显示。 例如,您可以以图形方式叠加实际配筋和所需配筋,以便检查实际配筋是否超出所需配筋的数量。 如果没有,可以将未配置的钢筋可视化显示出来,以便进一步分析。
在该对话框中,用户可以点击相应按钮查看设计验算的详细信息以及详细的验算情况(图 11)。