芻議高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、芻議高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)作為高層建筑中的主要結(jié)構(gòu)形式，是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)，被廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代高層建筑。筆者結(jié)合工作實(shí)踐，就高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算原則進(jìn)行了探討?！　￡P(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；概念設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；計(jì)算原則；墻體配筋　　　　相對(duì)于框架結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)既可以保證結(jié)構(gòu)安全可靠性，又可以使室內(nèi)空間合理、墻面平整，所以高層建筑結(jié)構(gòu)中越來(lái)越多地采用剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻的受力、變形特征，類似于框剪結(jié)構(gòu)，但比框剪結(jié)構(gòu)的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也比框剪結(jié)

2、構(gòu)小，則傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。這樣的結(jié)構(gòu)形式能使建筑取得較好的經(jīng)濟(jì)效果和建筑功能效果。為此，文章對(duì)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討?！　?.剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本假定　　剪力墻結(jié)構(gòu)體系建筑是由一系列縱向和橫向剪力墻及樓蓋組成的空間結(jié)構(gòu)。剪力墻承受豎向和水平荷載作用。在豎向荷載作用下，各片剪力墻受力分析較簡(jiǎn)單，但在水平荷載作用下則不同，為簡(jiǎn)化計(jì)算，作以下基本假定：　　1.1各片剪力墻在其自身平面內(nèi)剛度極大，而在其平面外剛度極小，可以忽略不計(jì)。這樣就可以把縱橫向剪力墻布置的空間結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為平面結(jié)構(gòu)處理。同時(shí)，也可考慮縱橫墻的共同工

3、作，即縱墻的一部分可以作為橫墻的有效翼緣，橫墻的一部分也可以作為縱墻的有效翼緣。在承載力計(jì)算中，剪力墻的翼緣寬度可取剪力墻的間距、門窗洞間翼墻的寬度、剪力墻厚度加兩側(cè)各6倍翼墻厚度、剪力墻墻肢總高度的1/10四者中的最小值?！　?.2樓蓋在其自身平面內(nèi)的抗彎剛度視為“無(wú)限大”，因此在水平荷載作用下，只產(chǎn)生剛體運(yùn)動(dòng)，并把水平荷載分配給各片剪力墻，而不發(fā)生水平方向的彎曲變形；而在平面外，由于剛度很小，可忽略不計(jì)。按此假定，當(dāng)結(jié)構(gòu)不發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí)，各片剪力墻在水平荷載作用下側(cè)向位移相等。這樣，整個(gè)建筑上所承受的水平荷載就可以按各片剪力

4、墻的等效抗彎剛度的大小，按比例進(jìn)行分配，然后進(jìn)行內(nèi)力及位移計(jì)算?！　?.3等效抗彎剛度是指按剪力墻頂點(diǎn)側(cè)移相等的原則考慮彎曲變形和剪切變形后，折算為豎向懸臂受彎構(gòu)件的抗彎剛度。對(duì)于沿豎向剛度較均勻的結(jié)構(gòu)，各片剪力墻可以按下式之一計(jì)算其等效剛度。均布荷載、倒三角形荷載、頂點(diǎn)集中荷載?！　?.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則　　剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求綜合考察結(jié)構(gòu)是否合理，下面是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中須重點(diǎn)關(guān)注的幾種技術(shù)指標(biāo)的調(diào)整原則的淺析，若有不對(duì)之處，請(qǐng)廣大同行指正?！　?.1樓層最小剪力系數(shù)（剪重比）的調(diào)整原則在滿足短肢剪力墻承受的第

5、一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩不超過(guò)40%的前提下盡可能少布置剪力墻，以大開(kāi)間剪力墻布置方案為目標(biāo)，使結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度，使樓層最小剪力系數(shù)接近規(guī)范限值（不小于限值）。這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入，同時(shí)降低工程造價(jià)。　　2.2樓層層間最大位移與層高之比（位移）的調(diào)整原則規(guī)范規(guī)定多遇地震作用標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的樓層最大的彈性層間位移在計(jì)算時(shí)，除以彎曲變形為主的高層建筑外，可不扣除結(jié)構(gòu)整體彎曲變形，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)變形。由此可見(jiàn)，對(duì)于一般的高層建筑，重點(diǎn)是樓層間的剪切變形及扭轉(zhuǎn)變形。剪切變形的控制是以豎向構(gòu)

6、件的多少來(lái)決定的，但豎向構(gòu)件足夠多（剪重比偏大）而布置不合理，則會(huì)造成扭轉(zhuǎn)變形過(guò)大，同樣不能滿足層間位移的要求。因此，對(duì)于高層建筑應(yīng)盡可能使扭轉(zhuǎn)變形最小，而不能僅根據(jù)層間位移不夠不加分析地增加豎向構(gòu)件的剛度?！　?.3結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期Tt與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比（周期比）的調(diào)整原則第一自振周期Tt之比（周期比）的調(diào)整原則《高規(guī)》第4.3.5條規(guī)定，結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)為主的第一自振周期與平動(dòng)為主的第一自振周期T1之比，小高層建筑不應(yīng)大于0.90。限定周期比是使抗側(cè)力構(gòu)件的平面布置更有效、更合理，使結(jié)構(gòu)不至于出現(xiàn)過(guò)大的扭

7、轉(zhuǎn)效應(yīng)?！　≡趯?shí)際工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)將結(jié)構(gòu)豎向構(gòu)件盡可能沿建筑周邊布置，降低結(jié)構(gòu)中間構(gòu)件的剛度，這樣既可以提高結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，同時(shí)又能較大幅度的提高結(jié)構(gòu)的整體剛度。　　2.4剪力墻連梁超限的調(diào)整原則剪力墻連梁的跨高比不宜小于2.5，跨高比小于2.5的連梁很容易出現(xiàn)剪力和彎矩超過(guò)規(guī)范限值?！陡咭?guī)》規(guī)定跨高比不小于5的連梁宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。即跨高比不小于5的連梁剛度不應(yīng)折減。而跨高比在5～6之間時(shí)，若連梁剛度不折減則也易出現(xiàn)剪力或彎矩超限。本人認(rèn)為該條文在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中若能充分利用，則對(duì)節(jié)省工程造價(jià)有非常明顯的影響，即將跨高比不大

8、于5的連梁（剛度需折減）和減小剪力墻墻肢長(zhǎng)度使連梁跨高比變?yōu)榇笥?的框架梁（剛度不折減），而后者的鋼筋及混凝土用量均小于前者，這對(duì)于節(jié)省工程投資具有很重要的意義?！　?.剪力墻結(jié)構(gòu)的墻體配筋　　對(duì)于剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，剪力墻面廣量大，因此合理的控制剪力墻配筋對(duì)于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟(jì)性具有十分重