高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計研究探析

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1、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計研究探析　　摘要:高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)具有剛度大、外形美觀等特點，且又能解決高建筑成本等問題，隨著建筑不斷的復(fù)雜化以及建筑高度的不斷提升，剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用于高層建筑中,本文根據(jù)筆者多年的高層建筑設(shè)計經(jīng)驗，對高層建筑剪力墻體系結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞:高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中圖分類號：[TU208.3]文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：正文：剪力墻結(jié)構(gòu)成為了現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中較為常用的結(jié)構(gòu)類型之一，被廣泛應(yīng)用在住宅和旅館建筑結(jié)構(gòu)中。隨著建筑高層化的發(fā)展，對剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。對于從事高

2、層結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程師來說，只有對剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點和技術(shù)要點全面把握，吸收當(dāng)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的成功經(jīng)驗，并把結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、合理性與結(jié)構(gòu)抗震的安全性等眾多因素加以統(tǒng)籌考慮，才能更好的與建筑配合并設(shè)計出經(jīng)濟(jì)合理的高層建筑結(jié)構(gòu)體系。1高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計概述7高層建筑結(jié)構(gòu)同時承受垂直和水平荷載，還要抵抗地震作用，在低層結(jié)構(gòu)中，水平荷載產(chǎn)生的內(nèi)力和位移很小，通?？梢院雎裕欢诟邔咏ㄖ?，水平荷載和地震力的作用將成為高層建筑剪力墻的控制因素。剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下側(cè)向變形的特征為彎曲型。剪力墻結(jié)構(gòu)承受豎向荷載及水平荷載的

3、能力都較大。其特點是整體性好，側(cè)向剛度大，水平力作用下側(cè)移小，并且由于沒有梁、柱等外露與凸出，便于房間內(nèi)部布置。在水平地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為整體彎曲變形，底部外圍的小墻肢承由于豎向荷載較大，破壞嚴(yán)重，特別是一字形小墻肢的破壞最為嚴(yán)重?？稍黾咏ㄖ镏苓厜χL度或連梁高度來消除扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，從而使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度明顯增大。為了提高墻肢的承載力和延性，還需加強邊緣構(gòu)件配筋，增大這些部位墻肢縱筋和箍筋的配筋率，嚴(yán)格控制軸壓比。2剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的優(yōu)化2.1、在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜沿主軸方向布置，形成空間結(jié)構(gòu)

4、；抗震設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向布置剪力墻，并宜使兩個受力方向的抗側(cè)剛度接近，以使其具有較好的空間工作性能。剪力墻的抗側(cè)剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，墻不宜布置太密，使其結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛度。72.2、剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則，剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁，應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用的計算簡圖較為符合，設(shè)計結(jié)果安全可靠。宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置，當(dāng)剪力墻的洞口布置出現(xiàn)錯洞、疊合錯洞時

5、，墻內(nèi)配筋應(yīng)構(gòu)成框架形式。2.3、較長的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長度較均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，以避免剪力墻產(chǎn)生脆性的剪切破壞?？拐鹪O(shè)計時，應(yīng)盡量避免在洞口與墻邊或在兩個洞口之間形成墻肢截面高度與厚度之比小于4的小墻肢。當(dāng)小墻肢截面的高度小于墻厚的4倍時，應(yīng)按框架柱設(shè)計，箍筋按框架柱加密區(qū)要求全高加密。2.4、剪力墻的特點是平面內(nèi)剛度及承重力大，而平面外剛度及承載力都相對很小，應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩，保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方

6、向的樓面梁連接時，應(yīng)采取足夠的措施減少梁端部彎矩對墻的不利影響。2.5、剪力墻布置對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度有很大影響，剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變；允許沿高度改變墻厚和混凝土強度等級，或減少部分墻肢，使側(cè)向高度沿高度逐漸減小。剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變，對結(jié)構(gòu)抗震不利。72.6、在進(jìn)行剪力墻設(shè)計時，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析，在滿足最大層間位移、周期比、位移比的各項指標(biāo)確定每層剪力墻的厚度時，同時考慮不同抗震等級軸壓比的影響及穩(wěn)定性和相關(guān)構(gòu)造要求。對于普通的住宅建筑在7度和8度地區(qū)，墻厚大多數(shù)情況下是按穩(wěn)定和

7、構(gòu)造要求所控制的。3剪力墻結(jié)構(gòu)計算方面的優(yōu)化在設(shè)計剪力墻結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求綜合考察結(jié)構(gòu)是否合理，如剪力墻結(jié)構(gòu)的剛度不宜過大，在滿足樓層最大層間位移與層高之比滿足規(guī)范的基礎(chǔ)上，以規(guī)范規(guī)定的樓層最小剪力系數(shù)為目標(biāo)。3.1、樓層最小剪力系數(shù)的調(diào)整原則。在滿足短肢剪力墻承受的第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40%的前提下，盡可能減少剪力墻的布置，以大開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（不小于）規(guī)范限值。這樣能夠減輕結(jié)構(gòu)自重，有效減小地震作用的輸入，同時降低工程

8、造價。3.2、剪力墻水平分布筋在邊緣構(gòu)件中的錨固。邊緣構(gòu)件本身是剪力墻的一部分，不能套用一般的梁與柱連接的做法，因為它與剪力墻墻身之間的連接是相同構(gòu)件之間的連接。剪力墻的水平布筋是按整片墻肢的配置來抵抗水平地震作用產(chǎn)生的剪力的，用剪力墻邊緣構(gòu)件中的箍筋來改善混凝土的受壓性能，約束混凝士，使剪力墻在地震作用下具有較好的耗能和延性能力。可以將水平分