关于高层建筑剪力墙结构设计分析与应用

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1、关于高层建筑剪力墙结构设计分析与应用-工程事故分析关于高层建筑剪力墙结构设计分析与应用摘要：从剪力墙的特点及分类入手，介绍了剪力墙结构分析的模型及方法。并给出了相关设计的规定，最后通过工程实例对高层住宅剪力墙结构设计进行了分析。　　关键词：高层住宅,剪力墙,结构设计　　1剪力墙的特点及分类　　剪力墙能较好的抵抗水平荷载。《建筑抗震设计规范》将其称为抗震墙。剪力墙能有效抵抗水平荷载，具有以下主要特点：　　(1)抗侧刚度大，侧移小;(2)室内墙面平整;(3)结构自重大，吸收地震能量大;(4)施工较麻烦，造价较高。剪力墙根据是否开洞和开洞大小，可以分为如下四类：　　①实体墙：不开洞或开洞面积不大

2、于15%的墙。受力特点：如一个整体的悬臂墙。在整个高度上，弯矩图既不突变，也无反弯点，变形以弯曲型为主。　　②整体小开口剪力墙：开洞面积大于15%但仍较小的墙。受力特点：弯矩图在连梁处突变，在整个墙胺高度上没有或仅仅在个别楼层才发生反弯点。　　③)双肢或多肢剪力墙：开洞比较大或洞口成列布置的墙。受力特点与整体小开口墙相似。　　④壁式框架：洞口尺寸大，连梁线刚度与墙肢线刚度相近的墙。受力特点：弯矩图在楼层处发生突变，而且在大多数楼层中都出现反弯点。　　2剪力墙设计中的基本概念　　(1)剪力墙高和宽尺寸较大，但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其肢长与厚度的比值，当比

3、值≤3时可按柱设计，当比值在3到5之间时可视为异形柱，按双向受压构件设计。　　(2)剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力;在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求，墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此，应注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。　　(3)剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩，而一般情况下并

4、不验算墙的平面外刚度及承载力。因此应尽量避免平面外搭接，实在避免不了时应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。　　(4)墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取小值：①剪力墙之间的间距;②门窗洞口之间的翼缘宽度;③墙肢总高度的1/10;④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。　　3工程实例设计分析　　3.1工程概况及设计　　某小区26层剪力墙住宅楼，总建筑面积约17143.4m2，建筑层高2.9m，建筑高度76

5、.6m。　　3.2设计数据　　结构设计使用年限：五十年;建筑抗震设防类别：丙类建筑;建筑结构安全等级：二级;地基基础设计等级：乙级;地下工程防水等级：二级;地下防水混凝土设计抗渗等级：P6级结构抗震等级：1)上部高层采用钢筋混凝土剪力墙结构，框架抗震等级为四级，剪力墙抗震等级为四级;2)地下室框架、剪力墙抗震等级均为抗震等级四级。砌体施工质量控制等级：B级;钢筋砼结构裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度对于一类环境类别(如上部结构)不大于0.3㎜、二类环境(如地下室、水池)为0.2㎜。　　3.3结构平面布置　　结构平面布置考虑有利于抵抗水平和竖向荷载，受力明确，传力直接，尽量均匀对称，减少扭转

6、的影响，建筑平面力求简单规则，以减少震害。一般情况下在层数较多(20层以上)的高层建筑中常采用传统的全现浇剪力墙体系。因为如采用短肢剪力墙体系，就使得结构较柔，结构顶点位移和层间位移不一定能满足规范要求，底部剪力系数也偏低，结构趋于不安全。　　3.4结构竖向布置　　结构竖向布置方面，该项目高宽比H/B=5，符合抗震规范剪力墙结构6度设防小于6的要求。在抗震设计中要求结构承载力和刚度宜自下而上逐渐减小，变化均匀、连续，不要突变。该工程平面在竖向上没有大的内收外挑情况，平面从底至顶一致。竖向刚度的变化主要表现在分段改变构件截面尺寸和混凝土强度等级，从施工方便来说，改变次数不宜太多;但从结构受力

7、角度来看改变次数太少，每次变化太大又容易产生刚度的突变。　　4剪力墙结构设计计算原则　　剪力墙结构设计时，应根据规范要求综合考察结构是否合理，比如说剪力墙结构刚度不宜过大，应以规范规定的楼层最小剪力系数为目标，使计算结果接近规范限值(不小于限值)，同时要使楼层层间最大位移与层高之比满足规范限值。其次，考察剪力墙底部加强区的轴压比是否满足(对抗震等级为一、二级的剪力墙)，剪力墙连梁是否超限等。要控制好结构扭转为主的第一自振