高层剪力墙结构设计中常见若干问题探析

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1、高层剪力墙结构设计中常见若干问题探析　　摘要：高层建筑逐渐成为现代建筑的发展趋势，而剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省，能有效地减少侧移，且具有较好的抗震性能。剪力墙结构相对于框架结构而言室内无柱及梁的棱角露出，节省了空间，使用功能好，即实用又美观，受到了开发商和业主的广泛欢迎。关键词：平面布置；底部加强部位；嵌固端；边缘构件；连梁中图分类号：TB482.2文献标识码：A文章编号：引言：剪力墙结构是由以剪力墙及因剪力墙开洞形成连梁组成的结构，起变形特点为弯曲型变形。由于纵向、横向剪力墙在其自身平面内的刚度都很大，在水平荷载的作用下，侧移较小，因此这种抗震及抗风性能都较强的结

2、构体系是高层建筑中常用的结构形式，适宜于建造层数较多的高层建筑。结构设计人员应该在剪力墙设计中把握要点，使结构安全、经济。1.结构平面布置7剪力墙结构平面布置形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。不应采用严重不规则的平面布置，剪力墙分布应均匀，应避免单向布置剪力墙，并宜使两个方向刚度接近，尽量保证刚心与质心重合或接近以减小扭转效应，偏心最大时一般不应超过15%。高层建筑平面宜选用风作用效应较小的平面形状。对于普通纯剪力墙结构的住宅，当底部无商铺无裙房时，剪力墙平面布置比较好调整，能基本满足平面规则性的要求，其刚心与质心的偏心率可以控制在5%以内，当左右基本对称时X方向

3、的偏心率可以调整到0或接近0。如果电梯间偏置导致偏心率较大时，可增加建筑周边墙肢长度或连梁高度以及必要时在电梯间剪力墙开洞来调整偏心率，但调整应同时满足周期比和位移比的要求。[2]根据《高规》7.1.1条，剪力墙结构的侧向刚度不宜过大，一般可通过控制剪力墙数量和位移来保证，建议楼层层间最大位移与层高之比控制在1/1100～1/1500之间，标准层剪力墙截面总面积与层建筑面积之比控制在4.5%至～7%之间。2.底部加强部位及嵌固端位置在抗震设计中，为保证剪力墙底部出现塑性铰后具有足够大的延性，应对可能出现塑性铰的部位加强抗震措施，包括提高其抗剪切破坏能力，设置约束边缘构件等，该加

4、强部位称为“底部加强部位”。7根据《高规》7.1.4条规定，底部加强部位的高度应该从地下室顶板算起，一般剪力墙结构其底部加强部位高度取底部两层和墙体总高度的1/10二者的较大值，若计算崁固端不是地下室顶板而是位于地下一层地板或以下时，底部加强部位宜延伸到计算崁固端。底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上2层的高度及墙体总高度的1／10二者的较大值。而在实际工程中，如果地下室顶板不能满足作为结构嵌固端的要求时（满足结构嵌固端的要求详见《高规》3.5.2条），那么嵌固端就需要往下延伸了，在地震作用下的屈服部位将发生在崁固层。7笔者以实际工程为

5、例，位于深圳市宝安区的观澜安居商品房项目，总建筑面积47.7万平方米，总共14栋住宅塔楼及一个幼儿园，住宅均为33层，接近100米，结构形式为剪力墙结构。项目分为A区与B区，A区为2层地下室，上部为8栋塔楼，B区只有一层地下室，上部为6栋塔楼及幼儿园。B区的地下室顶板能满足作为上部塔楼的嵌固端要求，所以B区塔楼的计算嵌固端为地下室顶板，崁固层为地面首层，底部加强部位也仅取地上二层和墙体总高度的1/10的较大值，地下一层按加强部位设计；而A区，因为建筑物四周地形的特点，周边约束条件较差，部分地下室顶板外露在地面且局部顶板不连续，地下室顶板不满足作为结构嵌固端的要求，因此，只能把嵌

6、固端往下延伸，地下一层能满足作为嵌固端的要求，故将地下二层顶板作为结构计算嵌固端，崁固层为地下一层，此时，底部加强部位的高度应该从此处往上算，取墙体总高度的1/10与地下一层加首层高度的较大值，但不大于15m。3.剪力墙边缘构件剪力墙墙肢的延性与受压区混凝土的变形能力，与箍筋的约束有很大的关系，为了避免墙肢在竖向荷载与弯矩的作用下被压碎破坏，要求在剪力墙墙肢的两端设置边缘构件；同时剪力墙的截面形状对墙的延性影响很大，一字剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差。通过研究分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性。因此在矩形墙两端设置约束边缘构件不仅能较显著地提高墙体的延性，

7、还能防止剪力墙发生水平剪切滑动，提高抗剪能力。剪力墙约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙，其混凝土用箍筋约束，有较大的变形能力，约束边缘构件沿墙肢方向的长度和箍筋配箍特征值应符合《高层建筑混凝土结构技术规程》和《建筑抗震设计规范》的要求。当剪力墙肢轴压比很小时，剪力墙在水平力作用下也能具备比较大的塑性变形能力，可以不设置约束边缘构件，故高规7.2.14条规定了可以不设约束边缘构件的剪力墙的最大轴压比。但墙肢轴压比小于高规7.2.14条规定值时也应按高规7.2.16条设置构造边缘构件。