浅析剪力墙结构设计的合理性

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1、浅析剪力墙结构设计的合理性摘要：剪力墙结构作为高层建筑的的一种常见结构形式，在结构设计工作中具有一定代表性。本文结合工程实例对剪力墙结构设计的的特点及合理进行介绍，阐述了高层建筑剪力墙结构设计应重视结构选型及平面、立面布置规则性的观点。关键词：剪力墙结构、合理性、经济性、中图分类号：TU2文献标识码：A民用建筑中大多数高层建筑特别是高层住宅建筑均采用剪力墙结构体系。主要由于剪力墙结构体系能够同时满足这两方面的要求：一方面，剪力墙可根据房间分隔墙灵活布置，房间内无柱角外露出墙面；另一方面，剪力墙结构的抗侧刚度、强度都

2、比较高，并具有一定延性，结构传力路径直接明确、整体性好。1剪力墙的基本力学性能剪力墙是截面高度大而厚度相对很小的片状构件，具有平面内承载能力大、刚度大等优点，但也有剪切变形相对较大、平面外较弱、易发生脆性破坏的缺点。单片剪力墙的破坏形式可归纳为弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏等几种形态，其中弯曲破坏延性相对较好，而剪切破坏则属于脆性破坏，应当避免。7影响剪力墙破坏形态的主要因素是剪跨比，它与构件高宽比有一定的对应关系。当≥2时，剪力墙一般发生弯曲破坏；当1≤≤2时，剪力墙容易发生出现剪切斜裂缝的破坏，若采取必要措施并按

3、强剪弱弯设计，有可能实现具有一定延性的弯剪破坏；当≤1时，剪力墙一般都将发生剪切破坏，这是一种脆性破坏，应当避免。因此，宜将剪力墙墙肢设计成延性较好的以弯曲变形为主的墙肢。2剪力墙结构布置的合理性判断剪力墙结构布置是否合理，可以通过以下几项主要计算指标进行综合判断：2.1位移比《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）规定：在考虑偶然偏心影响的规定水平地震作用力下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5；B级高度高层建筑不宜大于该楼

4、层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4。若位移比不满足规范要求，则说明结构平面不规则，刚度布置不均匀，导致结构产生较大的扭转效应。这就需要调整结构平面布置，减小结构刚心与形心的偏心距。比如：可以加强位移最大处墙、柱等构件的刚度；如果结构抗侧刚度有富余，也可以削弱位移最小处的刚度。72.2周期比为使结构具有足够的抗扭刚度，应限制对结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比。因为当两者接近时，由于振动耦联的影响，结构的扭转效应将明显增大。《高规》规定：对于A级高度高层建筑，周期比不应大于0.9；对

5、于B级高度高层建筑，周期比不应大于0.85。当不满足规范限值时，应调整抗侧力结构的布置。总的调整原则是加强外围墙、柱、梁的刚度，适当减小结构中部侧向刚度。2.3层间位移角层间位移角指楼层层间最大位移与层高之比（）。限制层间位移角的目的主要有两点：一是保证主体结构基本处于弹性受力状态；二是保证填充墙、各种管线等非结构构件完好，避免出现明显损坏。《高规》规定：对剪力墙结构，层间位移角不宜大于1/1000。注意是考虑扭转影响的楼层竖向构件最大水平位移差，高层建筑在水平作用下几乎都会产生扭转，的最大值一般出现在结构单元的端

6、部或角部。因此，当某方向层间位移角不满足要求时，与其仅增加该方向的抗侧刚度，不如从调整结构的抗扭刚度入手，通过加强角部竖向构件刚度来降低层间位移角。2.4层间刚度比7层间刚度比是控制结构竖向不规则性和判断薄（软）弱层的重要指标。《高规》规定：对剪力墙结构，楼层与相邻上层的侧向刚度比（）不宜小于0.9；当本层层高大于相邻上层层高的1.5倍时，该比值不宜小于1.1；对结构底部嵌固层，该比值不宜小于1.5。2.5层间受剪承载力比楼层抗侧力结构的承载能力突变容易形成薄弱层，因此需要对抗侧力结构的层间受剪承载力比做必要限制。

7、《高规》规定：A级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80%，不应小于其相邻上一层受剪承载力的65%；B级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不应小于其相邻上一层受剪承载力的75%。震害分析表明，大震作用下，一般结构都会存在塑性变形集中的薄弱层，而这种薄弱层仅按承载力计算往往难以发现，这是因为结构构件的强度是按小震计算的，且各截面实际配筋与计算配筋也不一致，造成各部位在大震下的效应增加比例也各不相同，从而使某些楼层率先屈服进入弹塑性状态，形成薄弱层并可能造成结构的倒塌

8、。因此，在采用反应谱法对薄弱层位置进行初步判别之后，一般需要采用弹塑性分析方法对薄弱层位置予以补充分析验证，并对薄弱层采取相应措施。72.6剪重比由于地震影响系数在长周期段下降较快，对于基本周期大于3.5s的结构，由此计算所得的水平地震作用下的结构效应可能过小。而对于长周期结构，地震地面运动速度和位移可能对结构的破坏具有更大影响，但是规范所采用的振型分解反应