高层建筑结构剪力墙布置合理性研究

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1、高层建筑结构剪力墙布置合理性研究摘要：改革开放三十多年来，我国混凝土结构的高层建筑呈现迅猛发展的态势，而其中剪力墙是最为主要的结构形式之一。剪力墙布置的合理与否将会直接影响到高层建筑物经济性和安全性，而这其中对于如何确定剪力墙的数量又是最为关键一个问题。本文通过对大量高层建筑工程的对比分析，提出了合理布置剪力墙的原则及方法，以期能为建筑工作者提供借鉴参考。关键词：高层建筑；剪力墙；布置；合理性中图分类号：TU398+.2文献标识码：A文章编号：在现代高层建筑中，剪力墙结构的应用是越来越广泛。然而，在

2、我国现有的各类建筑标准规范（如《高层建筑混凝土结构设计规程》）中，对于剪力墙合理布置问题却没有一个明确的规定，更多的剪力墙具体布置与截面设计通常情况下是由结构工程师根据之前的经验来完成。然而，在没有一个明确的合理布置方法指导的条件下，建筑工程师更多的是出于方便设计、缩短设计周期、结构安全等因素考虑，通常会把结构设计的趋于保守，材料的性能得不到充分的发挥，造成了一定程度上的浪费，当然这种处理既不经济也无法真正做到保证安全。为此，深入开展剪力墙布置的合理性分析具有十分重要的意义。6剪力墙平面外刚度较小，

3、而平面内刚度却很大。因此，要想有效地保证剪力墙的侧向稳定，就需要各层楼盖给剪力墙一个有力的的支撑。剪力墙下部一般会固结在基础顶面，构成一个竖向悬臂构件，通常我们会称其为落地剪力墙。而在一些抗震设防区，水平荷载会由地震作用产生，因此有时剪力墙也会被称为抗震墙。因为纵横墙相连，高层建筑通常会利用电梯、竖向管道井、楼梯等部位设剪力墙，形成个相对较为完整的筒体。而对单个剪力墙构件，通常会有T形、L形、十字形、一字形等。因建筑要求，剪力墙上往往会开设门窗洞，开洞位置尽量做到洞口的上下对齐，布置规则，洞到墙边距

4、离须满足一定规范的要求。6高层建筑结构剪力墙布置的关键有：1、结构水平位移。其结构水平位移须要满足国家《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中的有关规定：剪力墙结构按弹性方法计算的楼层间最大位移与层高之比为1/1000。如果侧移过大会造成填充墙、装修等的开裂甚至是严重的损坏，容易让电梯运行变得困难，同时也会产生一个较大的附加弯矩；2、剪重比，它是地震作用与等效重力荷载的比值。控制剪重比是因为如果建筑物周期比较大，通过震型分解法计算出来的地震效应会偏小，而这种情况对长周期建筑物的设计会产

5、生一个较大的安全隐患。只有水平地震在规定范围内合理检查内力、位移、配筋情况才显得有意义。此外剪力墙布置要做到尽可能的对称、均匀、贯通全高，并且尽量使结构质量中心与刚度中心重合，从而减少扭转对结构抗侧刚度的影响。合理布置剪力墙，是集合了数学优化、结构分析及计算机技术一体的综合性工作，对国家和社会的经济建设与发展意义重大。同时，它的实用性也较强，对于我国能源资源的合理分配、利用，建筑造价的节约势在必行、刻不容缓。“绿色建筑”是在建筑寿命期，尽可能的节约能源，保护环境，让建筑与自然和谐共生。它代表着一种建

6、筑，其对环境无害，有序利用自然，不破坏生态的基本平衡，又称为生态建筑、可持续发展建筑等。合理布置高层建筑剪力墙同样有这方面的意义，建筑结构经过优化，降低混凝土、钢筋等不可再生、高耗能产品和资源的使用。合格的结构师在进行剪力墙布置的设计时需要做到以下三方面：概念设计正确、计算分析深入及构造措施细致。在地震低烈度地区，地震造成的结构变形较小，轴压比也离规定有较大差异，可认为低烈度地区非强风荷载作用下，其水平力也会比较小，一般的剪力墙结构的墙肢布置间距会较小，结构变形和轴压比都起不到绝对的控制作用。建筑功

7、能布局中，剪力墙构造要起控制作用。而在强震地区，地震造成的水平力较大，这时候起到控制作用的就是轴压比和结构变形。6高层建筑剪力墙的合理布置既要能够有效地满足规范中关于结构水平侧移和地震力的要求，又要尽可能的做到成本节约、布置合理。表1合理布置剪力墙步骤及控制点计算步骤步骤目标建模或计算条件控制条件及处理1.建模几何及荷载模型整体建模1.符合原结构传力体系。2.符合原结构边界条件。3.符合采用程序的假定条件。2.计算一（一次或多次）整体参数的正确确定1.地震方向角θ0=0；2.单向地震作用；3.不考虑

8、偶然偏心；4.不强制全楼刚性楼板；5.按总刚分析；6.短肢剪力墙时定义为短肢墙结构。1.震型组合数→有效质量参与系数>0.9吗？→否，则增加震型数，直到满足为止。2.最大地震作用方向角θ0-θm>15°吗?→是，输入0=θm；否，输入θ0=0。3.结构自震周期，输入值与计算值相差>10%时，按计算值改输入值。4.短肢墙承担的抗倾覆力矩比例50%吗？→是，规范不允许，修改设计。3.计算二（一次或多次）判定整个结构的合理性1.地震方向角θ0=0；θm；2.单（双）向地震作