剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用

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1、剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用摘要：在高层建筑不断发展的需求下，如何在设计层面满足高层建筑的样式创新、功能需求以及结构安全性，追求新的结构形式和更加合理的模型将是未来的目标和方向。本文具体介绍了剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用。　　　　近来，随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，普通框架结构和框架—剪力墙的露柱构件对建筑空问的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间使用和立面美观的要求。纯剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理墙面平整，所以高层建筑结构中便越来越多地采用剪力墙结构，

2、剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，传基础荷载更均匀、合理。这样的结构形式能使建筑取得较好的经济效果和建筑功能效果。　　1、楼层最小剪力系数(剪重比)的调整原则。在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过加%的前提下尽可能少布置剪力墙，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值(不小于限值)。这样能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入，同时降低工程造价。　　2、剪力墙连梁超限的调整原则。剪

3、力墙连梁的跨高比不宜小于，跨高比小于的连梁很容易出现剪力和弯矩超过规范限值。《高规》规定跨高比不小于5的连梁宜按框架梁进行设计。即跨高比不小于5的连梁刚度不应折减。而跨高比在5—6之间时，若连梁刚度不折减则也容易出现剪力或弯矩超限。本人认为该条文在实际工程设计中若能充分利用，则对节省工程造价也有非常明显的影响，即将跨高比不大于5的连梁(刚度需折减)和减小剪力墙墙肢长度使连梁跨高比变为大于6的框架梁(刚度不折减)，而后者的钢筋及混凝土用量均小于前者，能节省工程投资。‘　　3、楼层层间最大位移与层高之比(位移)的调整原则。指规范规定多遇地震作用标准值产生的楼层最大

4、的弹性层间位移在计算时，除以弯曲变形为主的高层建筑外，可不扣除结构整体弯曲变形，应计入扭转变形。对于一般的高层建筑，重点是楼层间的剪切变形及扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少来决定的，但竖向构件足够多(剪重比偏大)而布置不合理，则会造成扭转变形过大，同样不能满足层问位移的要求。因此，对于高层建筑应尽可能使扭转变形最小，而不能仅根据层间位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。　　1、剪力墙合理定位　　剪力墙最好沿主轴方向或其他方向进行双向布置;对于抗震设计的剪力墙结构应特别避免仅单向有墙的结构布置形式。1)对一般的矩形、L形、T形等平面则沿着两条轴线的方向

5、进行布置。2)对于部分j角形平面、Y形平面则可以沿其三个轴线方向布置。3)对正多边形，圆形及弧形平面可沿径向及环向布置。总之剪力墙的平面布置应本着尽可能均匀、对称的原则，尽量使墙面结构的刚度中心和质量中心完全重合，从而减少扭矩。而内外剪力墙应尽量拉通、对直。剪力墙肢截面宜简单、规则。剪力墙的抗侧力刚度不宜过大。为充分发挥剪力墙的抗侧力刚度和承载能力，增大剪力墙可利用空间，剪力墙的间距不宜太密，使结构具有适宜的侧向刚度。判断结构侧向刚度与剪力墙数量的适应程度，可以选用经验公式T=(—)n，其中n为结构层数。公式计算出来的T1值与搭模计算的周期T2相比较.TI>T

6、2则表示剪力墙偏多，可适当减少剪力墙数或开些适合的大洞来减小墙的刚度，反之则需要增加剪力墙数量。　　2、剪力墙厚度确定　　《高层建筑混凝土结构技术规程》中对剪力墙的截面尺寸具体规定如文献f“：按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度.底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16，且不应小于200mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的l，20，且不应小于160ram;按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的1/25，且不应小于180ram。”对于笔者前次

7、设计的康定住宅楼，位于9度区，属一级抗震剪力墙，故1、2层底部加强部位剪力墙厚度采用250mm，3～12层剪力墙厚度采用200mm。　　3、剪力墙中大墙肢处理　　剪力墙的结构必须具备延展性，对于呈细高状的剪力墙(高宽比大于2)很容易被设计成弯曲破坏的延性剪力墙，这样一来可以避免受到脆性的剪切破坏。在墙长度较长的情况下，为满足每墙段的高宽比均大于2，可以通过开洞的方式分割长墙为小而均匀的独立墙段。除此以外，在墙段长度较小时其受弯产生的裂缝宽度较小，可以充分发挥墙体配筋的支撑作用。而对于剪力墙结构中，存在较少的长度大于8m的大墙肢，在理论计算中楼层的剪力大部分由这

8、些大墙肢来承受。在发生地震特别是超烈度