剪力墙结构优化设计探讨

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1、剪力墙结构优化设计探讨付利红：(1.深圳市宝恒(集团)股份有限公司，广东深圳518101)摘要:为了进一步发挥高层剪力墙结构的优点，又克服其存在的缺点，根据建筑物的高度不同.提出了几种改进的现浇剪力墙结构形式.结合现有设计规范和工程经验.说明了这些结构形式的可行性.关键词:剪力墙结构；结构形式；优化设计中图分类号:TU973+.16文献标识码:A文章编号:1000-5730(2002)03-0043-031剪力墙结构优缺点剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省.在高层住宅、旅馆等居住性建筑中，居室和客房均为小间.分隔墙较多.采用现浇剪力墙结构.可以将承重墙与隔墙合二为一，相对来说

2、比较经济.另外，采用现浇剪力墙结构，室内较框架结构简洁，没有露梁及露柱现象，外形美观，便于室内布置.但是，也有一些缺点.a.剪力墙结构抗侧刚度大，引起较大地震反应.使得上部结构和基础费用增加.1).由于砼墙体较多，使得建筑物重量增加，这也同样引起较大地震反应，造成浪费.c.剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥.d.剪力墙结构中墙体多为构造配筋，配筋率较低,使得结构延性较差.建筑物刚度的大小，历来争议较多.但对于钢筋砼结构，通过历次震害表明，刚度较大的结构一般震害较轻.但是，结构刚度不能无限制增大，因为一般情况下，建筑物刚度越大，工程费用越高.这里有

3、一个“度”的问题，对高层建筑，控制这个“度”主要有两个因素，一个是控制结构的水平位移，首先应使结构水平位移满足JGJ3291《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》(下文简称《高规》)中有关结构水平位移的限值/u,•另一个是控制地震力，因为在地震力计算值偏小的情况下，有时也会出现结构顶点位移满足要求、构件为构造配筋的“安全”假象.所以，只有底部剪力在合理范围内，检查位移、内力及配筋情况才有意义，剪力墙结构的底部剪力系数6/=底部剪力/结构自重，并控制在表1所列范围内较合适.表1剪力墙结构合适的底部剪力系数a场地烈度789I0.015〜0.020.03〜0.050.08〜0.10I

4、I0.03〜0.040.05〜0.070.10〜0.15III0.G4〜0.060.07〜0.1()()•13〜()•18IV0.06〜0.080.12〜0.150.18〜0.25在高层剪力墙结构设计中，既要发挥它具有足够的抗侧能力等优点.又要改进其工程费用较高的缺点，成为这一个关键问题.为此.根据建筑物的高度不同.提出如下几种改进的现浇剪力墙结构形式，并通过控制结构水平位移和底部剪力系数这两个因素来满足设计要求.1合理剪力墙结构方案a.层数较少（如20层以下）的高层住宅，可采用短肢剪力墙结构体系.20层以下的高层住宅采用传统的现浇剪力墙结构，各墙肢轴压比计算值往往较小，墙体配筋

5、为构造配筋，墙体承载能力没有充分发挥,工程费用偏高.这时.可采用一种改进的短肢剪力墙结构，其具体做法是.•利用位于建筑平面中部抗侧刚度很大的楼梯间或电梯间做为一个抵抗水平力的抗剪核心筒，这个核心筒由多片剪力墙组成，用以抵抗大部分由风荷载和地震作用引起的水平力.一般情况下，这部分剪力墙不做成短肢剪力墙，当某片剪力墙的长度超过8m时，中间开一个结构洞，使其成为双肢剪力墙.除核心区外的其它各片剪力墙.视其所处位置不同，将其分割成若干个“L”型、“T”型或“一”字型短肢剪力墙.这些短肢收稿日期；2002207215.作者简介.•付利红＜1968-）,女.工程师.•深圳，深圳市宝恒f集团｝

6、股份有限公司（518101）._剪力墙的墙肢长度一般为4〜（Mv为剪力墙厚度），但尽量避免出现长度小于3.5的小墙肢.当出现时,应加强小墙肢配筋.建筑平面上这部分短肢剪力墙主要承担结构的竖向荷载，各墙肢由连梁连接，协同工作，使整个结构形成一个良好的抗震体系.短肢剪力墙体系是由传统的全剪力墙体系通过开设一定数量的结构洞形成的,若其它专业不需要这些洞口，可用砖或加气块砌实.从受力性能上分析，一般仍属大开口剪力墙，仍能保持较好的抗震性能.由于这些短肢剪力墙断面较小,线刚度偏低，因此，对某些有较大断面的连梁需要采取一些措施，加大短肢墙与连梁的线刚度比，以满足“强柱弱梁”的抗震设计原则.同

7、时.也增大了连梁的跨高比，避免连梁发生剪切破坏,可采取以下两种措施.•窗台墙改用砖砌，使得连梁刚度降低，•在连梁中间设一道水平贯穿缝，将连梁一分为二.在7度区,20层以下的高层住宅采用短肢剪力墙结构，结构顶点位移、周期及底部剪力一般均可控制在合理范围内.采用短肢剪力墙结构，由于合理地将一部分钢筋砼墙置换成砖墙或其它砌体,使得结构自重减轻，并降低了偏大的结构刚度，结构地震反应减小,工程费用降低，还增加了结构的延性，使得结构的抗震性能提高.此外，墙体的保温性能也有所改善.工程费用的降