浅论高层建筑剪力墙结构设计

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1、浅论高层建筑剪力墙结构设计【摘要】文章从剪力墙设计中的基本出发，提出剪力墙设计应该满足新型高层建筑的各种要求、适应新的建筑观念，特别针对短肢剪力墙与异形柱结构计做分析探讨。【关键词】高层建筑；剪力墙；结构设计；异形柱一、高层建筑剪力墙设计概述（一）剪力墙结构中，墙是一平面构件，它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承担竖向压力；在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外，还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求

2、：墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏，因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。（二）剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小，几何特征像板，受力形态接近于柱，而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱或异形柱设计，当墙肢高厚比大于4小于等于8,且肢厚小于等于300mm,按短肢墙设计，当高厚比大于8,或肢厚大于300mm且高厚比大于4的按一般剪力墙设计。（三）实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙：整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂，当剪力墙墙肢较长时，在力作用下法向应力呈线性分布，破

3、坏形态似偏心受压柱，配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端；为防止剪切破坏，提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率；为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长，以防止截面应力相差过大。联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙，但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多，墙肢单独作用显著，连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。壁式框架：当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢，构件形成两端带有刚域的变截面杆件，在内力作用下许多墙肢将出现反弯点，墙已类似框架的受力特点，因此计算和构造应按近似框架结构考虑。（四）墙的设计计算是考虑水平和竖向

4、作用下进行结构整体分析，求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中，对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值：即①剪力墙之间的间距；②门窗洞口之间的翼缘宽度；③墙肢总高度的1/10；④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。（五）为了保证墙体的稳定性及便于施工，使墙有较好的承载力和地震作用下耗散能力，规范要求一、二级抗震墙时墙的厚度应2160mm,底部加强区宜2200mm,三、四级抗震等级时应2160mm,竖向钢筋应尽量配置于边缘构件。二、短肢剪

5、力墙结构设计短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的4-8倍，且肢厚不大于300mm的剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L"型、“十"字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。（一）短肢结构型式的特点（1）结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾；（2）墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；（3）能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单;（4）连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽；（5）根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中

6、心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。（二）结构设计中应重视的几个方面（1）由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防；（2）短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率；(3)高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢

7、承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢；(4)各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心；(5)高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制轻压区髙度，其梁端负弯矩钢筋

8、可由塑性调幅70%-80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。三、异形柱结构设计异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4,肢厚不小于200mm,肢高不小于500mm,相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙