高层住宅短肢剪力墙结构设计体会

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1、高层住宅短肢剪力墙结构设计体△Zi阳科(中国铝业集团长沙有色冶金设计研究院，湖南长沙410000)摘要：本文结合工程实例全面论述了高层住宅建筑短肢剪力墙结构体系的设计参数和设计指标进行了分析和比较．选出较合理的布置及计算模式。关键词：高层住宅；短肢剪力墙；结构计算振型数；抗震设计；轴压比中图分类号：TU973文献标识码iB文章编号：1672—4011(2010)03—0042一030前言高层住宅平面和空间的分隔需满足刚度要求。容柏生院士为此提出了一种新型结构体系一短肢剪力墙结构。作为剪力墙结构体系的分支，短肢

2、剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而在高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。结合某高层短肢剪力墙住宅说明在短肢剪力墙设计中一些系数和参数的选取。1工程概况本工程地上为两栋17层高层短肢剪力墙结构，地下一层为大底盘人防车库，建筑总高度49．690m，层高2．87m。底层短肢墙厚为270mm，2层以上短肢墙厚为200ram；地下1层墙柱混凝土采用C40，l层一11层墙柱混凝土采C35，11层以上墙柱混凝土采用C30。填充墙采用蒸压加气混凝土。2剪力墙的布置短肢

3、剪力墙结构一般可以根据建筑平面和房间分隔形式来布置墙体，尽量选用纵横刚度较一致且稳定和刚度较好的墙肢形式，如“T”型、“L”型等。当确需选用“一”字形短肢剪力墙时，由于“一”字形短肢剪力墙的延性及平面外稳定性均十分不利，故平面外不宣布置与之单侧相交的楼面梁。未布置剪力墙的部分，除门窗洞口外，采用轻质填充墙，填充墙与剪力墙采用拉筋连接。短肢剪力墙墙肢间距不宜过大，在房间中部隔墙的交点上，要布置一定数量的短肢墙，既利于梁的支撑，使梁的传力比较明确，避免出现多级次梁，又可以分散荷载，避免墙肢轴压比超限。3结构设计3

4、．1设计原则高层结构设计最重要的是控制结构不发生扭转，即结构扭转为主的第一自振周期T。与平动为主的第一自振周期Tt之比，不应大于0．9，见《高层建筑混凝土结构技术规程》(JcJ3—2002)(以下简称《高规》)第4．3．5条。《高规》第7．1．2条2中规定：抗震设计时，简体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％。目的是限制短肢剪力墙的数量，避免结构太剐或太柔，要满足承载力和正常使用的要求，使结构的周期、层间位移、剪重比在规定范围内。剪力墙的抗震设计应符合强墙弱梁、强剪

5、弱弯的原则。连梁屈服先于墙肢，使塑性变形和耗能分散于连梁中，避免因墙肢过早屈服使塑性变形集中在某一层而形成软弱层或薄弱层。侧向力作用下变形曲线为弯剪型和弯曲型的剪力墙，一般会在墙肢底部一定高度内屈服形成塑性铰，通过剪力墙底部加强，提高抗剪承载力，实现墙肢强剪弱弯，避免墙肢剪切破坏，同时连梁通过剪力增大系数调整剪力设计值，实现强剪弱弯。3．2计算参数的选取3．2．1抗震等级《高规》7．1．2条3中规定：抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比剪力墙的抗震等级提高一级采用，见表l。表1高层建筑结构抗震等级烈度结构类型

6、6度7度8度9度高度／m≤80>80≤60剪力墙一般剪力墙四三短肢剪力墙注：①接近或等于高度分界时．应结合房屋不规则程度厦场地、地基条件适当确定抗震等级；⑦短肢剪力墙的最失适用高度应比一般剪力墙结构的规定值适当降低．且7度扣8度抗震设计时分刺不应大于100m和60m。3．2．2周期折减系数目的是为了充分考虑框架结构和框剪结构的填充墙刚度对计算周期的影响，剪力墙结构可取0．9一1．0(《高规》3．3．17条)。可适当减小周期折减系数，以加大地震力，增加结构的安全储备。周期折减系数不改变结构的自振特性，只改变地震

7、影响系数。周期折减系数的取值，与结构中非承重墙体的材料性质、多寡、构造方式有关，应由设计人员根据实际情况确定，本工程周期折减系数取0．7。3．2．3连梁刚度折减系数在承载能力极限状态和正常适用极限状态设计中，高层建筑结构构件均采用弹性刚度参与整体分析，但抗震设计的剪力墙结构中的连梁刚度相对墙体较小，而承受的弯矩和剪力很大，配筋设计困难。因此，可考虑在不影响其承受竖向荷载能力的前提下，允许其适当开裂(降低刚度)而把内力转移到墙体上。通常，设防烈度高时可多折减一些(8、9度时可取0．5)，设防烈度低时可少折减一些

8、(6、7度时可取O．7)，但一般不宜小于0．5，以保证连梁承受竖向荷载的能力。当连梁刚度折减系数取值小于0．5时，与之相连的剪力墙肢设计应加强，连梁本身必须满足非抗震设计的承载能力和正常使用极限状态的设计要求。但是在短肢剪力墙结构中，跨高比不小于5的梁也占较大比例，类似普通框架梁的受力性能，重力作用效应比水平风荷载或水平地震作用效用更为明显，此时应慎重考虑粱刚度折减问题，折减幅度不宜过大，以控制正常