浅谈高层建筑剪力墙结构设计分析.pdf

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1、城市建筑I结构·抗震IURBANISMANDARCHITECTURESTRUCTURE‘ASEISMATIC浅谈高层建筑剪力墙结构设计分析■王帅【摘要】随着我国经济的蓬勃发展以及科技的不断创新，越来越多的高楼大厦拔地而起，高层建筑对于我们来说已不再陌生。剪力墙结构由于其整体性强、抗侧刚度大、侧向变形小和用钢量较省等优点，在现代高层建筑中得到了广泛应用。本文主要从剪力墙的结构布置、受力特点和设计原则等问题进行了分析，以优化剪力墙的结构设计。【关键词】剪力墙布置原则受力特点设计原则城市的兴起离不开建筑，而建筑又是创造美好生活的手段，所以随着社会的快速发展，人们

2、对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越多，普通的框架结构和框剪结构中露出梁、柱的情况，已不能满足现今人们的生活需求，由此剪力墙结构被更多地运用在高层建筑中。现对高层剪力墙结构的布置原则、受力特点、设计原则等问题进行探讨，提出一些意见和建议。一、剪力墙结构的布置原则(1)剪力墙结构的竖向和水平布置应具有合理的刚度，为了提高建筑物的抗震能力，剪力墙宜进行双向布置，以此来加强房屋在两个主轴方向上的抗侧刚度，同时应尽量避免单向布置。(2)剪力墙的洞口宣进行规则化处理，即剪力墙上的门窗洞口宜上、下层对齐，规则地成列布置，自下到上宜连续，若剪力培上下不连续，很可

3、能造成结构沿高度的刚度突变和应力集中现象。(3)剪力墙结构宜将墙肢设计成延性，即弯曲变形为主的墙肢，也就是剪跨比大于等于2的墙肢。根据结构需要，当剪力墙的设置相对较长时，宜将剪其分成相对均匀的若干墙段，各墙段的高度和墙段的长度之比不宜小于3，同时各墙段之间宜采取弱连梁的方式连接，以此来避免和减少剪力墙的剪切破坏。(4)规范中规定抗震设计时，高层建筑结构不应采用全部由短肢剪力墙组成的剪力墙结构，B级高度高层建筑及抗震设防烈度为9度的A级高层建筑，应尽量避免短肢剪力墙结构。设计时若因结构的需要，不可避免地在建筑中布置了较多的短肢剪力墙，此时的结构应满足以下要求

4、：①PKPM模型文本文件“框架柱倾覆弯矩及0．2VO调整系数”中，规定水平力短肢墙地震倾覆力矩百分比不宜大于50％。②房屋适用的最大高度应适当低于规范规定的剪力墙结构的最大适用高度。(5)结构设计时要控制剪力墙平面外的弯矩，可沿楼面梁的轴线方向设置剪力墙、扶壁柱或者在墙内设置暗柱等方式，以此来减少梁端部弯矩对墙体的不利影响。结构平面布置时，不宜将楼面的主梁直接支撑在连梁上。因为连梁本身剪切变形较大，容易出现裂缝，计算模型也不宜通过，所以应尽量避免。二、剪力墙类型及受力特点实际生活中常在剪力墙上开取门窗洞口，以此来满足建筑的使用要求，然而洞口大小、形状和位置

5、影响着剪力墙的受力特点和变形状态，现就以下几种情况进行分析：。a口a口o口a口a口D口o口D口广1+一■t—卜}—●+■段++■雎斗■肢+-三、剪力墙结构设计原则(1)剪力墙结构设计时，应根据相关规范合理布置，例如剪力墙结构刚度不宜过大，应以规范规定的水平位移限值和舒适度要求为标准，分析计算结果中的周期比、位移比、层间位移角等结构整体计算指标是否满足规范要求。如在采用刚性楼板假定下计算的位移比，最大位移与层平均位移的比值(Ratio一(X)，Ratio一(Y))；最大层间位移与平均层间位移的比值(Ratio-Dx。Ratio-Dy)；层间最大位移与层高之比

6、(层间位移角)，即Max—Dx／h，Max—Dy／h；同时还要注意周期比，若不满足可增加结构周边刚度降低结构中部的刚度等方法适当调整。1．整体剪力墙当剪力培上不开设洞口或开的洞口非常小，其洞口面积小于的总剪力墙面积的15％时，可以忽略洞口对墙的影响。此时，剪力墙可被看作整体的悬臂杆件，变形曲线以弯曲型为主，用材料力学中悬臂梁的内力和变形基本公式进行计算。2．整体小开口剪力墙当剪力墙上的门窗洞口布置比较规律时，虽然其洞口的面积超过墙总面积的15％，但是仍属于开洞很小的剪力墙。大量工程试验证实。在水平荷载作用下，开口很小的剪力墙其力学特性仍然接近于整体剪力墙的

7、受力性能。在沿墙肢方向上，大部分楼层中的墙肢上没有出现反弯点，变形曲线仍以弯曲变形为主。3．联肢剪力墙剪力墙的洞口开的比较大而多，此时截面的整体性已被破坏，这种类型可简化为墙肢与连梁联结组成的结构体系，连梁对墙肢起到一定的约束作用，整个截面的法向应力不再是直线。剪力墙墙肢的线刚度明显比连梁的线刚度大得多，大多数的反弯点都出现在连梁中部，故需根据具体情况采用相应方法进行分析计算。图l剪力墙的墙段、墙肢示意图和长墙肢留结构洞(2)抗震结构体系在分析和计算中要有明确的计算示意图和合理的地震传递途径，并对结构设置多道抗震防线。(3)现如今根据人们的生活需要，很多建

8、筑为了追求美观和新颖，往往会出现建筑形式及其组成构件不规则的布局，