高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计问题探讨.pdf

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1、2012年3月■村目奠．商规划与设计．__L目同层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计问题探讨陈景星(福建省建筑设计研究院)摘要：本文针对目前应用广泛的剪力墙结构体系．对照规范对剪力墙的具体要求，结合工程实际，给出高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计中常见问题的解决办法。关键词：剪力墙；连梁；边缘构件：位移；周期；刚度l剪力墙设计的基本要求剪力墙结构中．剪力墙的布置宜沿主轴双向布置，剪力墙墙肢截面宣简单、规则。在设计时，剪力墙的布置应遵循“八字方针”，既“对称、均匀、周边、连续”，应尽量避免出现剪力墙竖向不连续。剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置．形成明确的墙肢和连梁。较长的剪

2、力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段．墙段间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面长度之比不应小于2，墙肢截面长度不宜大于8m。2剪力墙设计中几个重要问题2．1连梁设计要求剪力墙开洞形成的跨高比小于5的梁．称为连梁。因为连粱跨高比较小，竖向荷载下的弯矩所占的比例较小，它主要承受风荷载和水平地震作用。在水平荷载作用下，墙肢发生弯曲变形，使连梁端部产生转角，从而使连粱产生内力，同时连梁端部的内力又反过来减小与之相连的墙肢的内力和变形，对墙肢起到一定的约束作用，改善墙肢的受力状态。因此连粱对于剪力墙结构尤其重要，它在起到连接墙肢作用的同时，还对所连接的墙肢

3、起到一定的约束作用。在剪力墙结构中，设计时应遵循强墙弱连粱、强剪弱弯的原则，即连梁要先于墙肢屈服，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。对剪力墙结构，连梁是主要的耗能构件，其延性大小对整体结构的安全至关重要。因此设计中，要尽可能地提高连梁的延性，保证连梁的延性系数。通过加强连梁的构造措施，可以有效提高连梁的延性，如控制连梁的纵向受力钢筋的锚固长度；控制连梁箍筋的最小直径和最大间距；保证连粱两侧水平钢筋的设置等均可提高连梁的延性。设计中即使按有关规范取用最小刚度折减系数，还是会经常出现连梁抗剪能力不满足规范要求，这主要是部分连梁跨高比较小，刚度较大，造成连梁剪力过大，致使连梁抗剪能

4、力不满足规范对连梁剪压比限值的要求。针对以上情况，设计中通常是采取减少连粱刚度或增大连粱宽度来解决，减少连梁刚度可以通过减少连粱高度或加大连梁跨度(既加大剪力墙洞口尺寸)来实现，增大连梁宽度一般可以通过加大剪力墙的厚度或采用双连梁来实现，也可以通过提高混凝土强度等级来解决。通常采用双连梁是较经济且有效的措施。实际工程设计应根据每个工程的具体情况采用最适合该工程的措施。双连梁的做法如图I所示，计算时连梁的宽度按2b(b为连梁宽度)输入，实际配筋时将连粱的计算钢筋(包括纵向钢筋和箍筋)除以2后配置在b×h(b为连梁高度)内，上下两根粱钢筋相同。bf三拿I空藏式泡沫隅断}·

5、+2．2边缘构件构造设计图1双连粱大样口《高层建筑混凝土结构技术规程》将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部要求设置约束边缘构件，一、二级抗震设计的剪力墙的其他部位以及三、四级抗震设计和非抗震设计的剪力墙墙肢端部均要求设置构造边缘构件。所谓约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙(包括转角墙)。由于箍筋的约束，可改善边缘构件混凝土的受压性能，从而提高剪力墙的极限承载力和耗能能力。约束边缘构件分为阴影区和非阴影区，其范围为L。其值与结构的抗震等级、节点形式及墙肢高度有关，如图2及表I所示。■，。h+■爿汽霹

6、(o)(b)khNb瑚毂瞄(I)暗柱：(b)有■墙；(c)有蜡柱：(d)转角■．圈2剪力墙的约束边缘掏件寰l约束边缘构件范围为L及其配箍特征值x项目一级(9度)一级(7、8度)二级^0．20o．20‘0．20L(暗柱)O．25hwO．加hwn20hwL(翼墙或端柱)O．2dhw0．15hw剪力墙是结构中重要的承重构件，其边缘构件又是剪力墙最主要的受力部位，因此结构设计人员应该高度重视边缘构件的设计。2．3剪力墙轴压比的控制高层建筑随着高度的增高，剪力墙底部的轴压比也随之加大．偏心受压剪力墙轴力较大时，压区高度增大，与钢筋混凝土柱相同，这时剪力墙的延性下降，因此设计中应

7、当重视对剪力墙轴压比的控制。这里所说的剪力墙轴压比，是指剪力墙在重力代表值作用下(不考虑地震作用组合)的轴压比，通常称之为名义轴压比。截面受压区高度不仅与轴压比有关，还与截面形状有关，在相同的轴压比作用下，带翼缘的剪力墙受压区高度较小，延性相对较好，矩形截面最为不利，在设计中对矩形截面剪力墙墙肢(或墙段)应从严控制其轴压比。剪力墙在重力代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表2的限值。裹2剪力墙轴压比限位’’轴压比一级(9度)一缎(7,8度)二级N，(cA)0．400．500．60当剪力墙的轴压比超过规范限值时，可以通过加大剪力墙厚度或者加大剪力墙培肢长度