高层建筑剪力墙结构设计浅析.doc

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1、高层建筑剪力墙结构设计浅析【摘要】：作者根据多年建筑设计的经验，介绍了现在高层建筑剪力墙的结构设计，并对剪力墙结构计算原则以及剪力墙结构的墙体配筋进行了探讨。【关键词】：高层建筑，结构计算，剪力墙结构设计，计算原则中图分类号：［TU208.3］文献标识码：A文章编号：1.高层建筑的概念设计《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）规定：高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢朗力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。抗震设计时，筒体和一般剪力墙所承担的第一振型底部地震倾覆力矩不能小

2、于结构总底部地震倾覆力矩的50%。一般认为，短肢剪力墙承担的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩的30%〜50%时属短肢剪力墙结构。短肢剪力墙结构抗震性能比较差，经济指标也不好，所以在实际工程中尤其是地震区尽可能避免采用。设计中应使结构竖向和水平向具有合理的刚度及承载力，尽量将剪力墙的墙肢截面高度（至少要保证一肢）做成大于8倍墙厚才能符合一般的剪力墙。剪力墙尽可能设计成“L”形，有利于剪力墙结构的稳定性，同时能够形成较好的侧向刚度。在满足规范的每项指标的情况下，更能减轻结构的自重，减小结构构件，有利于降低工程造价。根据工程经验，对于“L”形、“

3、T”形剪力墙，当一个方向的墙符合一般墙的要求时，另一个方向的墙肢也不能过短，较短的墙肢常常会出现较大的配筋，一般应控制在lm左右，使墙端暗柱配筋接近构造配筋为宜。2.剪力墙结构计算的基本假定剪力墙结构体系是由一系列纵向和横向剪力墙及楼盖所组成的空间结构。剪力墙承受竖向和水平向荷载作用。在竖向荷载作用下，各片剪力墙受力分析都较简单，但在水平荷载作用下则比较复杂，为简化计算，做以下基本假定：（1）楼盖的平面内抗弯刚度视为“无限大。所以在水平荷载作用下,只产生刚体运动，并将水平荷载分配给每片煎力墙，而不发生水平方向的弯曲与变形；而在平面外，因为刚度很小，可忽略不

4、计。按此假定，当结构不发生扭转时，每片剪力墙在水平荷载作用下侧向位移相等。这样，整个建筑上所承受的水平荷载就可以按每片剪力墙的等效抗弯刚度的大小，按比例来进行分配，然后再进行内力及位移计算。（2）有效抗弯刚度应按煎力墙中的顶点侧移相等，考虑弯曲变形和剪切变形后，折算为竖向悬臂受弯构件的抗弯刚度。对于沿竖向刚度较均匀的结构，每片剪力墙都能按以下三种情况之一计算其等效刚度，均布荷载、倒三角形的荷载、顶点集中荷载。3.剪力墙结构设计计算原则剪力墙结构设计时，应按照规范要求综合来考察结构是否合理，下面是对结构设计中须重点关注的儿种技术指标的调整原则的浅析，若有不对

5、之处，请广大同行指正。3.1楼层最小剪力系数（剪重比）的调整原则在满足短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾覆力矩不超过30%的前提下尽可能少布置剪力墙，以大开间剪力墙布置方案为目标，使结构具有适宜的侧向刚度，使楼层最小剪力系数接近规范限值（不小于限值）。这样能够减轻结构自重，有效减小地震作用的输入，同时降低工程造价。3.2楼层层间最大位移与层高之比（位移）的调整原则规范规定按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移时，以楼层竖向构件最大的水平位移差计算，不扣除结构整体弯曲变形。由此可见，对于一般的高层建筑，重点

6、是楼层间的剪切变形和扭转变形。剪切变形的控制是以竖向构件的多少决定的，竖向构件足够多（剪重比偏大）但如果布置也不合理，就会造成扭转变形过大，同样也就无法满足层间位移的要求。因此，对于高层建筑应尽量使扭转变形最小，而不能仅根据层间位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度。3.3结构扭转为主的第一自振周期根据《高规》第3.4.5条规定，结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑不应大于0.90。限定周期比是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构不至于出现过大的扭转效应。在实际工程设计中，应把结构竖向构件尽量沿建筑周边布置

7、，降低结构中间构件的刚度，这样就可以提高结构的侧向刚度，同时还能较大幅度的提高结构的整体刚度。3.4剪力墙连梁超限的调整原则剪力墙连梁的跨高比不宜小于2.5,跨高比小于2.5的连梁很容易出现剪力和弯矩超过规范限值。《高规》规定跨高比不小于5的连梁宜按框架梁进行设计。即跨高比不小于5的连梁刚度不应折减。而跨高比在5〜6之间时，若连梁刚度不折减则也易出现剪力或弯矩超限。作者认为该条文在实际工程设计中若能充分利用，将对节省工程造价有着非常明显的影响，如跨高比不大于5的连梁（刚度需折减），通过减小剪力墙墙肢长度或减小梁高，使连梁跨高比变为大于6的框架梁（刚度不折减

8、），这样，后者的钢筋及混凝土用量将会均小于前者，这对于节省工程投资