高层建筑剪力墙结构优化设计研究探析

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1、高层建筑剪力墙结构优化设计研究探析　　摘要:剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理墙面平整，所以高层建筑结构中便越来越多地采用剪力墙结构。本文探讨了高层建筑剪力墙结构优化设计。关键词:高层；建筑；剪力墙；结构；设计中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：在建筑结构设计中，剪力墙结构的刚度相对很大，且用钢量相对少，结构的整体性能较为稳定。因此，被采用的范围很广，剪力墙是一种用来抵抗侧向力的比较好的单元，它可以是完全由剪力墙来抵抗侧力的一种剪力墙结构，也可以是和框架共同组成的框架-剪力墙的结构。剪力墙具有比较大的刚度，在结构中通常承受大部分

2、的水平力，成为一种比较有效的抗侧力的结构，在地震区的高层建筑中设置剪力墙或者核心筒可以很好的改善建筑的抗震性能。一、高层建筑剪力墙的特点以及分类剪力墙根据是不是开洞以及开洞的大小可以分为以下几个类型。1、实体墙7所谓实体墙就是指没有开洞或者开洞的面积小于整个墙体面积的15%。其受力的特点是就像一个悬臂墙。它的弯矩图既没有突变，也没有反弯点，整个墙体的变形是以弯曲型为主。2、整体的小开口剪力墙这主要是指开孔的面积虽然大于整个墙体面积的15%，但是仍然属于小面积开孔的墙体，其受力的特点就是弯矩图在连接梁的地方发生突变，在高度上没有反弯点，或者是仅仅在个别的楼层才有

3、反弯点。3、双脂肢或者多肢剪力墙所谓的双肢或者多肢剪力墙主要是说开洞比较大的或者洞口成列布置的墙体。它的受力特点是和整体的小开口的剪力墙相类似的。4、壁式框架壁式框架是指洞口的尺寸相对比较大，而连接梁线的刚度和墙肢线的刚度比较接近的墙体。其受力特点是弯矩图在楼层的地方放生突变，而且在大多数的楼层中都会出现反弯点。二、剪力墙结构设计的基本原则1、要严格遵守肢长和厚度的比值，进行构件设计。由于剪力墙的高度和宽度尺寸都有着很大的不同，因此，要据几何特征和受力形态来计算肢长和厚度的比值，据结果实施按柱设计或者是按双向受压构件设计。72、既要满足刚度要求又要具有很强的变

4、形性能和延性。剪力墙结构中，墙体会承受多方面的力度，既有水平剪力和弯矩，还承担竖向压力；在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，因此，设计时候一般都是设计为延性弯曲型。既可以增加抗震性能，又可以防治脆性剪切造成破坏。3、剪力墙在设计时候要尽量避免平面外搭接，实在避免不了时应按规范采取相应措施，以保证剪力墙平面外安全。4、墙的设计计算是考虑水平和竖向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。三、高层建筑剪力墙结构优化设计1、剪力墙的具体结构的设置7多高层的那些建筑是要有很好

5、的空间的工作能力的，剪力墙的布置是需要双向的，从而组成空间的结构，尤其是抗震的防御区，更要免除单向的剪力墙布置的结构，最好是保证两个方向的刚度接近，剪力墙平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物中心尽量接近。以减小扭转效应。必要时通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。剪力墙抗侧刚度大，结构自振周期短，所受水平地震作用较大，对结构不利，可充分利用剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大的能力，尽量减薄纵横墙体的厚度，或采用“主次结构”加大墙体的间距，减少墙体数量，以降低结构的抗侧移刚度，减轻结构重量，减少墙体的水平地震剪力和弯矩。剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而

6、平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时，会造成墙肢平面外弯矩。当梁高大于2倍墙厚时，梁端弯矩可能会影响平面外的安全，所以要使用适当的办法，以确保安全，如果楼面的截面小，可以把结构设计成铰接或半刚接，这样可以适当的减少墙肢平面外变矩。2、剪力墙结构的厚度按抗震规范6.4.1条要求剪力墙底部加强部位墙厚一、二级抗震等级时不宜5~4.2m时，则墙厚需要320~350mm，显然不合理。故像这样的特殊情况的高层建筑应该通过采用概念设计分析，控制墙肢轴压比，进行墙体截面条件、强度和稳定性验算并在构造上适当加强暗柱或配筋，确保整体的连结从而减小墙的厚度

7、。3、底部加强部位的设计在剪力墙设计时，一般高层剪力墙结构，底部加强部位的高度可取嵌固部位以上墙肢总高度的1/8和底部两层高度二者的较大值;底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度可取框支层加上框支层以上2层的高度及墙肢总高度的1/8二者的较大值。当将地下室顶板视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响到地下1层，此时地下71层的抗震等级不能降低，加强部位的范围应向下延伸到地下1层，并应按规范要求在地下1层设置约束边缘构件。4、连梁的设计布置连梁的跨高以及截面的尺寸会受到各种条件的影响和限制，因此，在剪力墙的连梁设计中，会因

8、为设计的不合理，容易出现连梁承载力或者