建筑住宅楼剪力墙结构设计计算研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 建筑住宅楼剪力墙结构设计计算研 究 【摘 要】本文基于高层建筑及 结构的现状出发，着力于剪力墙结构设 计计算研究，从短肢剪力墙的内涵于方 法剖析，短肢剪力墙设计及抗震加强及 受力分析，以期推进住宅楼剪力墙结构 设计计算的科学规范，促进建筑质量的 不断提升。 中国论文网 /8/view-12932606.htm 【关键词】短肢剪力墙；设计； 受力分析 随着我国的改革开放，人民的生 活水平的日益提高，在我国的一些大、 中城市都大量的兴建住宅楼，在城市用 地的日趋紧张及住户对在房屋的使用功 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 能、面积和房间组合等提出越来越高的 要求，高层住宅楼越来越多，而且平面 布置也趋于复杂。在多数住宅楼中，把 楼梯、电梯及竖向管道井置于中部，形 成一个竖向交通核心，各住宅单元围绕 该中心布置的平面布置方法，经过长时 期的使用，证明了这种格式的高层住宅 楼各单元的通风采光良好、平面紧凑、 结构外露面少，而且较为经济，已普遍 被推广。 高屋建筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2002） 中提出“ 近年兴起的短 肢剪墙结构有利于住宅建筑布置，又可 进一步减轻结构自重。 ”肯定了短肢剪力 墙在高层住宅中的优点和特点。基于此， 本文重点从剪力墙结构设计计算进行探 索。 1 高层建筑现状及结构 在我国，旧规范规定 8 层以上的 建筑都被称为高层建筑，而目前，接近 20 层的称为中高层，30 层左右接近 100m 称为高层建筑，而 50 层左右 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 200m 以上称为超高层。在新高层建 筑混凝土结构技术规程 （JGJ3-2002） 里规定：10 层及 10 层以上或高度超过 28m 的钢筋混凝土结构称为高层建筑结 构。当建筑高度超过 100m 时，称为超 高层建筑。 我国的房屋 6 层及 6 层以上就需 要设置电梯，对 10 层以上的房屋就有 提出特殊的防火要求的防火规范，因此 我国的民用建筑设计通则 （GB503522005） 、 高层民用建筑设 计防火规范 （GB50045-95）将 10 层及 10 层以上的住宅建筑和高度超过 24m 的公共建筑和综合性建筑划称为高层建 筑。 高层建筑中短肢剪力墙是通过加 开结构洞及加大门窗洞口的宽度，墙体 由几个短的独立的钢筋混凝土墙段，通 过连梁拉结，以达到减少剪力墙肢长， 增长建筑物自振周期和降低地震作用的 目地。短肢剪力墙属剪力墙的一种，通 过采用 T 形、L 形、十字形等的墙肢。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 这些墙肢主要分布于房间分隔墙的交点 处，并视抗侧力的需要和分隔墙相交的 形式而布置适当数量的各种形式的短肢 墙，并在各墙肢处布置连梁，把这些短 肢墙连结成一个整体，而未利用部分的 剪力墙中的间隔墙，则用轻质砌体填充。 2 剪力墙结构设计 （1）短肢剪力墙的内涵 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与 厚度之比为 58 的剪力墙。但高层 建筑混凝土结构技术规程第 7.1.2 条 规定高层建筑结构不应采用全部短肢剪 力墙的剪力墙结构，短肢剪力墙较多时， 应布置筒体（或一般剪力墙） ，形成短 肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同 抵抗水平力的剪力墙结构。 （2）短肢剪力墙的方法剖析 高层建筑混凝土结构技术规程 第 7.1.3 条规定了 B 级高度高层建筑和 9 度抗震设计的 A 级高度高层建筑，不 应采用第 7.1.2 条规定的具有较多短肢 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 剪力墙的剪力墙结构。 短肢剪力墙结构的必要条件为抗 震设计时，短肢墙承受的第一振型底部 地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾 覆力矩的 50%。 短肢剪力墙结构的下限，当短肢 墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底 部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾 覆力矩的 15% 40%，则可以按普通 剪力墙结构设计。下限规范没有规定， 用户可以灵活掌握。B 级高度高层建筑 和 9 度抗震设计的 A 级高度高层建筑， 即使置筒体，也不能采用。最大适用高 度比高规表 4.2.2-1 中剪力墙结构的规 定值适当降低，且 7 度和 8 度抗震设计 时分别不应大于 100m 和 60m。在剪力 墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成 短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结 构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是 全剪力墙结构，应有足够的长肢剪力墙。 如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力 墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后， 才能在软件“ 总信息” 参数的结构体系中， 定义结构为“ 短肢剪力墙结构 ”。 （3）短肢剪力墙设计 短肢墙设计，短肢剪力墙为 58（不限） 。当有大于两肢的短肢墙或 异形柱时，尽管各肢的长宽比符合要求， 也宜按墙输入设计。 短肢墙设计主要参数有轴压比 （按剪力墙） 、刚度（墙输入、采用壳 元或薄壁杆元） 、配筋（按剪力墙） 、构 造（按高规的短肢墙构造） 。 弱短肢剪力墙（截面高厚之比小 于 5 的墙肢）规定了不宜采用墙肢截面 高度与厚度之比小于为 5 的剪力墙；当 其小于 5 时，其在重力荷载代表值作用 下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等 级为一级（9 度） 、一级（7、8 度） 、二 级、三级时分别不宜大于 0.3、0.4、0.5 和 0.6。 短墙（截面高度之比不大于 3 的 墙肢）规定剪力墙的截面高度与厚度之 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 比不大于 3 时，应按柱的要求进行设计， 底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小 于 1.2%，其它部位不应小于 1.0%，箍 筋应沿全高加密。 （4）短肢剪力墙设计抗震加强 分析 抗震设计时，短肢剪力墙的抗震 等级应比规定的剪力墙的抗震等级提高 一级采用。 各层短肢剪力墙在重力荷载代表 值作用下产生的轴力设计值的轴压比， 抗震等级为一、二、三时分别不宜大于 0.5、0.6 和 0.7；对于无翼缘或端柱的一 字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降 低 0.1。除底部加强部位应按高规 7.2.10 条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪 力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级 应分别乘以增大系数 1.4 和 1.2。 短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋 的配筋率，底部加强部位不宜小于 1.2%， 其它部位不宜小于 1.0%。短肢剪力墙 截面厚度不应小于 200mm。 7 度和 8 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。 一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之 单侧相交的楼面梁。 高规 7.2.1 条文规 定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结 构的混凝土强度等级不应低于 C25。 （5）短肢剪力墙受力分析 短肢剪力墙结构是指墙肢的长度 为厚度的 5-8 倍剪力墙结构，常用的有 “T”字型、 “L”型、 “十” 字型、 “Z”字型、折 线型、 “一”字型。该结构型式的主要特 点有： 1）结合建筑平面，利用间隔墙 位置来布置竖向构件，基本上不与建筑 使用功能发生矛盾； 2）墙的数量可多可少，肢长可 长可短，主要视抗侧力的需要而定，还 可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中 心的位置； 3）能灵活布置，可选择的方案 较多，楼盖方案简单； 4）连接各墙的梁，随墙肢位置 而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽； -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 5）根据建筑平面的抗侧刚度的 需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗 侧力构件，较易满足刚度和强度要求。 总之，对短肢剪力墙结构的设计 计算，因其是剪力墙大_口而成，所 以基本上与普通剪力墙结构分析相同， 可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法 或空间杆-墙组元分析方法，前者如建 研