探究高层剪力墙的结构设计

探究高层剪力墙的结构设计摘要：随着我国建筑行业的飞速进步，高层建筑设计也越来越被人们所重视，文章主要对高层建筑中剪力墙结构设计进行详细探析。关键词：高层建筑结构特点剪力墙结构设计中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：1、高层建筑的结构受力特点11轴向变形高层建筑的中竖向荷载一般都比较大，会在柱中引起很大的轴向变形从而也就影响连续梁弯矩，同时还会影响预制构件的下料长度。因此必须考虑轴向变形计算值，对下料长度作相应调整。12水平荷载高度范围的高层建筑，立体竖向的荷载基本都是固定好不能变的，还包括风荷载和地震作用的水平荷载的数值，也会随结构动力特性的区别所产生较大范围的变化。13侧移的控制结构的侧移是高层建筑结构设计的主要。随着现代楼房高度的增加，水平荷载下结构的侧移变形也会随着建筑高度的升高与迅速增大。基于这一原因，水平荷载作用下的侧移一定要严格控制在一定范围内。14结构延性高层建筑比矮层的楼房结构要更柔和，因为遇到地震等剧烈震动时所出现的形变就会更大。为了保证建筑在塑性变形的阶段中仍能具备强变形能力，一定要在结构设计上采用相应措施以确保结构的延性。2、剪力墙结构的特点剪力墙是一种好的抵抗水平荷载的墙。剪力墙因为可以有效抵抗水平荷载，所以在总体的墙面结构上就有以下特点：抗侧刚度大，侧移小；室内墙面较为平整：结构自重大，吸收地震的能量大；一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比很大，在水平荷载的作用下，通常抗剪刚度起控制作用，故其耗能较差。所以它常常应用在层数较多(20层以上)的高层建筑中，当剪力墙洞口较小时，剪力墙整体性能比较好，剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。另外，使用剪力墙结构，会给室内较框架结构简洁，没有露梁与露柱的现象，外形也美观，便于室内布置。但也存在着缺点，比如剪力墙结构的抗侧刚度大，就会引起比较大的地震反应，使得上部结构和基础费用增加；由于混凝土墙体较多，使得建筑物重量增加，这也同样引起较大地震反应，进而造成浪费；剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥；剪力墙结构中墙体多为构造配筋，配筋率均较低，使得结构延性较差。3、剪力墙结构的设计要点剪力墙作为竖向构件中所形成结构抗侧力刚度的最主要构件，它在建筑中所承担着整个结构的竖向荷载与绝大部分水平荷载。剪力墙建筑结构的设计一定要注意以下几个方面：31剪力墙布置剪力墙的布置一定要均匀合理，这样就能让整个建筑物的质心与刚心趋于重合，且X、Y两向的刚重比接近。在结构的布置时要尽量避免仅单向有墙的结构布置形式，以使其具有较好的空间工作性能，并且使两个受力方向的抗侧刚度接近，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的25倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙。32剪力墙厚度确定剪力墙墙肢截面比较适宜简单、规则，剪力墙的竖向刚度应均匀，其门窗洞口最好成列布置、上下对齐，形成明确的连梁和墙肢。避免使墙肢的刚度相差悬殊洞口设置，在抗震结构设计时，一、二、三级的抗震等级剪力墙底部要加强部位最好不要使用错洞墙，二、三级抗震等级的剪力墙均不可以采用叠合错洞墙。高层建筑混凝土结构技术规程中对剪力墙的截面尺寸具体规定如下：“按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的116，且不应小于200rnm，其他部位不应小于层高或剪力墙的120，且不应小于160mm；按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部要加强部位不可以小于层高或剪力墙元支的长度120，且不应小于160mm，其他部位不应小于层高或剪力墙的125，且不应小于180mm。”33设置边缘构件对于那些剪力墙，暗柱的配筋必须要满足规范要求最小的配筋率，还要加强区07，一般的部位为05。对于那些短肢的剪力墙，也要控制在配筋率的加强区12一般部位为1O；对小墙肢其受力性能也比较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区12，一般部位10；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋。4、工程实例41工程概况某工程，总建筑面积为12570m2，采用短肢剪力墙结构，为12层住宅楼，层高3m，顶层为复式住宅，屋顶为四坡屋面。42剪力墙结构设计因为整个楼层的建筑平面相当复杂，采用在和轴间设置双墙防震缝，在O和轴间设置悬挑构件抗震缝的处理方法，将平面分成相对独立的4个部分，各部分的长宽比LlB1max=2994=3096。H2132=41941702=24643结构设计的主要参数场地类型为II类建筑场地，剪力墙抗震等级为二级。水平地震作用按X，Y两个方向计算。同时考虑扭转耦联，周期折减系数085，计算取9个振型，结构阻尼比OO5，竖向力按模拟施工加载方式计算，恒活荷载分开计算。修正后的基本风压为035，地面的粗糙度为B类，结构体型的系数为14。连梁刚度折减系数为07，地震力分项系数为13，风荷载分项系数为14，恒荷载分项系数为12，活荷载分项系数为14。本工程基础采用钢筋混凝土墙下条基(有肋梁)，剪力墙厚度内外墙均为200mm，连梁截面bh为200(370570)rain，楼板厚度100130mm，混凝土强度等级为C35C25。地基采用天然地基，以层黏土层作为持力层，Es=15MPa，fak=300kPa。44剪力墙的布置按照抗震设计要求，结合窗间墙、楼梯间及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”，形、形或“十”字形墙段，沿结构平面各主轴方向均匀、对称布置，做到刚心和质心重合，减少结构扭转。各墙肢肢长不宜相差太大，截面高厚比可以控制在58之间，避免出现高厚比小于3的小墙肢，使各墙肢刚度接近，保证在水平地震力作用下，各墙肢受力均匀，避免个别长墙因内力太大而出现超筋。另外在轴，轴间形成4个较为完整的弱筒，以增强整个结构的抗侧力性。在竖向，要求墙肢上下对齐、连续。在同一轴线上的各墙肢通过连系梁连接，可增加对墙肢的约束，提高结构的抗震性能。为了保证连梁具有较好的刚度和延性，取其跨高比为4lm8较为合适。45墙肢截面