芻議高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

1、<p>　　芻議高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施</p><p>　　摘要：剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑中最常用的結(jié)構(gòu)方式，主要承擔(dān)縱向荷載和水平荷載。由于剪力墻縱向、橫向的剛度都非常大,能有效地抗擊水平荷載。一般的水平荷載很難時期發(fā)生側(cè)移，所以在高層建筑中應(yīng)用最為廣泛。作為設(shè)計師，應(yīng)不斷研究高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，能有效地解決設(shè)計中的重點難點問題，設(shè)計出最優(yōu)秀的作品。 </p><p>

2、　　關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化措施 </p><p>　　中圖分類號：TU398+.2 文獻標(biāo)識碼：A文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻及梁、板所組成的空間結(jié)構(gòu)，承受豎向荷載和水平荷載，是高層建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式。由于縱向、橫向剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛

3、度都很大，在水平荷載的作用下，側(cè)移較小，因此這種結(jié)構(gòu)抗震及抗風(fēng)性能都較強，適宜于建造層數(shù)較多的高層建筑。結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)該在剪力墻設(shè)計中把握要點，使結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟。 </p><p>　　1.進行合理的結(jié)構(gòu)布置，提高高層建筑剪力墻的抗震性 </p><p>　　1.1合理進行平面布置 </p><p>　　一是高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)平面形狀應(yīng)該盡量保障其規(guī)則、簡單、對稱,具

4、有分布均勻的承載力和剛度，一些不規(guī)則的平面形狀則不宜采用,以便最大限度地減少扭轉(zhuǎn)對其的影響；二是必須考慮到風(fēng)壓對其的影響，確保其對于縱向荷載和水平荷載具有較強的抗擊力。三是剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較好的空間工作性能，因此剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻應(yīng)雙向布置，以便形成空間結(jié)構(gòu)?？拐鹪O(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免單向布置剪力墻，并宜使剪力墻結(jié)構(gòu)兩個方向的抗側(cè)剛度相接近。剪力墻墻肢的截面宜簡單、規(guī)則。 </p><p>　　1.2合理進行

5、豎向布置原則 </p><p>　　一是豎向布置應(yīng)確保墻體造型規(guī)則、均勻,盡可能地避免有較大的內(nèi)收和外挑,以免使抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的承載力和側(cè)向剛度發(fā)生突變；但允許沿高度改變剪力墻的厚度和混凝土的強度等級，或減少部分剪力墻墻肢，使結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度沿高度逐漸減小。二是為了底部大空間需要的剪力墻結(jié)構(gòu),底層或底層若干層剪力墻若不落地,可能會產(chǎn)生剛度突變,這時，應(yīng)盡可能地使其它落地剪力墻、筒體或柱的截面尺寸增加一些,并對相應(yīng)樓層混凝

6、土等級進行適當(dāng)?shù)靥岣?，以減少剛度的變化。 </p><p>　　2.剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點 </p><p>　　2.1 剪力墻布置 </p><p>　　剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且 x、y 兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置時應(yīng)盡量避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式，以使其具有較好的空間工作性能，并且使兩個受力方向的抗側(cè)剛度接近，若無法避免，則

7、剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的2.5倍時，應(yīng)計算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件兩個方向均應(yīng)布置成長墻。 </p><p>　　2.2 剪力墻厚度確定 </p><p>　　剪力墻墻肢截面比較適宜簡單、規(guī)則，剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，其門窗洞口最好成列布置、上下對齊，形成明確的連梁和墻肢。避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置，在抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一、二、三級

8、抗震等級剪力墻的底部加強部位最好不要采用錯洞墻，二、三級抗震等級的剪力墻均不宜采用疊合錯洞墻。《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中對剪力墻的截面尺寸做了詳細具體的規(guī)定。 </p><p>　　2.3 剪力墻配筋 </p><p>　　對于剪力墻結(jié)構(gòu)來說，剪力墻是面廣量大的，合理的控制剪力墻配筋對于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟性具有十分重要的作用。一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計算

9、及規(guī)范建議的最小配筋率即可。一般剪力墻豎向和水平分布筋的配筋率，一、二、三級抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.25%，四級抗震設(shè)計和非抗震設(shè)計時均不應(yīng)小于0.20%；鋼筋間距不應(yīng)大于300mm；分布鋼筋直徑均不應(yīng)小于8mm。另外新抗規(guī)中規(guī)定，豎向鋼筋直徑不應(yīng)小于10mm。房屋頂層剪力墻以及長矩形平面房屋的樓梯和電梯間剪力墻、端開間的縱向剪力墻、端山墻的水平和豎向分布鋼筋的最小配筋率不應(yīng)小于0.25%，鋼筋間距不應(yīng)大于200mm。加強區(qū)φ10@20

10、0，非加強區(qū)φ8@200 雙層雙向即可。雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當(dāng)別論。 </p><p>　　2.4 設(shè)置邊緣構(gòu)件 </p><p>　　對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強區(qū) 0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，控制配筋率加強區(qū)1.2%，一般部位1.0%；對于小墻肢其受力性能較差，應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī)控制其軸壓比

11、，宜按框架柱進行截面設(shè)計，并應(yīng)控制其縱向鋼筋配筋率加強區(qū)1.2%，一般部位1.0%；而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計中往往就按長肢墻進行暗柱配筋。 </p><p>　　優(yōu)化高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的措施 </p><p>　　3.1注重轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計 </p><p>　　高層建筑功能和形式日益多樣化，當(dāng)多功能綜合大樓要求一棟建筑物的上部伸部)和下部使用功

12、能不同時，結(jié)構(gòu)布置也要相應(yīng)改變，要設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件銜接上下結(jié)構(gòu)，傳遞內(nèi)力，設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件的樓層稱為轉(zhuǎn)換層。因此，對于高位轉(zhuǎn)換的底部大空間剪力墻結(jié)構(gòu)這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)慎重設(shè)計。由于高位轉(zhuǎn)換時剛度和質(zhì)量較大的轉(zhuǎn)換層升高，調(diào)整轉(zhuǎn)換層本身及其上、下的剛度比使之接近是必要的，轉(zhuǎn)換層本身的剛度和質(zhì)量不宜大，最終可通過水平力作用下精確的空間分析檢查轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角是否基本均勻。宜盡量選用剛度和重量較小的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)形式，計算時應(yīng)多取參與組合的振型數(shù)。

13、通過計算仔細分析可能存在的薄弱部位，研究具體的內(nèi)力分配特點，通過調(diào)整內(nèi)力和構(gòu)件配筋設(shè)計改善薄弱部位的性能。 </p><p>　　3.2優(yōu)化連梁設(shè)計 </p><p>　　根據(jù)《高規(guī)》在連梁設(shè)計方面的規(guī)定，對于連梁非抗震及抗震設(shè)計時高跨比大于2．5及小于2．5兩種情況．在截面受剪承載力及配筋方面有不同規(guī)定。為此應(yīng)將連梁進行塑性調(diào)幅，以降低剪力設(shè)計值。塑性調(diào)幅可采用兩種方法：(1)在內(nèi)力計算

14、前將連梁剛度進行折減；(2)在內(nèi)力計算之后，將連梁彎矩和剪力組合值乘以折減系數(shù)。無論采用何種方法．連梁調(diào)整后的彎矩、剪力設(shè)計值不應(yīng)低于使用狀況的值，也不宜低于比設(shè)防烈度低一度的地震組合所得的彎矩設(shè)計值，以避免在正常使用條件下或較小的地震作用下連梁出現(xiàn)裂縫。同時要注重連梁的固結(jié)處理。 </p><p>　　3.3加強部位的設(shè)計 </p><p>　　在剪力墻設(shè)計時，一般高層剪力墻結(jié)構(gòu)，底部加

15、強部位的高度可取嵌固部位以上墻肢總高度的1／10和底部兩層高度二者的較大值；底部帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)，其剪力墻底部加強部位的高度可取框支層加上框支層以上2層的高度及墻肢總高度的1／10二者的較大值。當(dāng)將地下室頂板視作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位將發(fā)生在地上樓層，同時將影響到地下1層，此時地下1層的抗震等級不能降低，加強部位的范圍應(yīng)向下延伸到地下1層，并根據(jù)不同的抗震等級設(shè)置構(gòu)造邊緣構(gòu)件或約束邊緣構(gòu)件。 </p>&l

16、t;p>　　4.剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設(shè)計 </p><p>　　振動臺模擬地震試驗結(jié)果表明建筑平面外邊緣及角點處的墻肢、底部外圍的小墻肢、連梁等是剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)．建筑平面外邊緣及角點處的墻肢會首先開裂；在地震作用下，高層剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載．破壞嚴(yán)重，尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴(yán)重；在剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對

17、減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。因此，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施。例如，剪力墻在平面上分布要求均勻，使其鋼度中心和建筑物質(zhì)中心盡量接近，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點處的墻肢厚度(宜取250mm，對低部外圍的小墻肢根據(jù)需要可取用300ram)，加強墻肢端部的暗柱配筋，嚴(yán)格控制墻肢截面的軸壓比，以提高墻肢的承載力延性，高層結(jié)構(gòu)中連梁是一個耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會使結(jié)構(gòu)的延性降低，對

18、抗震不利，設(shè)計時應(yīng)注意對連梁進行“強剪弱彎”的驗算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞；剪力墻宜在兩個方向均有梁與之拉結(jié)，連梁)宜布置在各肢的平面內(nèi)，避免采用“一”字形墻肢；剪力墻底部加強部位的配筋應(yīng)符合規(guī)范要求等。 </p><p><b>　　5.結(jié)束語 </b></p><p>　　綜上所述，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計直接關(guān)系著高層建筑的抗震性、穩(wěn)定性，作為設(shè)計人員應(yīng)予

19、以高度重視，不斷探究高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，更新設(shè)計理念，創(chuàng)新設(shè)計方法，提高設(shè)計質(zhì)量，以提高高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]韓桂發(fā).淺析高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計與體會[J].價值工程,2010. </p><p>　　[2]陳崇岡.高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要點[J].中國高新技