闡述高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　闡述高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要: 高層住宅建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案能提高結(jié)構(gòu)的性能、增大使用空間、降低成本的造價(jià)、縮短工程施工工期，符合當(dāng)前節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展觀。本文就剪力墻設(shè)計(jì)中概念重要性、剪力墻結(jié)構(gòu)的效能、墻體設(shè)置原則及剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行闡述。 </p><p>　　關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻；設(shè)計(jì)優(yōu)化 </p>

2、;<p>　　中圖分類號：TU318文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　0前言 </b></p><p>　　近年來, 我國城市高層建筑的不斷發(fā)展, 不同設(shè)計(jì)類型的大樓拔地而起, 高層建筑的崛起是我國城市化發(fā)展的標(biāo)志。建筑高度的不斷增加,使得建筑類型和功能設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜, 結(jié)構(gòu)體系越來越多樣化,在這些高層住宅中剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用起來。因此

3、,如何優(yōu)化剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從而使建筑更加安全,合理和經(jīng)濟(jì)成為當(dāng)前建筑行業(yè)備受關(guān)注的問題。但是,目前的高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多是根據(jù)已經(jīng)確定好的平面和豎向布置,先設(shè)定好構(gòu)件尺寸,再通過計(jì)算,在計(jì)算過程中僅對個(gè)別超限構(gòu)件進(jìn)行調(diào)整,便最終形成設(shè)計(jì)結(jié)果。至于整體結(jié)構(gòu)方案是否完善,構(gòu)件尺寸是否合理,則沒有詳細(xì)考慮，很多時(shí)候會產(chǎn)生不必要的浪費(fèi)，甚至?xí)泻艽蟮陌踩[患。 </p><p>　　1 關(guān)于高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的概述

4、</p><p>　　1.1 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)定意義 </p><p>　　高層規(guī)定一般十層及十層以上或房屋高度超過28m的住宅建筑以及房屋高度大于24m的其它民用建筑稱為高層建筑,由于高層建筑的投入比較大, 施工期也比較長,所以要格外注意建筑的質(zhì)量和安全問題,確保建筑可以正確使用。高層建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)注重概念設(shè)計(jì),重視結(jié)構(gòu)的選型和平面,立面布置的規(guī)則性,加強(qiáng)構(gòu)造措施,擇優(yōu)選用抗震和抗風(fēng)性能較好且

5、經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)體系,比如框架結(jié)構(gòu),框架剪力墻結(jié)構(gòu), 剪力墻結(jié)構(gòu),筒體結(jié)構(gòu)等等。而近年來, 剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅中運(yùn)用的越來越廣泛。 </p><p>　　1.2剪力墻的概念和結(jié)構(gòu)效能 </p><p>　　當(dāng)房屋層數(shù)更多或高寬比更大時(shí), 骨架式框架結(jié)構(gòu)的梁, 柱截面將增大到不經(jīng)濟(jì)甚至不合理的地步。因?yàn)榭蚣芙Y(jié)構(gòu)在水平荷載作用下表現(xiàn)出“抗側(cè)力剛度小,水平位移大”的柔性特點(diǎn),框架對水平荷載的動力

6、反應(yīng)特別敏感,故風(fēng)荷載或地震作用成為高層房屋設(shè)計(jì)中的決定因素。因此, 當(dāng)房屋向更高層發(fā)展時(shí), 解決問題的正規(guī)途徑，應(yīng)該是對高層建筑從提高抗側(cè)力剛度方面著手，而提高抗測力剛度有效措施，就是在房屋中設(shè)置一些剪力墻。 </p><p>　　層數(shù)很多的框架，意味著房屋的高寬比很大。這時(shí)，水平荷載對框架的威脅很嚴(yán)重不僅使到框架的彎矩會加大，而且柱子負(fù)擔(dān)的軸向力和剪力也很大，尤其是底層柱子的軸向力和剪力更是大和驚人。從力的平

7、衡關(guān)系看，因?yàn)榉课莺芨撸胶奢d產(chǎn)生的傾覆力也將很大，柱子要抵抗這各傾覆力也就很吃力，柱子已很有限的截面尺寸去承擔(dān)那么大的軸向力和剪力就顯得不容易，見圖1。 </p><p>　　剪力墻，即為剛度較大的，一般是鋼筋混凝土的墻片。此墻片在水平力作用下的工作猶如懸臂的深梁。由于深梁的抗彎慣性矩大，其抗側(cè)剛度比框架柱大大提高，抗剪強(qiáng)度也大的多。這種墻可為整個(gè)房屋提供很大的抗剪強(qiáng)度和剛度，所以一般稱這種墻片為“抗剪墻”。

8、 </p><p>　　(a)計(jì)算簡圖 (b)豎向荷載內(nèi)力下的作用圖 </p><p>　　(c)左向水平荷載作用下的內(nèi)力圖 </p><p>　　圖1 框架在水平荷載作用下的內(nèi)力圖 </p><p>　　2 高層住宅剪力墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析 </p><p>　　(1)高層建筑中自重等一些豎向負(fù)荷很多,足以使柱產(chǎn)生很大的軸

9、向變形, 這樣就會對連續(xù)梁彎矩產(chǎn)生很大的影響。同時(shí)也會對構(gòu)件的側(cè) 移的剪力有所影響,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不安全。 </p><p>　　(2)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)是結(jié)構(gòu)延性。高層建筑結(jié)構(gòu)在地 震時(shí)變形比低層建筑變形更大。為了防止高層建筑的倒塌, 要具有比較強(qiáng)的變形能力, 要保持結(jié)構(gòu)的足夠延性。 </p><p>　　(3)高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素是側(cè)移。水平荷載的側(cè)移變形是隨著建筑

10、高度的不斷增加而增大的, 所以側(cè)移應(yīng)該控制在有規(guī)范規(guī)定的限度內(nèi)。 </p><p>　?。?）高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定性因素是水平荷載。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)是由豎向負(fù)載產(chǎn)生的彎矩和軸力的大小, 只和建筑高度一次方成正比; 而水平荷載產(chǎn)生的傾覆力矩和豎構(gòu)件里產(chǎn)生的軸力,和建筑高度兩次方成正比; 還有一般建筑的豎向荷載都是定值,而地震作用和風(fēng)荷載等一些水平載荷數(shù)值是隨著結(jié)構(gòu)動力的特性不同, 而有不同的幅度變化。 </p&

11、gt;<p>　　3 高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的優(yōu)化 </p><p>　　(1)在剪力墻結(jié)構(gòu)中，剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置，形成空間結(jié)構(gòu); 抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向布置剪力墻，并宜使兩個(gè)受力方向的抗側(cè)剛度接近，以使其具有較好的空間工作性能。剪力墻的抗側(cè)剛度及承載力均較大，為充分利用剪力墻的能力，減輕結(jié)構(gòu)重量，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，墻不宜布置太密，使其結(jié)構(gòu)具有適宜的側(cè)向剛

12、度。 </p><p>　　(2)剪力墻墻肢截面宜簡單、規(guī)則，剪力墻的豎向剛度應(yīng)均勻，剪力墻的門窗洞口宜上下對齊、成列布置，形成明確的墻肢和連梁，應(yīng)力分布比較規(guī)則，又與當(dāng)前普遍應(yīng)用的計(jì)算簡圖較為符合，設(shè)計(jì)結(jié)果安全可靠。 </p><p>　　宜避免使墻肢剛度相差懸殊的洞口設(shè)置，當(dāng)剪力墻的洞口布置出現(xiàn)錯(cuò)洞、疊合錯(cuò)洞時(shí)，墻內(nèi)配筋應(yīng)構(gòu)成框架形式。 </p><p>　　(

13、3)較長的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長度較均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個(gè)獨(dú)立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，以避免剪力墻產(chǎn)生脆性的剪切破壞?？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免在洞口與墻邊或在兩個(gè)洞口之間形成墻肢截面高度與厚度之比小于4的小墻肢。當(dāng)小墻肢截面的高度小于墻厚的4倍時(shí)，應(yīng)按框架柱設(shè)計(jì)箍筋按框架柱加密區(qū)要求全高加密。 </p><p>　　(4)剪力墻的特點(diǎn)是平面內(nèi)剛度及承重力大，而平面外剛度

14、及承載力都相對很小，應(yīng)控制剪力墻平面外的彎矩，保證剪力墻平面外的穩(wěn)定性。當(dāng)剪力墻墻肢與其平面外方向的樓面梁連接時(shí)，應(yīng)采取足夠的措施減少梁端部彎矩對墻的不利影響。 </p><p>　　(5)剪力墻布置對結(jié)構(gòu)的抗側(cè)剛度有很大影響，剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變; 允許沿高度改變墻厚和混凝土強(qiáng)度等級，或減少部分墻肢，使側(cè)向高度沿高度逐漸減小。剪力墻沿高度不連續(xù)，將造成結(jié)構(gòu)沿高度剛度突變，對結(jié)構(gòu)抗震不利。 &l

15、t;/p><p>　?。?)在進(jìn)行剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)通過結(jié)構(gòu)分析，在滿足最大層間位移、周期比、位移比的各項(xiàng)指標(biāo)確定每層剪力墻的厚度時(shí)，同時(shí)考慮不同抗震等級軸壓比的影響及穩(wěn)定性和相關(guān)構(gòu)造要求。對于普通的住宅建筑在7度和8度地區(qū)，墻厚大多數(shù)情況下是按穩(wěn)定和構(gòu)造要求所控制的。 </p><p><b>　　4 結(jié)語 </b></p><p>　　綜上所述,

16、 高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)已成為目前我國高層住宅普遍使用的結(jié)構(gòu)形式, 因此, 優(yōu)化髙層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于保證高層住宅安全有著重大意義。因此, 高層住宅的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持概念設(shè)計(jì), 以承載力, 剛度的延性為主導(dǎo)目標(biāo), 實(shí)施多道防線, 剛?cè)峤Y(jié)合的基本理念;只有這樣才能真正設(shè)計(jì)出安全,合理, 經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>