高層剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建議

摘要：剪力墻在高層住宅中能廣泛應(yīng)用，其中很重要的原因是其剛度和強(qiáng)度比較大，能夠很好的抵抗地震作用。特別是在大震作用下，可以首先屈服連梁來(lái)降低結(jié)構(gòu)的剛度，降低地震的危害。所以剪力墻能夠很好的滿足規(guī)范中規(guī)定的“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設(shè)計(jì)原則。

關(guān)鍵詞：高層結(jié)構(gòu)；剪力墻；受力；設(shè)計(jì)

　　為了適應(yīng)人們對(duì)生活水 提出的更高的要求，也為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，更多的高層建筑出現(xiàn)在各個(gè)城市中。人們?cè)谙硎芨邔咏ㄖ鶐?lái)的益處的同時(shí)，也面臨了新的問題。就是高層建筑的承重問題。于是越來(lái)越多的剪力墻結(jié)構(gòu)被廣泛的應(yīng)用在高層建筑中。但是剪力墻的設(shè)計(jì)也有一定的原則和注意事項(xiàng)。

　　一、剪力墻結(jié)構(gòu)的布置及概念設(shè)計(jì)

　　應(yīng)沿主軸方向或其他方向雙向或多向布置剪力墻，盡量拉對(duì)齊通。從經(jīng)濟(jì)和安全性方面考慮，剪力墻的間距不應(yīng)當(dāng)過于密集，側(cè)向剛度不適合過大，應(yīng)讓兩個(gè)方向抗側(cè)剛度靠近；剪力墻的門窗洞口應(yīng)上下對(duì)齊，成列布置，成明確的墻肢和連梁，避免出現(xiàn)錯(cuò)洞墻；為減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，平面分布上要力求均勻，剛度中心和建筑物質(zhì)心盡量接近。高寬比大于2的剪力墻可以設(shè)計(jì)成彎曲破壞的延性剪力墻以避免脆性的剪切破壞；可將較長(zhǎng)的剪力墻分成若干均勻的獨(dú)立墻段，相鄰獨(dú)立墻段間用樓板或弱的連梁連接起來(lái)，因?yàn)樗氖芗舸嘈酝菀妆黄茐�；�?yīng)用于住宅建筑的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，既利于建筑布置，又可減輕結(jié)構(gòu)自重。但由于其抗震性能較差，8度設(shè)防區(qū)房屋層數(shù)較多時(shí)，應(yīng)慎重采用，可在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中設(shè)置筒體或一般剪力墻，形成短肢剪力墻與一般剪力墻共同抵抗水平力的結(jié)構(gòu)�？拐鹪O(shè)計(jì)時(shí)，簡(jiǎn)體和一般剪力墻承受的第一振型底部?jī)A覆力矩應(yīng)大于結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩的50％。

　　在水平地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)為整體彎曲變形，底部外圍的小墻肢承由于豎向荷載較大，破壞嚴(yán)重，特別是一字形小墻肢的破壞最為嚴(yán)重�？稍黾咏ㄖ镏苓厜χL(zhǎng)度或連梁高度來(lái)消除扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，從而使結(jié)構(gòu)的抗扭剛度明顯增大。為了提高墻肢的承載力和延性，還需加強(qiáng)邊緣構(gòu)件配筋，增大這些部位墻肢縱筋和箍筋的配筋率，嚴(yán)格控制軸壓比。

　　二、剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)

　　剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列縱向、橫向剪力墻及樓蓋所組成的空間結(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、橫向剪力墻在其自身平面內(nèi)的剛度都很大，在水平荷載作用下，側(cè)移較小；因此這種結(jié)構(gòu)抗震及抗風(fēng)性能都較強(qiáng)，承載力要求也比較容易滿足，適宜于建造層數(shù)較多的高層建筑。一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻；短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5：8的剪力墻剪力墻主要承受兩類荷載：一類是樓板傳來(lái)的豎向荷載，在地震區(qū)還應(yīng)包括豎向地震作用的影響；另一類是水平荷載，包括水平風(fēng)荷載和水平地震作用。剪力墻的內(nèi)力分析包括豎向荷載作用下的內(nèi)力分析和水平荷載作用下的內(nèi)力分析。在豎向荷載作用下，各片剪力墻所受的內(nèi)力比較簡(jiǎn)單，可按照材料力學(xué)原理進(jìn)行。在水平荷載作用下，剪力墻的內(nèi)力和位移計(jì)算則比較復(fù)雜。理論分析和試驗(yàn)研究表明，在水平荷載作用下剪力墻的受力特性與變形狀態(tài)主要取決于剪力墻上的開洞情況。洞口是否存在，洞口的大小、形狀及位置的不同都將影響剪力墻的受力性能。剪力墻按受力特性的不同主要可分為整體剪力墻、不開口整體剪力墻、雙肢墻(多肢墻)和壁式框架等幾種類型。不同類型的剪力墻，其相應(yīng)的受力特點(diǎn)、計(jì)算簡(jiǎn)圖和計(jì)算方法也不相同，計(jì)算其內(nèi)力和位移時(shí)則需采用相應(yīng)的計(jì)算方法。整體剪力墻如一根懸臂桿件，在墻肢整個(gè)高度方向上，彎矩圖既不發(fā)生突變又不出現(xiàn)反彎點(diǎn)，變形曲線以彎曲型為主；不開口墻與雙、多肢剪力墻，在連梁高度處的墻肢彎矩有突變，但在整個(gè)墻肢的高度方向上，它沒有或僅僅在個(gè)別樓層才出現(xiàn)反彎點(diǎn)，剪力墻的變形曲線依然以彎曲型為主�？傊�，剪力墻的受力需具體情況具體分析，應(yīng)按能反映其性態(tài)的結(jié)構(gòu)體系計(jì)算。

　　三、剪力墻設(shè)計(jì)的建議

　　剪力墻宜沿主軸方向或其他方向雙向布置；抗震設(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置形式。剪力墻墻肢截面宜簡(jiǎn)單、規(guī)則。剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)向剮度不宜過大。遵循這樣的規(guī)范原則，剪力墻的布置：遵循均勻、分散、對(duì)稱和周邊的原則。剪力墻應(yīng)沿房屋縱橫兩個(gè)方向布置，剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處以及樓梯處。在平面布置上盡可能均勻、對(duì)稱，以減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)；不能對(duì)稱時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心接近，在豎向布置上應(yīng)貫通房屋全高，使結(jié)構(gòu)上下剛度連續(xù)、均勻�？刹贾贸蓡纹�，洞口布置在截面中部，避免布置在剪力墻端部或柱邊。高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體(或一般剪力墻)，形成短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)看成剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。剪力墻的間距為了保證樓(屋)蓋的側(cè)向剛度，避免水平荷載作用下樓蓋平面內(nèi)彎曲變形，應(yīng)控制剪力墻的最大間距。剪力墻的數(shù)量與結(jié)構(gòu)體型、高度等有關(guān)。從抗震性考慮，在一定范圍內(nèi)數(shù)量越多越好；從經(jīng)濟(jì)性考慮，數(shù)量太多會(huì)使結(jié)構(gòu)剛度和自重很大，地震力和材料用量增大，造價(jià)提高，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)困難。因此，剪力墻的數(shù)量應(yīng)適宜，只需滿足側(cè)向變形的限值即可(剪力墻的數(shù)量：規(guī)范要求剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的百分之五十。因?yàn)樵诘卣饡r(shí)全靠剪力墻抵抗地震剪力，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)成片的剪力墻最好對(duì)稱布置，遵循“均勻、對(duì)稱、周邊、分散”的原則，以取得比較理想的設(shè)計(jì)效果。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)呈多樣化的趨勢(shì)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體工程的特點(diǎn) 對(duì)其剪力墻的受力狀態(tài)進(jìn)行正確的計(jì)算分析．并結(jié)合其破壞形態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)以滿足結(jié)構(gòu)的安全性。只有熟練地掌握規(guī)范，并具有良好的結(jié)構(gòu)概念，才能設(shè)計(jì)出既安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的優(yōu)秀作品。

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