概述高层剪力墙结构设计技术要点

1、概述高层剪力墙结构设计技术要点 摘要：在高层建筑中，剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替之前建筑物中承担竖向和水平方向荷载作用的墙体。剪力墙结构以其特有的刚度大、用钢量小等优点在我国建筑结构设计中应用较为广泛，使用现浇剪力墙结构可以将承重墙和分隔墙以现浇剪力墙的形式体现出来，可以节约资金成本的投入，剪力墙结构设计在我国建筑结构设计中的地位越来越重要。 关键词：高层 剪力墙 结构 设计 中图分类号：tu97 文献标识码：a 一、引言 剪力墙结构是指将原来建筑物中的框架结构用钢筋混凝土的墙板代替，以承担建筑物产生的各种荷载作用，能够有效地制约建筑结构产生的水平力，剪力墙结构具有很好的经济性，为了最大

2、可能的节省高层建筑的资金成本投入，剪力墙结构在我国高层建筑中的应用非常普遍，如果一个建筑物中的剪力墙过多的话，就会将筒体和剪力墙放在一起使用，已承受建筑物水平方向上的荷载作用。 虽然剪力墙在我国高层建筑中的使用频繁，但是高层建筑物中的墙体也不能全部都使用剪力墙结构，会损坏建筑物的质量，从而影响建筑物的使用寿命。在对剪力墙结构抗震能力的设计过程中，要非常注意剪力墙墙体所承受的地震倾覆力矩要大于结构承受的地震倾覆力矩 1/2，而地震倾覆力矩是位于第一振型的底部。如果剪力墙墙体的数量较少时，可以适当的减轻剪力墙墙体承受的倾覆力矩，但是要把减轻的倾覆力矩控制在1540%这个范围内。 二、高层建筑剪力墙

3、布置 1.剪力墙结构类别 剪力墙结构类别有整体墙和联肢墙。根据不同类型墙体的特点、受力特征、墙体内力分布进行配筋和构造。整体墙包括山墙、鱼骨式结构片墙、小开洞墙; 联肢墙是由梁连接的剪力墙。 将建筑的墙体作为竖向承重和抗侧力结构体系的被叫做剪力墙结构，在剪力墙上可以进行开洞设计，当洞口越大时，越接近剪力墙的框架。 2.高层建筑剪力墙布置原则 高层建筑剪力墙的布置是沿着主轴方向或者其他某一方向进行双向布置，在同一平面内剪力墙的布置要保持均衡。高层建筑剪力墙的高与宽通常尺寸都比较大，厚度又较薄，在墙体受力方面受到水平剪力、弯矩、竖向压力。高层建筑的剪力墙需要具有抗震、抗风载的能力，所以其结构需要满

4、足非弹性变形和避免脆性剪力断裂，剪力墙的设计类型可以尽量采用延性弯曲型。 3.剪力墙结构设计计算 剪力墙结构设计计算是对剪力墙的正截面承载力和剪力墙斜截面受剪力进行验算。验算时需要对剪力墙的整体结构进行分析，根据剪力墙水平受力与竖向受力求得剪力墙的内力。剪力墙结构计算的原则是: 1) 要与施工图一致; 2) 剪力墙荷载取值准确; 3) 地下室作为指定层数; 4) 整体计算参数与内力配筋调整参数应与整体分析程序相对应; 5) 地下室人防、楼梯、地下室侧壁、顶板、水池壁板、挡土墙、车道板、雨篷等抗扭构件，异型板、立面小构件等的补充计算，尽可能采用其他结构软件的计算工具计算，无相关工具的采用手算。

5、三、高层建筑剪力墙结构厚度确定与配筋处理 1) 建筑规范规定高层建筑的剪力墙结构的地震等级 8 度时，剪力墙抗震等级为2 级以上，这就要求剪力墙墙底部分墙体厚度在200 mm 以上，并且要求墙底加强部分厚度大于楼层高度的 1 /16。 2) 高层建筑剪力墙墙体配筋率规定应在 025% 以上，剪力墙底部加强部分的配筋率规定在 03%以上。 高层剪力墙的水平配筋，是对墙体加入水平分布的钢筋，目的是能够提高剪力墙的抗脆性剪切破坏和抗温度应力破坏。对于高层建筑的大面积剪力墙的较大面积墙体需要适当的增加配筋，尤其高层建筑的连梁与温度变化敏感位置，配筋的添加要保证剪力墙结构的稳定性。 高层剪力墙的竖向配筋

6、，是对墙体抗弯能力的加强。竖向配筋可以对剪力墙边缘进行适当增加，钢筋之间的间距控制在300 mm以下，并且竖向配筋应小于横向配筋，这样剪力墙的抗剪能力就大于抗弯能力，有效的解决了抗震问题。 3 高层建筑大面超长剪力墙结构处理 目前许多高层建筑中的现浇混凝土剪力墙结构的伸缩缝已经超过了规范设定，并且在遇到超长结构的情况下设计者设计的伸缩缝间距越来越大，这个问题对于设计者来说应该慎重，如果遇到超长结构的情况最好设置温度伸缩缝，尽可能的依据规范设定限值进行设计。这是因为: 1) 剪力墙结构超长，当剪力墙受温度变化较大时，混凝土剪力墙收缩、剪力墙容易发生变形，当剪力墙结构发生收缩变形时容易造成墙体结构

7、出现裂缝。2) 高层建筑的剪力墙体型庞大，受到结构变形和裂缝的因素也很多，如果遇到剪力墙结构超长情况时，需要设置温度伸缩缝才能够降低墙体大面积变形和开裂的现象发生。3) 随着高层建筑使用的混凝土收缩量不断加大( 由原有的300 增加到400以上) ，剪力墙结构超长导致产生裂缝的因素也增多。4) 高层建筑泵送混凝土时，增加了水泥的用量，从而导致剪力墙结构的收缩量加大，这也加剧了产生裂缝的必然性。 四、高层建筑的剪力墙的抗震设计 高层建筑中,剪力墙是主要的抗震结构,因为剪力墙的水平方向的刚度比较大,所以特别容易满足小震作用下的结构,尤其是高层结构中的侧向位移的限制。但是,对于建筑物的刚度的大小,历

8、来都有很多的争议。对于钢筋混凝土的剪力墙的结构,通过一些地震灾害的事实表明,刚度比较大的结构通常灾害要小一些。但是,结构刚度并不能没有限制的增加,因为在通常的情况下,建筑物的刚度如果越大,承受地震力的水平也会随着变大,那么工程的费用也就变高了,这里就需要掌握好一个尺度的问题。针对高层建筑,控制这个标准的要素主要有两个。 (1)控制结构上的水平位移。首先应该使结构的水平位移满足高层建筑混凝土结构技术规程中的有关结构水平的位移的限值的规定。 (2)控制地震力。在地震力的计算值比较小的情况下,有的时候也会出现结构的顶点位移满足要求的一些假象,所以,只有底部的剪力在合理的要求的范围内,对位移和内力以及

9、配筋的情况做检查才有意义,规范规定的剪力墙的结构的底部的剪力系数的范围可以防止剪力过小。 严格控制以上两个因素,就是对剪力墙的合理布置的有效控制。这些内容在高规中并没有明确的规定,但是工程师出于结构的安全、设计的方便、设计周期的缩短等考虑,往往把结构设计的比较保守,在一定程度上没有充分的发挥材料的性能,在造价上造成了一定的浪费。所以,深入的开展对剪力墙的结构的设计的研究是非常有现实意义的。 五、设计剪力墙过程中需要注意的问题 1.软件运用问题 高层建筑的剪力墙不免要用到计算机进行辅助设计，在运用相关软件的同时要根据具体的情况来设置模型。工作人员要能够调整软件中的各项参数，以此来反映实际的施工情

10、况，要最大限度地使软件所计算出的结果与实际的模型相统一。设计剪力墙的工作人员还要了解软件中各项参数的实际意义，只有这样才能够合理地设置参数。另外，实际的工程施工不能够完全依赖计算机计算出的结果，也不能够因为计算出的结果中某一部分出现了问题就把全部的结果认为是错误的，要在软件的实际应用中找到其产生误差的原因，逐步积累经验和教训，这样才能使高层建筑的剪力墙设计更加安全、合理。 2.结构细部的构造措施 虽然高层建筑的剪力墙具有很好的抗侧力性能，但是地震的运动存在很大的不确定因素，我们要有意识地设计剪力墙，以提高其总体的抗震性能，特别是对控制的薄弱层采取有效的措施，使其不会因为地震而造成损害。在强大的地震力的作用下，高层建筑的剪力墙很可能发生整体的弯曲变形，尤其是底部外围的小墙肢很可能因其横截面积过小和强大的扭转力作用而发生严重的损坏，对原有的翘曲变形造成更大的影响，建筑平面的外缘会出现一字型的裂缝，然后是角点处的墙肢，其破坏也是最为严重的。所以，我们一定要采取有效的手段来提高剪力墙的抗震能力。 六、结语 随着建筑高层化的发展，对剪力墙性能及施工质量提出了更高要求。对于从事高层结构设计的工程师来说，只有对剪力墙结构的优缺点和技术要点全面把握，并能够吸收