浅议高层建筑剪力墙设计

1、浅议高层建筑剪力墙设计摘要：近年来，剪力墙结构设计在高层建筑结构 设计中应用非常广泛，剪力墙具有刚度大整体性好的优点。 本文结合现行结构设计规范及高层住宅的不同结构方案，概 述了高层建筑剪力墙合理设计的原则，同时对高层建筑剪力 墙结构设计中的注意事项及高层建筑剪力墙的优化设计措 施进行了浅要分析和阐述，以供同行交流。关键词：髙层建筑；剪力墙；设计abstract： in recent years, the design of shear wall structure is widely applied in the high-rise building struetural design, t

2、he shear wall with stiffness big integrity good advantage combining with the current structure design codes and different strueture scheme of the high-rise residential, outlined the principles of shear wall in high-rise building design, as well as the matters needing attention in the design of shear

3、 wall structures of tall building and the measures for the optimization design of the high-rise shear wall light is analyzed and expounded, in exchange for the colleaguekey words： high-rise buildings； shear wall； design中图分类号：tu2文献标识码：a文章编号： 2095-2104 (2013)引言对于10层以上的高层住宅,若采用普通钢筋混凝土框架 结构，因其框架柱截面较大而在室

4、内外凸较多，则难以满足 使用要求(框架剪力墙结构也有类似问题)；若采用异形柱框 架结构，则其总高度和轴压比均难以满足规范要求；将异形 柱的肢长与肢厚之比进一步加大，则成为短肢剪力墙或剪 力墙，这正是目前高层住宅普遍采用的结构体系。采用剪力 墙体系，可以避免结构竖向构件在室内凸出，少占建筑空间， 改善建筑观感，还能为建筑设计及使用功能带来很大的灵活 性和方便性。一、剪力墙设计的原则对剪力墙的设计要做到安全、经济合理，所以在设计的 过程中除了对位移限制值的要求外，还要充分发挥框剪结构 中各抗侧力构件的作用。在剪力墙数量的设计的时候，位移 限制值要满足规范的规定，应尽量减少剪力墙数量，但应满 足在基

5、本振犁地震作用下，剪力墙部分承受的地震倾覆力矩 大于结构总地震倾覆力矩的一半。1楼层最小剪力系数的调整原则在设计时候要尽量减少剪力墙的布置，最好设计为大开 间剪力墙布置方案，来达到比较理想的侧向刚度结构，楼层 的最小剪力系数接近规范的极限值，但是这要满足短肢剪力 墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩占结构总底部地震倾 覆力矩不超过40%。这样在减轻结构自重的时候降低地震作 用带来的危害而且造价方面可以减少。2楼层层间最大位移与层高之比的调整原则规范规定最大的弹性层间位移在多遇地震作用标准值 产生的楼层计算的时候，可以不除去结构整体弯曲变形，应 计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。由此可以看

6、出，楼层间的扭转和剪切变形对于一般的高层建筑是重点考 虑的方面。竖向构件的多少决定着剪切变形的控制，但是即 使构件的数量足够多但是布置不合理，扭转变形就会过大， 仍然达不到层间位移的要求。所以，高层建筑能仅仅根据层 问位移不够不加分析地增加竖向构件的刚度，而应尽可能使 扭转变形最小。3.结构扭转为主的第一自振周期t1与平动为主的第一 自振周期t1之比（周期比）的调整原则第一自振周期t1之比（周期比）的调整原则高规 第4. 3.5条规定，结构扭转为主的第一自振周期与平动为卡 的第一自振周期t1之比，小高层建筑不应大于0.90。限定 周期比是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理，使结构 不至于出现

7、过大的扭转效应。在实际工程设计中，应将结构竖向构件尽可能沿建筑周 边布置，降低结构中间构件的刚度，这样既叮以提高结构的 侧向刚度，同时又能较大幅度的提高结构的整体刚度。4剪力墙连梁超限的调整原则剪力墙的连续梁的跨高比小于2. 5可能会出现弯矩和剪 力超过规范的极限规定，所以其跨高比一般不小于2.5o规 范规定连续梁不应拆减在跨高比不超过5的时候。在跨髙比 在5到6的时候，连续梁刚度也必须拆减，否则可能导致弯 矩和剪力超过极限值。这点如果能在具体工程设计的时候能 有效利用，工程造价会降低很多。二、高层建筑剪力墙结构设计中的注意事项上文中论述了，在高层建筑剪力墙在设计的过程中需要 遵循一定的原则，

8、才能够保证设计质量，同样，在设计的过 程中还需要注意一些问题，防止设计中的疏漏之处。首先， 在剪力墙结构设计时，其抗侧刚度不能够太大，以防止因抗 侧刚度过大造成的建立结构周期变小，使得建筑物受地震的 影响较大；其次，剪力墙在设计时需要严格按照规范中对结 构水平位移和震力的要求进行设计，并结合自身的设计经验 和建筑施工区域的实际情况进行设计，将结构的水平位移和 地震力控制在合理的范围之内；在此，为了防止剪力墙结构 的延性太差，在设计时需要注意剪力墙结构墙体的配筋不能 过低；最后再设计时，要保证同一个建筑物中的剪力墙结构 墙体不能太多，避免因为剪力墙结构太多增大建筑物自重而 使其质量受到影响。除上

9、述注意事项之外，还需要注意，高层建筑剪力墙的 设计需要运用相关的软件进行辅助设计，因此说，在设计的 过程中需要认真考察建筑施工地点的实际情况，根据相应的 地理位置和施工的地域特点，调整好相关软件的各项参数值 以及简化模型，使得其能够最大限度的将工程的实际情况反 映出来，确保设计时的计算结构能够与实际的相一致。三、高层建筑剪力墙的优化设计措施1.设计时注重对转换层结构的设计随着社会的进步和经济的发展，人们对于生活质量的要 求越来越高，因此建筑物的功能和形式也根据人们需求变得 日益多样化，功能也更加齐全。当高层建筑物的各楼层功能 性使用功能不用的时候，在进行设计时也需要相应的变换结 构布置，因此说

10、需要设置转换构件衔接建筑物的上下部，传 递内力，而设置转换构建的楼层则被称为是转换层，在剪力 墙结构设计的过程中，需要格外注重对转换层的设计，尤其 是对高位转换的底部大空间剪力墙结构的设计更需要慎重。在高位转换的底部大空间剪力墙结构设计时，由于高位 转换时刚度以及质量大的转换层升到，因此需要对转换层本 身以及其上下的刚度比进行调整和转换，使之能够更接近， 需要注意的是，转换层本身的刚度和质量不要太大。在设计 时，需要尽量采用重量和刚度较小的转换层结构形式，在进 行数据计算时要尽量采用参与组合的振型数。为了保证转换 层剪力墙结构设计的安全性和稳定性，在设计计算的时候， 需要认真的分析可能会出现的

11、薄弱部位，在对其内力分配特 点进行细致研究的基础上，采取措施相应的调整内力和构建 配筋的设计，以加强薄弱部位的综合性能，确保整个转换层 剪力墙结构设计的质量。2.设计时严格控制剪力墙的厚度剪力墙的设计要遵循一定的设计原则，同时需要结合抗 震等级进行设计，抗震规范中规定，八度地震设防区的剪力 墙结构抗震等级至少是二级。上述规定中对于剪力墙的抗震 等级进行规定，目的是为了防止因为墙体的平面外度太小以 致稳定性能较差造成在偏心荷载作用下压屈失稳。虽然说规 范中的规定能够起到一定的作用，但是不能够忽视的是，这 些规定对于八度地震设防区的高层建筑剪力墙结构设计还 存在着一些不足之处，需要进行改进才能够保

12、证建筑的美观 和稳定性，剪力墙的厚度问题就是一个值得注意的环节。例 如在一个10到15层的剪力墙结构，一般情况下，墙肢在 重力荷载代表值的作用下，其轴压比都会小于0.2,电算结 果墙体只需要构造配筋，但是底部功能要求3. 9米的层高， 这样就会使得墙体的厚度达到250毫米，若在不设置外纵墙的基础上，且要求横墙向外的端头不带 翼墙，在这个层高下，墙的厚度就要达到350毫米左右，这 样就会明显超过厚度，造成设计的不合理。由此可见，在剪 力墙设计过程中，需要采取措施，尽量降低墙体的厚度，在 既保证视野开阔和美观的前提下，提高建筑的稳定性。3优化连梁的设计措施规范中规定，连梁的设计有两种情况需要考虑，

13、即抗震 设计和非抗震设计，两种情况的高跨比有大于2. 5和小于 2.5两种，在截面受承载力方面有不同之处，在设计时需要 具体问题具体分析，这就使得在连梁设计时需要进行塑性调 幅，达到降低剪力设计值的目的。在连梁设计过程中无论是 采用什么设计方式，需要注意的是，连梁进行调整后的剪力 设计值以及弯矩都不能够小于使用状况值，同样也不能够小 于比设防烈度低一度的地震组合的弯矩设计值，防止在使用 的情况下出现连梁裂缝的现象，造成建筑物破损。4.加强对剪力墙底部结构的设计在剪力墙结构设计过程中，需要注意加强底部结构的设 计，一般情况下，高层建筑的剪力墙结构设计，底部加强部 分的高度可以选择墙肢高度的八分之一和嵌固部分二者之 间的较大值。在高层建筑剪力墙结构设计的过程中需要注意 的是，要根据建筑工程的具体特点进行设计，不能够想当然 盲目的进行底部结构设计，同时需要对剪力墙的受力状况进 行详细的检验和精确地计算，这样才能够保证设计的安全性 和稳定性。在设计时，可以借鉴其他先进的设计经验，采用 恰当的设计技巧，设计出安全实用的高层建筑剪力墙。结语随着社会的发展和人们生活水平的提高，城市的高楼化 趋势不可动摇，髙层建筑将会快速发展，所以剪力墙结构会 得到更多的运用。剪力墙的抗震性好，造价相对低廉这就给 剪力墙结构的发展提供了更好的准备