论高层建筑剪力墙设计

1、    论高层建筑剪力墙设计    陈鹏摘 要：文章从剪力墙的设计原则、梁板布置原则、设计过程来进行分析，让设计人员对剪力墙的设计认识更加深刻。关键词：高层；剪力墙；布置；原则；分析现代剪力墙在建筑结构设计中的应用越发普及，结构设计人员必须结合相应规范，熟悉剪力墙的受力特性，构造要求，才能够针对不同的结构形式，合理利用剪力墙，做出安全、合理、经济的结构设计。1 剪力墙布置原则1.1 剪力墙的位置1.1.1 剪力墙布置应尽量规整、均匀、对称，且贯通全高，使建筑物具备合理的双向刚度；并尽可能使结构的刚度中心和质量中心重合，以减少扭转。1.1.2 控制结构楼层

2、层间最大位移与层高之比1/1000。1.1.3 剪力墙的竖向布置应自下而上逐渐减小，避免刚度突变，楼层的侧向刚度不宜小于相邻上一层的70%和其上相邻三个楼层侧向刚度平均值的80%。1.1.4 楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80%，不应小于其上一层受剪承载力的65%。1.1.5 筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。当不能判断时，可控制第一振型下一般剪力墙底部地震剪力不应小于总剪力的50%。1.1.6 房间内不出现凸角，剪力墙的门窗洞宜上、下对齐。1.2 剪力墙的间距为了保证楼（屋）盖的侧向刚度，避免水平荷载作用下楼盖平

3、面内弯曲变形，应控制剪力墙的最大间距。1.3 剪力墙的厚度剪力墙厚度取值 由以下因素确定：1.3.1 通过结构分析，在满足最大层间位移、周期比、位移比的各项指标确定每层剪力墙的厚度。1.3.2 不同抗震等级 的轴压 比的限制。1.3.3 构造性及稳定性要求（而稳定性一般会满足）。对于普通的住宅建筑在 7度或 8度地区，墙厚大多情况下是按稳定性和 构造要求所控制的。首先剪力墙厚度应满足高层建筑混凝土结构技术规程jgj3-20107.2.1条 7.7.2条规定（其实是高厚比要求），当不能满足上面几条的时候应按高规附录d 计算墙体的稳定 ，从大量工程实例看，按高规附录d计算的墙厚比高规7.2.1条

4、7.7.2条规定的小得多。故稳定性一般会满足；此时剪力墙墙厚主要由构造与施工要求控制。1.4 剪力墙的数量与结构体型、高度等有关。从抗震性考虑，增加剪力墙数量，虽然结构抗侧力的能力提高，同时结构所承受的地震力也加大，材料用量增大，二者不一定是成正比。因此，可尽量减少剪力墙的布置量及结构自重，只需满足侧向变形的限值即可，剪力墙轴压比基本接近。一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%。当不能判断时，可控制第一振型下一般剪力墙底部地震剪力不应小于总剪力的50%。2 梁板布置原则2.1 对高层住宅， 荷载一般不大， 楼板绝大多数均为构造配筋， 板厚就决定了楼板用钢

5、量的大小， 所以楼板厚度一般按挠度、 裂缝及板内设备穿管的最低要求取值，不必过厚。阳台： h=90mm。屋面板：h120mm，屋面板负筋拉通筋应优先用10200或10180（hrb335），板面通长钢筋不足时，板支座处另设计附加钢筋，施工图中应注明贯通钢筋与附加支座钢筋应间隔错开布置。2.2 楼层梁布置时， 应保证梁具有简单明确的传力路径， 避免多重次梁、 多次传力的情况。剪力墙结构中的梁经济跨度一般在 3.0 5.0m 之间。2.3 若非刚度及连接一字形墙的需要， 不宜设置高连梁。2.4 建筑的洞口顶可设置后浇过梁， 再砌梁上填充墙。2.5 较小跨度（3.6m 以内）的板上有隔墙或开有洞口时

6、，墙位置或洞口边可不设置梁， 可在板内设置加强筋的方式予以解决。3 剪力墙结构分析3.1 主要计算方法与计算程序。结构的内力与位移可按弹性方法计算，采用中国建筑科学研究院pkpm建筑结构cad系列软件进行整体电算（以satwe高层版或pmsap为主）。3.2 地震作用计算方法。srss+考虑质量偶然偏心（规则结构）。cqc+考虑质量偶然偏心（不规则结构）。cqc+考虑双向地震作用扭转效应（质量和刚度明显不对称、不均匀结构）。3.2.1 对于两个方向均为3< p>3.2.2 结构构件设计的各种参数或标准。采用satwe程序计算时各构件的主要参数：（1）梁的刚度增大系数1.0（按全楼弹

7、性楼板考虑时），1.5（按刚性楼板考虑时）；（2）梁端弯距调幅系数0.9；（3）梁跨中弯矩增大系数1.1；（4） 连梁刚度折减系数0.70；（非连梁（跨高比5）及支承楼面主梁的连梁刚度不应折减）（5）梁扭矩折减系数0.4-0.7；（无楼板相连的梁折减系数应放大或不折减）（6）柱、墙活荷载不折减；（7）传给基础的活荷载按规范折减；（8）回填土对地下室的约束取为3；（9）考虑模拟施工加载2；（10）地震作用振型组合数取不少于9个（分塔时不少于（9x塔数）个）；当考虑扭转耦联时，振型数不应小于15个。同时振型数应保证振型参与质量不小于总质量的90%。（11）考虑梁、柱、混凝土墙的粉刷重量，混凝土容重

8、取26kn/m2；（12）活荷质量折减系数取0.5；（13）风荷载信息中的结构基本周期t1宜按实际计算结果填写；（14）周期折减系数取 0.85；（15）结构的阻尼比取5%。3.3 计算调整。若层间位移角不满足规范要求， 可采取以下措施： 查看位移文件以确定哪些楼层位移角超限， 一般情况是结构中上部楼层， 若超限不多， 可通过提高剪力墙变厚度位置加以解决， 否则需增加剪力墙的布置量或关键连梁的高度。若周期比、 位移比不满足规范要求， 可采取以下措施：（1）将结构周边程序定义为连梁的梁改为框架梁或增加连梁高度， 以增加结构外围刚度；（2）减少结构中部剪力墙布置量及降低连梁高度以增大结构的平动周期

9、而间接改善周期比、位移比；若层间位移角较规范限值富余较多， 应适当调整梁布置及减小梁截面， 将部分连接复杂的梁改为铰接梁（通过特殊构件定义）， 以降低梁刚度， 从而减小地震作用， 降低成本。4 计算中若干问题的处理4.1 连梁超筋。计算分析中， 个别连梁超筋经常出现。方法一：对超筋连梁， 加高连梁尺寸；方法二：若方法一收效不大，应扩大洞口宽度或减小梁截面，增大连梁的跨高比， 减小该片联肢墙刚度，转移其承担的部分地震力，从而降低连梁内力达到不超筋的目的；对调整确有困难的梁，若有其他可靠水平力传递路径也可以通过降低梁的弯剪刚度而不减小梁截面的方法进行调整（通过特殊构件定义）。4.2 剪力调整。框-剪结构进行剪力调整的目的， 是让作为第二道防线的框架有足够的安全储备， 对仅有少量柱的剪力墙结构， 柱起不到第二道防