高层住宅中剪力墙的作用效果对比

高层住宅结构方案布置摘要:通过一个高层住宅楼的工程实例，介绍了如何解决剪力墙布置问题，同时进行了结构计算分析，得出了一些有指导意义的结论。关键词:高层住宅，框架剪力墙，短肢剪力墙1.工程概况本工程长度45.84米，宽度13.64米，从室外地坪到主要屋面高度为33.2m，建筑面积6932m2。主要由11层建筑组成，其中地上1层为车库和商网，地上10层为住宅。该工程所处地理位置情况概述：地震烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组是第一组，Ⅱ类场地。基本风压为0.65kN/m2，地面粗糙度B类;基本雪压0.4kN/m2;一层商网要求大通透玻璃，住宅要求大飘窗，给剪力墙布置增加了困难。上部结构为框架剪力墙结构，下部基础形式为独立承台－灌注桩基础。2.结构布置框架－剪力墙结构布置形式分为四种，一种为框架与剪力墙（单片墙、联肢墙或较小井筒）分开布置；二种为在框架结构的若干跨内嵌入剪力墙（带边框剪力墙）；三种在单片抗侧力结构内连续分别布置框架和剪力墙；四种上述两种或三种形式的混合。具体应用到在本方案，假定框架部分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的10％但不大于50％。，所以剪力墙是抗震的第一道防线，剪力墙的合理布置就尤为重要。首先，剪力墙布置宜简单、规则，宜沿两个主轴方向双向布置，并且两个方向的侧向刚度不宜相差过大。其次，剪力墙宜自下而上连续布置，避免刚度过大。最后，剪力墙开洞宜上下对齐、成列布置。据此原则，首先在三处电梯井筒布置了剪力墙，墙厚根据构造要求初步定为250mm厚，框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。计算结果显示，框架部分承担的倾覆力矩为53％，剪力墙承担的倾覆力矩为47％，T周期比1.7。根据计算结果，与原来预想结果不一样。按照《高规》8.1.3条，方案进行第二次调整，于是就逐步在四周增加了短肢剪力墙。第二次增加两片短肢剪力墙（具体位置见图示），第三次增加四片短肢剪力墙（具体位置见图示），以下是两次增加量的比较结果。断短肢墙体数量乖楼层根框架闲柱陶X阔倾覆力矩百分绍比恼框架柱Ｙ倾覆埋力矩百分比灯短肢蓄墙徒X捎倾覆力矩百分身比存短肢地墙垦Y型倾覆力矩百分铲比身增加四赏片拢900x25美0军1没44.35%瑞37.74%炒4.84苹%鞠14.41%桐增加两蹈片榜900x25暴0恳1酒47%德47%慌4.64%权13.80%通过结果可以看出，增加剪力墙效果很显著，依照经济的原则，选择第二种方案进行重点优化。计算显示，底层带端柱的短肢剪力墙轴压比超限，增加墙厚至270mm,端柱相应增加到540x540，墙截面高度为900mm，结果又出现了新的问题：墙肢截面高度与墙厚的比值小于4，所以在最后出图的时候，此段墙肢要按照柱的构造要求进行配筋。查看计算结果，位移比超限，于是又增加周边柱子和梁的截面，最终将位移比控制在1.5范围内。高规规范规定：抗震设计时，框架－剪力墙结构对应于地震作用标准值的各层框架总剪力应符合下列规定满足Vf》0.2V0的楼层，其框架总剪力不比调整；不满足的其框架总剪力应按0.2V0和1.5Vfmax二者的较小值采用。各层框架承担的总剪力调整后，应按调整前、后总剪力的比值调整每根柱子与之相连框架梁的剪力及端部弯矩，框架柱的轴力不调整。再次检查框架－剪力墙中框架柱承担的剪力，发现剪力不足0.2V0，调整剪力，注意此调整剪力是在满足抗规5.2.5条最小剪重比的前提下进行的调整。3.结构计算分析最终该主体结构采用增加两片小墙肢方案，并用中国建筑科学研究院编制的pkpm-SATWE程序进行计算,计算结果如下。A.周期比振型号周期转角平动系数(X+Y)扭转系数11.24111.451.00(1.00+0.00)0.0021.162691.441.00(0.00+1.00)0.0031.0190102.080.00(0.00+0.00)1.0040.36271.620.98(0.98+0.00)0.02坊5怪0.33赤96勾91.60灭棍0.99吵(0.0相0+0.99锦)冬0.01换6优0.31炊48搁170.81府串0.02孕(0.0勺2+0.00脊)跳0.98紧7益0.22冻00塔178.85罗看0.58预(0.5筑7+0.00也)卸0.42泄8辆0.21匪29泄175.57杠刑0.20纪(0.2但0+0.00迁)巡0.80键9糠0.20唇53摧86.02锯附0.20列(0.0榜0+0.20俩)吉0.80纳10肃0.2婚040棋85.5甘7叮0.7奖5(0.砖00+0.7虽4)团0.2刊5纪11翼0.2女014壤148.1销4欣0.0停8(0.己05+0.0堡2)盐0.9联2没12壮0.1荒802铃176.2侍7能0.2市6(0.镰26+0.0药0)谋0.7常4解结构扭转为主颠的第一自振周轿期它T须t格与平动为主的考第一自振周务期箩T欧1句之应比毯Tt/T1=般1.019/华1.162=牛0.黄8景0难，小于办0.洽9款，满山足《高规》脖拾幕条。B.位移比厦姨士最大位移比为扑在偶然偏心作讯用涌下刷Y底方向最大位移图与层平均位移搞的比墨值圣:1.48恶(反第踩冶1锄层钢第百劈1岂塔泳)变，满足《高规燃》养C.刚度比甩Ratx卧2钱，瘦Raty2肌:孩X徒，公Y徒窜方向本层塔侧凝移刚度与上一相层相应塔侧移源刚古度王90厘%迷、台110准%骤或锹者宣150似%傍比扛值墓德纵悔110抄%揭指当本层层高尺大于相邻上层后层暂高蔬1.债5难倍时暖，规150框%垄指嵌固层汁。吨最小服值米Ratx2=撞1.279吧7梦Raty奴2=1率.253回2叨，均满足滚《高规》槽紫。D.位移角独荷载顶点位烘移货/mm静悉顶点相对位移依最大层间相对匹位盗移片Δ在ui/hi垫,馋X技池向风力掘12泽．据乘1/4套6鲜48旦,唱Y腿错向风力顿12批．妻好1播/国1702次,绩X耗忘向地震力降1芝2绑．乓番1旱/溪1396贡,液Y饲根向地震薪力贼5谷．雾迫1茶/最1480汪最大楼层层间防相对位移为里1/1律396据，满足《高规拜》薪伞楼层层间最大坛位移与层高之青比的限分制喉1/80耕0嘴。锅Ｅ询.添抄剪重比和等效虹质量系数。债满足喂《享抗霉规》番挽条要求愈的舒X,惨Y只向楼层最小剪乎重哈比桌=1.60储%愚；慕蜓X,Y村劳方向的有效质叶量系数奥95晕%敏,币满足烫满足《高规》铜丑3谨肢F.厕描受剪承载力之洲比倒X畏方向最小楼层坛抗剪承载力之映比讽:0.欣86隆热层庭号开:1模霜塔榨号泽:1轻,嗽Y离方向最小楼层翅抗剪承载力之耐比挪:0.延82泥约层廉号网:1君诊塔将号筝:1埋,咬Ratio_竹B优u絮满足《高规》趴口条。下G泄.袍套刚重比医。郊X刘描向刚重提比樱EJd/G趣H降＊衫＊努2=姻7.83熄，深Y揪立向刚重努比仿EJd/G旦H赤＊合＊群2=施8.15怜。该结构刚重武比尤EJd/G蔑H席＊羊＊蛙2摊蜘大赏于猎1堆.球4穴，能够通过高愿规隆5歼.火4威.步4各的整体稳定验敲算。该结构刚示重觉比耐EJd/G眼H仪＊丙＊较2贷改大摆于久2砌.俊7犯，可以不考虑挂重力二阶效应小。脉H.0.2地V择0惠调整系数。晴首层框架承担漆的剪力值很小静，所以应按《下高规》秩较延条进行调整，惰即框架总剪力灾应柜按浩0.2Q度0惧和狡1.5V费f世，缠ma删x着二者的较小值哲采用。5结语谊通过比较得出溪：尾①蝴增加一些短墙肠肢对框架－剪苗力墙结构作用狗非常明显。短蛾肢剪力墙墙厚饲与填充前墙厚素相同，各墙相叫连的连梁处在铅同一平面内，召避免梁柱可能消突出墙面的情仙况，墙肢可长塔可短，可多可裂少，灵活布置链，容易满足扭孤转的需要异。虚②寻框架－剪力墙