高层剪力墙结构设计要点分析.doc

1、高层剪力墙结构设计要点分析【摘要】本文从高层建筑结构设计特点与剪力墙结构特点分析、高层剪力墙住宅设计要点分析，以及合理剪力墙结构方案这三个方面对高层剪力墙结构设计要点进行分析、阐述。 【关键词】高层；剪力墙；结构设计；要点 中图分类号：TU8 文献标识码： A 一、前言 随着高层建筑的不断增多以及人们对于建筑质量越加的关注，而高层建筑结构中的剪力墙结构具有极其重要的地位。因此，为了提高建筑质量，我们应当加强对其的结构设计。 二、高层建筑结构设计特点与剪力墙结构特点分析 1.高层建筑结构设计特点分析 高层建筑结构的设计主要有以下几个方面的特点：首先是，剪力墙结构的设计主要是根据水平荷载而进行的，

2、水平荷载成为了决定性的因素。原因是剪力墙结构因为竖向荷载力（包括重力等）引起的弯矩与轴力大小只是与建筑高度的一次方成正比例的关系，而水平荷载引起的倾覆力矩以及在竖构件中出现的轴力大小是与建筑高度的两次方成正比例关系；且对一般建筑而言，竖向荷载（包括自重等）的值基本上都是固定不变，而水平荷载主要有风荷载与地震作用等，其数值是可改变的，且随着结构动力特性的改变而改变；其次是，在自重等竖向荷载作用下轴向变形比较大。高层建筑竖向荷载比较大，容易使柱出现较大的轴向变形，从而影响到主梁的弯矩。 此外，还会对构件的位移以及剪力造成一定程度的影响，最终影响建筑结构设计的安全性；第三，侧移的控制是建筑结构设计的

3、重要内容。建筑结构的位移与建筑高度呈正比关系，高度越高位移就越大，从而影响到工程建筑的安全性，这就要求，在对建筑结构进行设计时应注意将在水平荷载作用下结构位移量控制在规定限度以内；第四，结构延性是建筑结构设计进行的关键指标。在地震作用下，高层建筑与较低楼房建筑相比，出现的变形量会更大一些。为确保高层建筑结构在通过塑性变形阶段后仍然具备较大的变形能力，以防倒塌现象发生，因此，应采取有效的处理办法，使高层建筑结构具备充足的延性。 2.剪力墙结构特点分析 现浇钢筋混凝土剪力墙结构，除了承受楼板传来的竖向荷载外，还承受风荷载和水平地震作用。剪力墙结构的抗侧刚度大，在水平力作用下的侧移较小，承载力较大，

4、且整体性较好。通过合理设计，能设计成抗震性能很好的延性剪力墙。由于剪力墙承载力大，侧向变形小，且有一定延性，在多次大地震中，剪力墙结构破坏很小，表现出很好的抗震性能。但剪力墙的间距一般较小，平面布置不够灵活，建筑空间受到一定限制，因此一些需要大空间的建筑使用剪力墙结构就受到一定的限制。对于上部为住宅，下面几层为商场的高层建筑，对影响建筑使用空间的剪力墙，可以采用框支梁、框支柱来转换，扩大使用空间。 三、高层剪力墙住宅设计要点分析 高层剪力墙结构的合理设计，在充分考虑经济性、结构合理性、使用性等基础之上，主要注意以下几点： 1.合理布置剪力墙 合理的剪力墙结构布置主要有以下几点： (1)进行多向

5、对称布置。由于剪力墙结构具有水平延展性不强的缺陷，所以在进行设计时，尽量的沿着主轴方向双向或多向对称布置，且把不同方向的剪力墙有机连接起来，尽可能的拉通和对齐，提高剪力墙的空间延展性。此外，在进行抗震设计时，要尽量的让不同方向侧向刚度类似且自振周期相近，同时保证墙肢截面的简单和平整。 (2)充分发挥剪力墙承载力作用进行设计。因为剪力墙本身具有侧向刚度大和负荷承载力大等优点，所以为了充分发挥剪力墙的优点，在设计时要尽量让剪力墙之间留有一定的空间，把剪力墙结构侧向刚度控制在最佳力度，有效的减少地震力，提高结构的合理使用率。 (3)对于比较长的剪力墙要进行合理的分段。具体来说，就是要进行合理的开洞，

6、把其分为均匀的多个墙段，且用弱梁进行墙段间的连接；此外，独立墙段总高度与截面高度比例应该不大于 2。 (4)剪力墙尽量不要让洞口与墙边、洞口与洞口之间形成小墙肢。 (5)剪力墙布置要坚持“自下而上连续布置”原则，保证剪力墙刚度均匀分布，提高结构抗震能力。同时最好让剪力墙的门窗洞口上下对齐且成列布置，达到明确墙肢和连梁，应力规则分布的目的。 2.控制剪力墙的轴压比 为保证剪力墙延性，避免截面上受压区高度过大而出现小偏压情况，应当控制剪力墙加强区截面相对受压区高度，但截面受压区高度与截面形状有关，实际工程中剪力墙截面复杂，会增加计算受压区高度的困难。3.设置暗柱即边缘构件 边缘构件分为约束边缘构件

7、和构造边缘构件两类。约束边缘构件是指用封闭箍筋约束的暗柱，端柱和翼墙，其箍筋较密且直径较粗，对混凝土的约束较强；构造边缘构件的箍筋可取拉钩形式间距较疏且直径较细，对混凝土约束较差。一般建筑物出地面底部剪力墙弯矩最大，底截面钢筋屈服后会形成塑性铰区。塑性铰区是剪力最大部位，在反复荷载作用下，会出现裂缝，可能出现剪切破坏。而上部剪力墙弯矩较底部逐渐变小并出现反弯点，故规范规定在其他部位设置构造边缘构件即可。 4.控制墙肢截面尺寸的合理性 在进行高层剪力墙住宅设计时，要根据建筑的不同要求进行相应的剪力墙截面高度和厚度确定。剪力墙墙肢截面厚度，除了要满足承载力的要求外，还要满足稳定和避免过早出现斜裂缝

8、的要求。一般情况下，把稳定要求的厚度称作最小厚度，通过构造满足。 四、合理剪力墙结构方案 1.短肢剪力墙结构体系 在框支剪力墙的结构中，上部的剪力墙结构常常会采用短肢剪力墙的结构体系，其底部为大空间的结构体系，这样的结构体系在底层为店铺，上层为住宅或者旅馆的建筑中常常采用。但是这种体系也存在缺点，即抗震性能不够好，这主要是由于上层的剪力墙结构抗侧刚度比较大，下层的结构体系抗侧刚度比较小，结构刚度在竖向方向变化悬殊，甚至可达五到六倍，这使其结构在受水平力作用时，极易发生变形集中和应力集中，而在高层建筑混凝土结构技术规程中规定，下层结构的刚度要大于上层结构刚度的百分之七十。在一般的实际工程设计时，

9、为了达到相关要求，通常采用加大下层剪力墙厚度，提高框支层的刚度，降低上下层之间的刚度比，这样也就增加了相应的工程费用。 2.现浇剪力墙体系 现今大部分高层商住建筑为了满足底层为商铺的功能要求，将建筑结构设计为框支剪力墙结构，同时为了提高砼结构的抗震、耐久性及刚度的要求，框支剪力墙结构施工普遍为现场浇筑。在现场施工中，如果控制不当，极易使得剪力墙出现裂缝、蜂窝或者麻面，而且前期施工控制不力将会影响后期安装施工，对剪力墙和整体结构都有巨大影响。 3.转换层结构设计尤为重要 从对高层建筑的要求来看，现代居民希望建筑物拥有的功能多种多样，因此大楼常常被设计为具有较强的综合性能，尤其是在使用方面，上部与

10、下部的用途常常不同。因此，在选择高层建筑物结构布置的时候，就需要考虑上下部分结构的变化，特别是转换层的设置。在高位转换的底部大空间当中，其结构相对复杂，我们更加需要重视剪力墙结构的设计。 因为在进行高位转换的时候，刚度和质量较大的转换层升高，有效的将其本身与上下的刚度调整到接近的地步是非常必要的，而对于转换层自身而言，其质量与刚度都不适宜较大，在最终时，是否能够确保转换层附近的层间位移角基本达到均匀的情况，就需要在水平作用力的作用下，进行空间精确分析，检查其均匀情况。在采用转换层结构形式的时候，在选择上，偏向于重量与刚度皆偏小的材料，在实际的计算时，对于参与到了组合的振型数需要多多的进行选择。

11、 4.连梁 抗震时，连梁是抗震的第一道防线，剪力墙是第二道防线。连梁由于跨高比小，与之相连的墙肢刚度大等原因，在水平力作用下的内力往往很大，连梁屈服时表现为梁端出现裂缝，刚度减弱，内力重分布。因此在开始进行结构整体计算时，需要对连梁刚度进行折减。 五、结语 总的来说，在建筑设计阶段设计方案的选择将直接关系到后续的施工建设。因此，我们应当在设计阶段就加强对剪力墙结构的设计，进而最大程度的提高剪力墙结构的可靠性。 参考文献 1汪兴 高层剪力墙结构设计要点分析 J 中华民居 -2011年 6 期- 2田子波 高层框架剪力墙结构体系的设计要点分析 J 城市建设理论研究（电子版） -2013 年 18 期- 3孙晓斌 高层剪力墙住宅设计要点 J 中华民居 -2013 年30 期- 4陈栋梁 浅谈高层框架剪力墙结构抗震设计的技术要点分析 J 城市建设理论研究（电子版） -2012 年 35 期-