浅析高层建筑剪力墙结构设计.doc

1、浅析高层建筑剪力墙结构设计摘要：随着商品住宅建筑在我国城市建设中的发展，高层住宅建筑将会大量采用剪力墙结构。由于具有较好的抗震性能，且结构布置灵活、造价低、经济性好等优点，使我们在设计中更加注重各方面的优化设计，方可使结构在整体上安全合理，保证高层建筑的安全性。 关键词：高层建筑剪力墙设计结构设计 中图分类号：TU2 文献标识码：A 1、 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，但应满足在基本振犁地震作用下，剪力墙部

2、分承受的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的一半。 1.1 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。 1.2 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。由此可以看出，楼层间的扭转和剪

3、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。 1.3 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 2.5。规范规定连续梁不应拆减在跨高比不超过 5 的时候。在跨高比在 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。

4、 2、剪力墙设计 剪力墙受竖向荷载的作用比较大，其竖向荷载一般是结构的自重和楼面的荷载作用产生 的。竖向荷载在墙肢内产生轴力，在连续梁内产生弯矩，这时候可以按其受力面积进行计算即可。如果在水平荷载的作用下，剪力墙的受力情况可以按二维平面来分析，在对其精确的计算的时候就按平面问题计算。其计算的工作量很大。但是在工程设计的时候，对于不同类型的剪力墙受力特点可以对其进行简化计算。在水平力作用下，整体墙的截面弯矩和剪力可以按照悬臂构件来计算。小开口整体墙虽然因为洞口影响而出现墙肢间应力不再按直线分布，但是产生的影响也不是很大，所以仍然可以按整体墙计算基础上对其进行修改即可。壁式框架可以简化为带刚域的框

5、架，用改进的反弯点法进行计算。联肢墙是由一系列连梁约束的墙肢组成，可采用连续化方法近似计算。 对于框支剪力墙和开有不规则洞口的剪力墙相对有点复杂，设计人员可以用计算机进行 计算。剪力墙结构与框架结构在水平荷载的作用下的变形规律是不同的，剪力墙的侧移曲线是弯曲型的而框架结构的侧移曲线是剪切型的，剪力墙的侧移曲线凸向原始位置而框架结构则是凹向原始位置。在框剪结构中，在相同的高度时候其侧移也基本上相同。这就使框剪结构的侧移曲线不是弯曲和剪切型，而是弯剪混合型。框剪结构的顶部侧移比纯剪力墙结构小些，比纯框架结构大些。而在其底部侧移则是比纯剪力墙结构的大些，比纯框架要小些。框架和剪力墙不但一起承担外部荷

6、载，而且保持变形协调还存在着相互作用。框架和剪力墙之间协同工作，共同达到承受各方面荷载的作用。 3、有效的提高建筑结构中剪力墙设计 3.1 合理结构设计理念和恰当的计算。选择合理的建筑结构设计方案，是整个建筑结构 的首要环节，剪力墙以处于受弯工作状态时，才能有足够的延性，故剪力墙应当是高细的，如果剪力墙太长时，将形成低宽剪力墙，就会由受剪破坏，剪力墙呈脆性，不利于抗震。所以在建设之前一定要有精确的计算，虽然现在使用计算机代替人工操作明显增多，但是在很多部分还是需要有良好的工作经验来解决，计算机不是能把所有的方面都考虑清楚的，因为现在还没有一套完善的相对建筑结构计算应用的软件。在利用现代工具的同

7、时，依然要结合自己的想法双重进行判定。 3.2 合理的基础方案和承重构件的设计。在基础方案设计的构成上，应该进行实地考察， 对各方面存在的隐患和需要解决的问题，进行逐一的解决，基础设计方案要根据工程和水质的地址条件，各项指标和相邻建筑的分布状态进行合理的规划，最大限度的发挥基础方案的作用，尽可能的在原基础上进行修订和整改。在实地考察之后要进行合理的承重构件设计和选择，以确保建设结构的安全性和可靠性， 3.3 有效提高整体建筑结构能力。剪力墙的根本就是防震，那么设计的原则就是简单、 规则，从而减少地震时对剪力墙的抗压作用，并且在设计的同时需要结构受力明确，不能在出现地震或者其他灾难情况的时候受力

8、不匀称，导致危害性加剧。所以要尽可能的减少薄弱部位，避免局部能力较弱，在设计的同时，要考虑到会产生薄弱的部位，从而进行认真的修订和采取相应的措施，提高总体的抗震能力。 4、剪力墙结构的剪力墙的配筋 剪力墙结构中剪力墙通常分为墙肢和连梁两类构件。墙肢的配筋包括墙肢的边缘构件和墙身的配筋，现结构计算软件提供墙肢的计算配筋包括水平配筋和竖向配筋两项。水平配筋为墙肢按斜截面抗剪计算需要的水平分布钢筋面积；竖向配筋则为墙肢按正截面抗弯计算需要的墙肢两端部的竖向钢筋面积，这是因为墙肢中部竖向分布钢筋一般较细，容易产生压屈现象，所以偏安全忽略受压区竖向分布钢筋作用。墙肢中边缘构件的纵向钢筋和墙肢的水平钢筋为

9、按计算及构造配筋，墙肢中边缘构件的箍筋及墙肢的竖向分布钢筋为按构造配筋。 较长墙肢的水平分布钢筋及竖向钢筋按计算结果及规范要求最小配筋率配筋，一般不会出错。容易出现问题是较短墙肢的配筋，如形状为 L 形的墙肢，L 形墙肢一边为一般剪力墙，另一边为短肢剪力墙，此 L 形的墙肢为一般剪力墙，按一般剪力墙构造及配筋。在 L 形墙肢的短肢部位，一般做法是此短肢部位墙肢连同长肢端的边缘构件一起做成一整体边缘构件，这时应注意：整体边缘构件在短墙肢方向的箍筋是否满足短肢边的水平计算配筋，整体边 缘构件的构造配箍一般不能满足计算要求。整体边缘构件中短墙肢方向端部的竖向钢筋应 按短墙肢竖向计算钢筋面积配筋（此计

10、算竖向配筋一般很大） ，而不是按此整体边缘构件总 计算配筋平均配置纵向受力钢筋。 剪力墙开洞后形成的连梁根据跨高比不同可分成两种情况：当连梁跨高比不小于 5 时，此梁受力状态和一般框架梁相似，可按框架梁设计。当连梁跨高比小于 5 时（连梁跨 度较小，截面高度较大） ，其承受的竖向荷载往往不大，梁的弯距很小，而水平荷载作用下 梁的剪力很大，且沿梁长基本均匀分布，对剪切变形十分敏感，容易出现剪切斜裂缝。因此， 此类梁应按规范规定的连梁设计。一端与剪力墙相连，另一端与框架柱相连的跨高比小于 5 的梁，也应按连梁设计。此梁应取与剪力墙相同的抗震等级。 结语 近年来随着高层建筑的增多，对剪力墙的设计也提出了更高的要求，只有合理的对剪力 墙进行设计，才能给购房者带来安全感。在今后的建筑过程中，要多结合工程的施工实际情 况来制定剪力墙的设计方法，从而有效的提高建筑结构，以达到安全、可靠、经济的目的。