1、1浅谈高层住宅剪力墙结构设计摘要：剪力墙结构既可以保证结构安全可靠性，又可以使室内空间合理、墙面平整，所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构，剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。本文阐述了高层建筑的结构设计特点及高层剪力墙的布置原则，探讨了高层建筑的剪力墙结构设计。 关键词：建筑；剪力墙；布置原则；结构设计 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 由于人们生活水平的提高，普通框架结构已不能满足人们对住宅空间使用和立面美观的要求。剪力墙结构既可以保证结构安全
2、可靠性，又可以使室内空间合理、墙面平整，所以高层建筑结构中越来越多地采用剪力墙结构，剪力墙的受力、变形特征，类似于框剪结构，但比框剪结构的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也比框剪结构小，则传基础荷载更均匀、合理。这样的结构形式能使建筑取得较好的经济效果和建筑功能效果。 一、高层建筑的结构设计特点及其分类 剪力墙结构是一种用钢筋混凝土的墙板代替传统框架结构之中的梁2柱，以承受水平力和竖向力的结构。 剪力墙的特点是其墙肢的长度远远大于墙肢厚度，其在水平面以内具有极大的承载力和刚度，在水平面以外，承载力和刚度相对较小。 剪力墙的墙肢属于偏心受拉或受压构件。除此之外，剪力墙
3、还可承受除弯矩和水平剪力以外的竖向力。 在剪力轴力和弯矩共同作用下，剪力墙的水平力就像一个悬臂深梁，其底部牢牢地固定于基础之上。 剪力墙的特点主要有以下几个： （1） 剪力墙承载能力优越，抗侧力能力强，通常用于高层建筑； （2） 剪力墙充分利用空间，可以节约层高； （3） 剪力墙结构的室内空间相比梁柱结构来说要宽敞简洁，但也有其缺点，那就是其建筑平面的设置不是很灵活，住户不能对室内的布局进行改造； （4） 施工比较麻烦，造价也比较高；（5） 其结构的自身重力大，可以吸收的地震能量大。 剪力墙由于其自身空洞的数量和大小有所不同，这些不同会导致剪力墙的内力分布、 变形状态和受力特点产生不同。据此，
4、通常可以将剪力墙氛围联肢墙、 整体小开洞墙和整截面墙三大类。 其中每一类都各具特点： （） 联肢墙：是指当剪力墙洞口呈现竖向成列的布置时，其洞口的面积会超过剪力墙总面积的 ，各个墙体之间由一些连梁进行连接。 （） 整体小开洞墙：是指当剪力墙的洞口稍大，成列布置，上下对齐，形成了明显的连梁和墙肢，其刚度分布均匀。 3（ ） 整截面墙：是指剪力墙的洞口面积小于其墙体总面积的 16% ，或者不开洞口。 如果开洞口，洞口的长边尺寸都小于洞口的净距和洞口到剪力墙墙边的净距。此时剪力墙的受力情况就像一个整体悬臂构件。二、高层剪力墙的布置原则 、在设计剪力墙的时候,最好沿主轴的方向多向或者双向布置,在不同方
5、向的剪力墙最好联结在一起,要注意尽量避免对直或者拉通;在进行抗震设计的时候,要使两个方向的侧向刚度相接近,而剪力墙的墙肢的截面要规则并且简单。在高层建筑的剪力墙结构中,剪力墙要沿主轴的方向或者其他的方向进行双向的布置;尤其是在抗震设计中,要避免出现仅仅单方向有墙的设计形式,这样才能让其有比较好的空间工作性能,而且可以使双向的抗侧力的刚度比较接近。剪力墙在分布上要均匀,数量要适当。剪力墙在配置比较少的时候,结构的抗侧力的刚度会不够;如果剪力墙的配置过多的时候,墙体会得不到充分额利用,抗侧力的刚度过大,这样会导致地震力变大,自身的重力变大,也没有益处。 、剪力墙在布置设计上不能太密集,要使整个结构
6、具有合适的侧向的刚度,如果侧向刚度比较大的话,不仅会加大墙体本身的重量,还会使其在地震中所受的地震力变大,容易发生倒塌事件。 、剪力墙在竖直方向要从下到上做连续的布置,避免发生刚度的突变情况。在高层建筑中,剪力墙的墙肢的截面要规则并且简单,剪力墙在竖直方向的刚度要均匀,剪力墙的门窗或者洞口要形成明确的墙肢和连接4梁。要避免墙肢出现刚度相差悬殊的洞孔设计,在进行抗震设计的时候,一级、二级和三级抗震等级的剪力墙都不能采用叠合的错洞墙。 、如果剪力墙的长度比较大的时候,可以通过开设洞口的方式来把墙分成几个均匀的独立的墙体,每一段墙体的长度不能大于 8m。 、剪力墙的洞口或者门窗要上下对齐,不能错位,
7、成列布置。要避免使用叠合的错洞墙或者错洞墙,这样都会影响剪力墙的承重能力,容易发生应力变形。 、在剪力墙和平面以外的方向的梁体连结的地方,要加强剪力墙平面之外的抗弯的刚度以及承载力,可以采取在墙内设置一些暗柱、扶壁柱或者和梁相互连接的型钢等措施,也可以用减小梁端的弯矩的措施来达到加强承载力和抗弯能力的目的。例如:可以设计成铰接或者是半刚接的形式。 、短肢剪力墙指的是墙肢的截面的长度和厚度的比值在 58 之间的剪力墙,在高层建筑中,不能全部都采用短肢剪力墙的设计结构。短肢剪力墙的结构的最大的使用高度要适当的有所降低。 三、高层建筑剪力墙结构设计优化 、注重转换层结构设计 现代高层建筑的使用功能越
8、来越多样化，多功能的综合大楼，其上部结构、下部结构的使用功能是不同的。因此，其结构布置形式也应该有相应的变化，必须设置转换层结构。 高位转换的底部大空间剪力墙结构相当复杂，因此在进行设计时必须要引起重视。由于高位转换时刚度5和质量较大的转换层升高，调整转换层本身及其上、下的刚度比使之接近是必要的，转换层本身的刚度和质量不宜大，最终可通过水平力作用下精确的空间分析检查转换层附近的层间位移角是否基本均匀。宜尽量选用刚度和重量较小的转换层结构形式，计算时应多取参与组合的振型数。通过计算仔细分析可能存在的薄弱部位，研究具体的内力分配特点，通过调整内力和构件配筋设计改善薄弱部位的性能。 、优化连梁设计
9、对于连梁非抗震及抗震设计，高跨比大于和小于. 这两种情况，规范在截面受剪承载力以及配筋这两个方面都有明确的要求。塑性调幅可以采取以下两种方法：（）将连梁的刚度在内力计算之前进行折减。（）将连梁的弯矩与剪力的组合值在内力计算之后再乘上一个折减系数。不管是采用哪种方法，应该确保经过调整后连梁的弯矩、剪力设计值不得小于使用阶段实际值，也不得低于设防烈度低一度的地震组合所得的弯矩设计值。防止在正常使用状况下或者较小地震作用下产生裂缝，影响结构安全另外，还必须要重视连梁的铰接处理。 、底部加强部位的设计优化 在剪力墙设计时，一般高层剪力墙结构 ，底部加强部位的高度可取嵌固部位以上，墙肢总高度的 1/10
10、 和底部两层高度二者的较大值；底部带转换层的高层建筑结构，其剪力墙底部加强部位的高度，可取框支层加上框支层以上层的高度及墙肢总高度的 1/10 二者的较大值；房屋高度6不大于 24m 时，底部加强部位可取底部一层。当将地下室顶板视作嵌固部位，在地震作用下的屈服部位将发生在地上楼层，同时将影响到地下 1 层，此时地下 1 层的抗震等级不能降低，加强部位的范围应向下延伸到地下 1 层，并应按规范要求在地下 1 层设置约束边缘构件。 四、结束语 总之，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。 参考文献： 1 邱海军, 倪国葳, 秦春霞. 浅谈高层建筑混凝土结构设计J. 科技创新导报, 2010,(05) 2 刘拥军. 浅谈高层剪力墙结构的设计J. 沿海企业与科技, 2010,(08) 3 胡桂燕. 高层剪力墙结构设计中几个问题的探讨J. 中国高新技术企业, 2008,(10) 4 安东. 高层建筑结构设计要点探析J. 中国城市经济, 2011,(09) 5 王林, 于海, 朱金声. 剪力墙结构设计中几个问题探讨J. 科技创新导报, 2009,(05)
