高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探究

1、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探究 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探究 【摘要】隨著城市化的進程不斷加快，建筑行業(yè)也隨之迅速開展，城市中的高樓大廈鱗次櫛比，為緩解城市建筑的高密度，高層建筑越來越受歡送。然而，對于高層建筑而言，建筑的穩(wěn)定性和抗震性顯得至關(guān)重要，這就對建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計提出了更高的要求。剪力墻以其特有的抗震性被廣泛應(yīng)用于高層建筑的建設(shè)當中。剪力墻雖然有不可替代的優(yōu)點，但如果結(jié)構(gòu)設(shè)計不到位，或者沒有到達標準要求，就會帶來一些問題，從而導(dǎo)致剪力墻無法真正發(fā)揮其功能。本文首先介紹了剪力墻的相關(guān)知識，然后以工程為例分析了剪力墻的結(jié)構(gòu)布置、設(shè)計要點等，希望能夠為高層建筑的設(shè)計提供一些參考價值。 【關(guān)鍵

2、詞】高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計 引言 剪力墻這種結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)成為目前高層住宅結(jié)構(gòu)形式的首選，剪力墻結(jié)構(gòu)布置靈活，抗震性能好，容易滿足各種使用功能的要求來增加使用中的舒適度。因此，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員要充分了解其受力原理，合理設(shè)計出平安、實用、經(jīng)濟的高層剪力墻結(jié)構(gòu)。本文以高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點探究為主題，從剪力墻的相關(guān)概念出發(fā)，重點研究高層建筑中剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，并結(jié)合相關(guān)案例分析說明。研究的目的在于通過對剪力墻的設(shè)計要點分析，使得建筑結(jié)構(gòu)得到整體優(yōu)化，從而促進高層建筑的平安性、經(jīng)濟性以及科學(xué)性。 一、剪力墻的相關(guān)知識 剪力墻是用鋼筋混凝土墻板來代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，能承當各類荷載引起的內(nèi)力

3、，并能有效控制結(jié)構(gòu)的水平力，這種用鋼筋混凝土墻板來承受豎向和水平力的結(jié)構(gòu)稱為剪力墻結(jié)構(gòu)。它的空間結(jié)構(gòu)由一系列縱向、橫向剪力墻及梁、板等組成。 剪力墻和其他的框架結(jié)構(gòu)一樣，既有其優(yōu)點，也存在缺乏。由于現(xiàn)澆鋼筋混凝土對水平地震荷載的承受，使得水平荷載對墻、柱產(chǎn)生一種水平的剪切力。為了與這種水平剪切力形成平衡，剪力墻結(jié)構(gòu)由縱橫方向的墻體支撐，從而形成抗側(cè)向力的體系。這是剪力墻的最大優(yōu)點。此外，剪力墻的剛度很大，而且空間的整體性好，從房間里無法看出梁、柱楞角，使得室內(nèi)的布置更加容易，方便而實用，簡單而美觀。剪力墻結(jié)構(gòu)還具有良好的抗震性能，這也是被廣泛運用于高層建筑的原因之一。剪力墻的最大的缺乏就是結(jié)構(gòu)

4、自重大，另外剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度大，會引起較大的地震反響；剪力墻墻體中軸壓低，墻肢承載力發(fā)揮缺乏等。預(yù)應(yīng)力剪力墻結(jié)構(gòu)常?？梢宰龀龃蟮目臻g住宅布局，完全滿足現(xiàn)代人對舒適寬闊的居住空間需求。既然剪力墻有其優(yōu)缺點，就要求我們在設(shè)計中因勢利導(dǎo)，趨利避害，使其發(fā)揮最大的功能性作用。 剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計原那么：【1】剪力墻的布置應(yīng)分布均勻，沿房屋縱橫兩個方向設(shè)置，使剪力墻剛度合理。剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處，在結(jié)構(gòu)平面中部盡量減少剪力墻的布置，使剪力墻分布于建筑物周邊，在較少的剪力墻情況下取得較大的剛度，結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心盡量接近?！?】剪力墻沿高度應(yīng)均勻變化，在豎向布置

5、上應(yīng)貫穿房屋全高，使結(jié)構(gòu)上下剛度連續(xù)、均勻?！?】為了保證樓屋蓋的側(cè)向剛度，防止水平荷載作用下樓屋蓋平面內(nèi)彎曲變形，應(yīng)控制剪力墻的最大間距。【4】剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)具有延性，細高的剪力墻容易設(shè)計成具有延性的彎曲破壞剪力墻。當墻的長度很長時，可以通過開設(shè)洞口將長墻分成長度較小的墻段，使每個墻段成為高寬比大于3的獨立墻肢或聯(lián)肢墻，分段宜較均勻，通常墻段的長度不宜超過8m。【5】結(jié)構(gòu)計算分析應(yīng)滿足最大層間位移、周期比、位移比、軸壓比及墻體穩(wěn)定性等方面的要求。 二、實例分析 工程概況：以某住宅小區(qū)高層住宅設(shè)計為例，該建筑為地上33層和地下2層，地下兩層為非機動車停車庫，地上為住宅。地下室的層高均為3.5m，

6、地上133層高為2.9m，地上建筑總高度為96m。該建筑物為剪力墻結(jié)構(gòu)，抗震設(shè)防類別為丙類，設(shè)防烈度為7度，設(shè)計根本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震第二組，場地土類別為類，特征周期為0.55s。 結(jié)構(gòu)選型：根據(jù)本建筑的使用功能和建筑高度選擇其結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，根底采用樁筏根底。 結(jié)構(gòu)計算：本工程采用中國建筑科學(xué)研究院開發(fā)的PKPM系列高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE進行計算分析。計算分析結(jié)構(gòu)說明本工程的自振周期正常合理，平動周期為第一振動周期，扭轉(zhuǎn)周期與第一平動周期之比為0.80，小于0.90，滿足標準，振型曲線光滑連續(xù)，無突變。按彈性方法計算的風(fēng)荷載或多遇地震標準值作用下的樓層

7、層間最大水平位移與層高之比小于1/1000。在規(guī)定的水平力作用下，樓層的最大彈性水平位移，不大于該樓層兩端最大彈性水平位移平均值的1.2倍。計算結(jié)果顯示本工程無平面不規(guī)那么或豎向不規(guī)那么的情況。剪力墻軸壓比滿足標準要求。 剪力墻布置：剪力墻應(yīng)在滿足結(jié)構(gòu)豎向及水平荷載的前提下盡可能地布置在隔墻位置，對剪力墻的數(shù)量進行控制，還要減少邊緣構(gòu)件數(shù)量，結(jié)構(gòu)計算時滿足剪力墻實現(xiàn)彎曲破壞的延性破壞模式。剪力墻的厚度按照?建筑抗震設(shè)計標準?GB 50011-2021和?高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程?JGJ3-2021的規(guī)定選取后進行計算，根據(jù)墻體的穩(wěn)定性和軸壓比對所選取的墻厚進行調(diào)整。最終本工程地下室墻體均采用

8、300mm厚，地上住宅局部采用200mm厚。 混凝土強度等級的選擇：本工程層高較低，剪力墻墻體穩(wěn)定性均能滿足標準要求。墻體的混凝土強度等級根據(jù)標準對剪力墻軸壓比的限制選擇。地下室剪力墻采用C35，16層為C40，712層為C35，7層以上為C30。由于住宅建筑房間開間小，平面分格多，梁板的混凝土強度等級在施工時不易于剪力墻區(qū)分，因此本工程梁板及樓梯的混凝土強度等級均同本樓層的剪力墻。 高層建筑梁板布置：考慮到住宅建筑以實用性和舒適性為最根本的要求，梁設(shè)置時盡量布置于填充墻下面，防止房間內(nèi)露梁，如果出現(xiàn)難以防止的情況盡量把梁凸出到衛(wèi)生間或廚房等相對次要的房間。另一方面就是要注意房間凈高的要求，在

9、滿足受力的前提下盡量保證房間凈高以增加使用的舒適性。 三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)造要點 剪力墻結(jié)構(gòu)伸縮縫的最大間距：裝配式建筑為65m，現(xiàn)澆式建筑為45m。當采用以下措施時可以適當增加伸縮縫的最大間距：【1】采取減小混凝土收縮或溫度變化的措施；【2】采用專門的預(yù)加應(yīng)力或曾配構(gòu)造鋼筋的措施；【3】采用低收縮混凝土材料，采用跳倉澆筑、后澆帶、控制縫等施工方法，并加強施工養(yǎng)護。 剪力墻結(jié)構(gòu)的最大高度比：非抗震設(shè)計時為7，抗震設(shè)防烈度為6度和7度時為6、8度時為5、9度時為4。高層建筑的高寬比是對結(jié)構(gòu)剛度、整體穩(wěn)定、承載能力和經(jīng)濟合理性的宏觀控制。在結(jié)構(gòu)設(shè)計計算滿足標準規(guī)定的承載力、穩(wěn)定、抗傾覆、變形和舒

10、適度等根本要求后，僅從結(jié)構(gòu)平安角度講高寬比限值不是必須滿足的，主要影響結(jié)構(gòu)設(shè)計的經(jīng)濟性。 剪力墻結(jié)構(gòu)的防震縫：剪力墻結(jié)構(gòu)的防震縫按照同高度的框架結(jié)構(gòu)防震縫要求的50%取值，且不小于100mm。 剪力墻底部加強部位的范圍：【1】底部加強部位的高度應(yīng)從地下室頂板算起；【2】底部加強部位的高度可取底部兩層和墻體總高度的1/10二者較大值；【3】當結(jié)構(gòu)計算嵌固端位于地下一層底板或以下時，底部加強部位宜延伸到計算嵌固端。 軸壓比限值：在重力荷載代表值作用下剪力墻墻肢軸壓比限值分別為0.4、0.5、0.6。 4.6軸壓比限值 一般剪力墻底部加強部位三級抗震無規(guī)定、二級抗震0.6、一級抗震0.5或者是0.4。 四、結(jié)論 在實際的工程減值中，設(shè)計方只有把握住剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要點，才能真正設(shè)計出平安穩(wěn)定的建筑物，從而保障居住者的生命平安，同時還可以最大程度地節(jié)約建筑工程的設(shè)計本錢。 參考文獻： 【1】陳耀. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計分析探討J. 福建建材，2021，04：36-37+39. 【2】王建棟，邊紅美. 某高層建筑框架混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析J. 商品混凝土，2021，05：81-82. 【3】馮運琴. 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)連梁設(shè)計中的問題