高层建筑结构设计 第七章 剪力墙设计
高层建筑框支剪力墙结构设计
高层建筑框支剪力墙结构设计摘要：本文结合某高层建筑结构设计的实例，对其框支剪力墙结构的抗震设计进行了分析。
关键词：高层建筑剪力墙结构1 工程概况本工程主体结构层高60.3m,地下室2 层,层高分别为3.5m,4.7m;地上1 层为居民活动空间,高5.4m;2层～13 层为住宅,层高2.8m,以上至屋顶层高均为3.0m。
2 结构设计中的计算和分析2.1转换体系的选取与计算框支转换层楼板在地震中受力变形较大, 其在整体电算中的模型选择很关键。
由于工程转换梁上部层数多,地震时楼板将传递相当大的地震力,其在平面内的变形是不可忽略的。
因此采用弹性板或弹性膜的计算模型较为适宜。
由于弹性板的平面外刚度在整体计算中已被计入,相当于考虑了板对梁的卸荷作用,会使梁的设计偏于不安全。
在进行整体结构分析时,将转换层楼板用弹性膜单元模拟。
2.2嵌固端与转换层楼板板厚的确定工程以±0.000 板作为嵌固端,既保证上部结构的地震剪力通过地下室顶板传递到全部地下室结构, 同时能够保证上部结构在地震作用下的变形是以地下室为参照原点。
《抗规》第6.1.14条规定:当地下室顶板作为上部嵌固端部位时, 地下室结构的侧向刚度与上部结构的侧向刚度之比不宜小于2。
故地下室顶板厚度取200mm,同时,为了有效地将水平地震力传递给剪力墙,在应力集中的楼层,将楼板厚度加大,转换层楼板取180mm,与其相邻的层也适当加厚至150mm。
考虑抗震需要,施工图阶段时更有意提高转换层配筋率,使单层配筋率达到0.35%, 以进一步提高转换层楼板和(1)q≤ect310l02(2)γe≤δ1h2δ2h1框支大梁共同作用的能力。
考虑到梁宽大于上部剪力墙的两倍,宽度较宽,对边转换梁,板面钢筋不是简单地要求伸入梁内满足锚固要求即可,而是要求必须贯穿梁顶截面,以确保梁内扭矩在板上的有效传递。
2.3框支柱与剪力墙底部加强部位墙厚的设计框支柱基本布置于上部剪力墙对齐的下方或就近区域, 这样不仅能使竖向荷载的传力途径直接、明确,减少转换板的内力,同时,上下抗侧力结构对齐,对于抵抗水平地震荷载作用,改善转换板的复杂受力情况也是大有益处的(详见图1)。
高层建筑结构设计特点与剪力墙设计
高层 建筑结构设计特点 与剪力墙 设计
摘要： 随 着 我 国经济 的快 速发 展 及施 工 技 术 的不 断革 新 ， 城 市 高程建 筑如 雨后 春 笋般 拔 地 而起 ， 文 章结 合 高层 建 筑结 构 设 计 ， 对 其 结构 体 系 的设 计特 点进 行 了概 述 与分 析 ， 指 出 了在 高层 建 筑 结构 设 计过 程 中应注 意 的 问题 ， 以提 高建 筑 结 构 设 计 的经 济 性和 安 全性 。 剪力 墙 结构 由于其 结构 刚度 大 、 整体 性 好 等优 势 而被 广 泛 应用 于 高层 建 筑 中 ， 本 文通 过 结合 某 高层 建 筑 结构 实例 ， 来 探讨 剪 力墙 结 构 的设 计应 用技 术 要点 ， 为 同行提 供 实例 参 考 。 关键 词 ： 高 层建 筑 ； 结 构设 计 ； 剪力 墙设 计 现 阶段 ， 我 国 国民经 济 飞速 发展 ， 城 市化 进程 加 快 ， 城 市 的规 模 和 人 口都 急剧 扩 大 ， 城 市建 设用 地 高度 紧 张 ， 加 之人 们 对建 筑 性 能要 求 不 断提 高 ， 城 市 高层 建筑 成 为 城市 发展 的 必然 趋势 。 在 新材 料 、 新技术、 新 工 艺不 断革 新变 化 布置 剪力 墙 时 ， 剪 力墙 的 数 目并 不是 越 多越好 ， 需要根 据 实际情 况 进行 合 理 的设置剪 力 墙数 目，又要满 足结 构质 量 中心 与刚度 中心 的重 合 以避 免 出现
决 于剪 力 墙 的开 洞情 况 。高 层 建筑 结构 设计 特 点 为 ： 在 较 高 楼房 中尽 管竖 向
除了有特殊 说明之外 ， 剪力墙 墙体水 平钢筋 要放在 外侧 ； 墙体钢 筋网之 间设
＠ ６ ０ ０ ］ 【 ６ ０ 啦 筋； 剪力墙 墙体水平钢 筋不得代替 暗柱箍筋 的设置 。若墙 或墙 荷 载 仍对 结 构 设计 产 生 着重 要 影 响 ， 水 平 荷 载 却 起着 决 定 性 的 作用 ， 随着 楼 直 径８ 则 配置 暗柱箍 筋 即可而 无需增设墙 体水平筋 。连 房 层 数 的增 多 ， 水平 荷 载 愈益 成 为 结 构设 计 中的 控制 因素 ； 轴 向 变形 不 容 忽 的一 个墙肢 全长按暗柱设 计时 ， 腰筋 ） ； 除 特殊标 注外 ， 连梁腰 筋按墙体 水平筋 拉 视， 轴 向 变形 会 使得 高 层 建筑 结 构 的 内力 数 值 与 分 布产 生 显 著 的 改变 ； 侧 移 梁 应沿整 个梁高设 置侧 面纵筋 （ 通 。当电梯基坑 未落在结构底 板 （ 或 基础 ） 上， 且基 坑板下未设 置实心柱墩 延伸到 成 为 控制 的指 标 ； 结构 延性 是 重要 的设计 指 标 。
试论高层建筑剪力墙结构设计
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１剪力墙结构的布置及概念设计
在水 平地 震作用 下 ，高层 短肢剪力 墙结 构主要表 现为 整体弯 曲变 形 ，底部 外 围 的小 墙肢 承 由于 竖 向荷 载 较 大 ，破 坏 严重 ，特 别 是一 字形小墙 肢 的破坏 最为严重 。 可增加建 筑物 周边墙 肢长度 或连梁 高度 来消 除扭转 不规 则，从而使 结构 的抗扭 刚度 明显增 大 。为了提高墙肢 的承载 力和延 性 ，还 需加强 边缘 构件配 筋 ，增 大这些 部位 墙肢纵筋和 箍 筋 的配 筋 率 ，严 格 控 制轴 压 比 。
【 键词 】 剪力墙结构 边 关 缘构 件 连梁謦筋
引 言
高层建筑剪力墙结构设计分析
高层建筑剪力墙结构设计分析摘要：在高层建筑结构设计中，建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。
因此，在结构设计中剪力墙的平面布置和结构的选取直接关系到了建筑物的安全性，是做好高层建筑结构设计的必要环节。
本文主要对高层建筑结构剪力墙设计进行了探讨。
关键词：高层建筑；剪力墙；结构设计abstract: in the structural design of high-rise building, the main buildings in the vertical bearing component by wall bear, the wall for horizontal member of both from the vertical load, and undertake wind or from the earthquake action horizontal earthquake effect. therefore, in the structural design of shear wall structure layout and the selection of the safety of the direct relationship between the buildings, is to do a good job in designing high-rise essential. this paper mainly of high-rise building the shear wall structure design is discussed.keywords: high building; shear wall; structure design 中图分类号：tu398+.2文献标识码：a 文章编号：一、高层建筑结构设计特点高层建筑在其结构设计阶段十分重要，需要考虑水平荷载、轴向变形、建筑物的侧移、结构的延性等方面的因素。
高层住宅剪力墙结构设计控制及调整
高层住宅剪力墙结构设计控制及调整高层住宅设计中广泛采用剪力墙结构，本文给出了剪力墙结构的布置原则及设计时的注意事项；汇总了剪力墙结构计算的各个设计指标以及对应的调整方法。
随着社会进步，科技发展，人们对住宅的功能要求越来越丰富，建筑设计越来越符合功能和审美的要求；为实现建筑的要求，结构选型主要与其使用功能直接相关，同时拟建场地的地理位置，抗震烈度也是影响结构选型的重要因素。
为了进一步提高土地利用率，建设单位倡导建设高层住宅，以满足市场的需求及企业自身经济效益的要求；目前高层住宅成为人们的主要居住形式，高层住宅主要的结构形式多为剪力墙结构。
1剪力墙结构的特点剪力墙结构是由竖向剪力墙和水平楼面梁板组成的结构。
剪力墙既作为承受水平和竖向作用的构件，又有分隔房间的作用。
其布置原则除了应满足建筑使用要求，对结构受力是否合理至关重要，剪力墙布置是否合理进一步决定了该建筑的建设费用，所以更多的建设单位在前期建筑方案及与相应的结构选型上尽量优化，而达到节省造价的目的。
2建模时的注意事项（1）剪力墙：目前结构常用计算软件：中国建筑科学研究院开发的软件PKPM，北京盈建科软件XXXX有限公司编制的软件YJK，均可进行剪力墙结构的计算。
（2）剪力墙平面布置原则：依据建筑平面图：①外墙可布置为剪力墙，增加建筑平面的抗扭刚度。
②内墙布置时，平面均匀对称布置，竖向连续，避免楼层错洞保证剪力墙边缘构件上下连续贯通，同时避免墙肢开洞过大形成抗震性能较差的短肢墙（短肢剪力墙指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙）。
③剪力墙的截面厚度及构造配筋应当依据实际工程剪力墙部位及抗震等级，参见《高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2010）》7.2.1，10.4.6，《建筑抗震设计规范（GB52022-0510）》（以下简称抗规）6.4.1，6.4.3条。
④内墙长度除应满足建筑条件，还要考虑墙下桩最小桩间距的要求，例如：常规设计时，桩直径700mm，桩间距不小于3倍桩径，加上0.5倍的桩径，建议上部剪力墙的长度为2500mm，上部如有结构洞口，宜尽量使洞口避开桩位。
高层建筑的剪力墙体系结构设计应用探讨
高层建筑的剪力墙体系结构设计应用探讨剪力墙结构，可以简单理解为：纵横向的主要承重结构全部为结构墙的结构。
其作用在于促使形成一种可以准确有效抵抗水平作用的相应结构，此外，又能够就空间加以有效的分割。
该结构主要以钢筋混凝土墙板来起到梁柱的作用，进而承担一系列荷载所带来的内力，恰当的就结构水平力加以控制。
正是因为如此，剪力墙结构于当代现代高层建筑中被广泛使用。
基于此，本文对剪力墙结构设计在高层建筑中的应用进行了分析。
标签：高层建筑，剪力墙体系结构设计，应用随着当前我国城市化建设发展速度不断加快，城市内部的天际线在不断上升，在我国很多地区当中，房地产行业作为国民经济的支柱产业，近些年，都在以迅猛的速度发展，对于城市的象征，建筑的体量不在追求庞大的占用空间，而是寻求往更高的天空突破的可能。
众所周知，高层建筑的实际占地面积较小，并且整个建筑的使用面积较大，是现阶段我国建筑选择的重点类型。
在高层建筑的结构设计中，相应的剪力墙结构凭借其刚度大、抗震性较好等优势被广泛利用。
本文重点针对高层建筑剪力墙结构的设计应用进行分析。
一、剪力墙结构设计综述剪力墙结构在现代建筑工程中发挥重要作用，主要是用来承载竖向和水平荷载力的墙体，随着地震、台风等自然灾害的频发，剪力墙的优势也突显出来，既可以抵抗风荷载，又可以增强对地震抵抗力，从整体上提高了建筑结构的强度和刚性，保证建筑在遭受外力作用的时候结构不会受到较大破坏，确保建筑工程结构足够的稳固。
建筑剪力墙结构设计分为两类，一种是平面剪力墙，另外一种是筒体剪力墙，平面剪力墙就是在建筑结构的关键部位用钢筋混凝土浇筑剪力墙，这也就意味着墙体是钢筋混凝土框架，建筑结构稳固性会增强，外力作用下不会受到过大的影响，抗倒塌的能力非常强大。
平面剪力墙结构设计的过程中，最好采取现浇剪力墙的方法，或者是通过梁和柱子一起浇筑的方法，这样做的目的是提高剪力墙结构的整体性。
筒体剪力墙被广泛的使用在高层建筑中，在悬吊结构中也使用的比较多，是利用间隔墙围成的，必须采取现浇的方式，最终形成钢筋混凝土结构墙，这种墙体的可以承受的水平荷载更强。
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析摘要:随着我国城市化、现代化进程地不断加快,高层建筑俨然成为城市建筑的主流形态,在高层建筑结构设计上,剪力墙作为一个成熟的结构形式,其结构和形式呈现出多样化,本文依据剪力墙结构计算原理结合工程实例就高层住宅剪力墙结构的设计与分析谈几点看法。
关键词:高层建筑剪力墙设计1 剪力墙的常见类型(1)从剪力墙的开洞率及对其自身的受力特性影响进行划分,可以将单片剪力墙划分为如表1所示的几种类型。
(2)从墙体的高宽比进行划分,通常分为高剪力墙和低矮剪力墙。
(3)从竖缝及配筋的存在方式进行划分,通常分为普通配筋、交叉配筋和带暗支撑剪力墙。
(4)在实际的工程结构设计中,最为常用的两种结构形式如图1所示。
2 剪力墙结构的布置在结构设计中,由实际的工程经验,对于剪力墙的布置应注意以下几个方面。
(1)从布置方式上来看,剪力墙沿主轴方向或其他方向比较适合以双向或多向的方式进行科学的布置,并使两个方向的刚度尽量接近,对于不同方向的剪力墙应该分别进行有效的联结,通过科学的布置,借助于拉通、对直的作用,有效地保证剪力墙达到最好的空间工作性能。
(2)在布置的顺序上来看,剪力墙最好是自下而上进行连续地布置,实践证明如此布置能够有效地避免出现不良的刚度突变。
(3)从结构刚度要求上来看,在具体的设计上,沿高度的方向应允许在合理的范围内改变墙的厚度和混凝土的强度等级,或是减少部分墙肢,目的在于确保侧向的刚度沿着高度保持连续地、逐渐地变小。
如若剪力墙沿着高度是非连续变化的,势必将引起建筑结构沿着高度出现不连续的刚度,存在着刚性突变问题,对抗震结构不利。
(4)如果在实际中遇到剪力墙的长度比较长的情况,在设计上通常各个墙段之间凭借弱连梁进行有效的连接,将其等效地分为若干独立墙段,如图2所示。
(5)从剪力墙洞口的布置角度来看,大量实践经验表明,开洞方式之间影响着剪力墙的力学性能。
在剪力墙的门窗洞口开洞方式上,为了保证剪力墙良好的物理力学性能,洞口上下对齐、规则、成列地进行布置,能形成明确的墙肢和连梁,其应力有着非常规则的分布,与当下普遍应用的计算简图符合度非常高,设计能够达到很高的安全性能。
7.框剪结构分析
• 5.板柱-剪力墙结构的结构布置原则：
1 应布置成双向抗侧力体系，两主轴方向均应设置剪力 墙： 2 抗震设计时，房屋的周边应设置框架梁，房屋的顶层 及地下一层顶板宜采用梁板结构； 3 有楼、电梯间等较大开洞时，洞口周围宜设置框架梁 或边梁； 4 无梁板可根据承载力和变形要求采用无柱帽板或有柱 帽板。当采用托板式柱帽时，托板的长度和厚度应按计 算确定，且每方向长度不宜小于板跨度的1/6，其厚度 不宜小于1/4无梁板的厚度；抗震设计时，托板每方向 长度尚不宜小于同方向柱截面宽度与4倍板厚度之和， 托板处总厚度尚不宜小于16倍柱纵筋直径。当不满足承 载力要求且不允许设置柱帽时可采用剪力架，此时板的 厚度，非抗震设计时不应小于150mm，抗震设计时不 应小于200mm；
§7.2 框架-剪力墙结构在竖向荷载下的内力计算
竖向荷载作用下，可假定各竖向承重结构之间为简支联系，荷载按简 支梁板简单地分配给框架和墙，再将各框架和剪力墙按平面结构进行 内力计算。 框架剪力墙结构竖向荷载可按12～14KN/m2估算。
§7.3框架剪力墙结构在水平荷载下的内力与变形计算
7.3.1 基本思路 1 将剪力墙，框架和连梁分别合并成总剪力墙，总框架和总连梁，对总 剪力墙，总框架和总连梁进行协同工作分析，解决水平荷载在总剪力 墙和总框架之间的分配，求得总剪力墙和总框架的总内力，并计算结 构的侧移。 2.按等效抗弯刚度比，将总剪力墙的内力分配给每片墙，将总框架的总 剪力按柱的抗侧刚度分配给框架各柱。 7.3.2 框架剪力墙结构在水平荷载下的协同工作分析 1. 计算简图 框架一剪力墙结构的计算图，主要是确定如何合并总剪力墙、总框架， 以及确定总剪力墙与总框架之间的连接和相互作用方式。
框架一剪力墙协同工作受力和变形
框架剪力墙结构，在布置合理的情况下，可同时发挥两者的优点， 克服其缺点，既有较大的抗侧刚度，又可以形成较大的使用空间，并 且可以构成两道抗震防线，有利于结构抗震。在实际的工程结构中得 到了广泛的应用。
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大偏心受压承载力计算
竖向分布钢筋抵抗的弯矩：
端部钢筋抵抗的弯矩：
截面承载力验算要求：
14
墙肢计算步骤：
确定控制截面：墙底，改变墙厚、改变混 凝土强度等级、改变配筋量的截面； 确定截面最不利组合的弯矩设计值和轴力 设计值； 由最小配筋率确定竖向分布钢筋的截面面 积Asw，计算x值和Msw； 计算端部钢筋面积As ：
7
7.2.1 内力设计值
轴力设计值:最不利组合轴力 剪力设计值 一、二、三级底部加强部位 9度时尚应符合
一级1.6 二级1.4 三级1.2
8
9
7.2.2 墙肢偏心受压承载力计算
大偏心受压承载力计算--基本假定：
①平截面假定； ②不考虑受拉混凝土的作用； ③压区砼采用等效矩形应力图，应力达到 1 f c ； ④墙肢端部的纵向受拉、受压钢筋屈服； ⑤从受压区边缘算起1.5x 以外的受拉竖向分布钢筋 全部屈服并参与受力计算，1.5x范围以内的竖向 分布钢筋不参与受力计算。
日本横滨地标
3
7.1延性剪力墙的抗震设计原则
剪力墙底部加强部位， 应从地下室顶板算起 ： 强墙弱梁 强剪弱弯 墙肢总高度的 1/10和底部两层的较大值， 限制墙肢的轴压比，墙肢设置边缘构件 且不大于 15m(删掉了此句)； 设置底部加强部位 10.2.2 带转换层的高层建筑结构，其剪力墙 连梁特殊措施（减小名义剪应力，加大箍筋 底部加强部位的高度应从地下室顶板算起， 配置，钢筋锚固、箍筋加密区范围、腰筋配 宜取至转换层以上两层且不宜小于房屋高度 置等） 的1/10。
10
墙肢大偏心受压截面应变和应力分布
11
大偏心受压承载力计算
对称配筋（As=As’）： 由平衡条件计算等效矩形应力图受压区高度x
N 0
N 1 f cbw x f yw
得
Asw (hw0 1.5 x) hw0
x
N f yw Asw
1 f c bw 1.5 f yw Asw hw 0
12
大偏心受压承载力计算
对砼受压区中心取矩，∑M=0 ：
Asw hw0 x hw0 x M f yw (hw0 1.5x)( ) N ( ) f y As (hw0 a) hw0 2 4 2 2
忽略式中x2项
M
f yw Asw 2
x N hw0 (1 )(1 ) f y As (hw0 a) hw0 f yw Asw
RE
。
18
19
墙肢斜截面受剪承载力计算
墙肢斜截面剪切破坏形态 剪拉破坏：属脆性破坏，应避免 斜压破坏：限制截面的剪压比 剪压破坏：最常见的墙肢剪切破坏形态， 墙肢斜截面受剪承载力计算公式的基础
20
偏心受压斜截面受剪承载力
剪跨比λ≤1.5：墙肢以剪切变形为主，首先 在腹部出现斜裂缝，取混凝土出现腹剪斜裂缝 时的V作为混凝土部分的受剪承载力（偏安全） λ>1.5：出现弯剪裂缝时混凝土所承担的剪 力作为混凝土受剪承载力（偏安全） 横向分布钢筋与混凝土共同抗剪
高层建筑结构设计.第七章
钢砼剪力墙设计
简要回顾 Review
框架结构梁构件设计要点？ 框架结构柱构件设计要点？ 框架结构节点核心区设计要点？ 有哪些主要的构造要求？
2
本章重点（Emphases）
概念设计 墙肢大偏压计算（对称/不对称配筋） 墙肢小偏压计算 墙肢偏拉计算 墙肢斜截面计算 墙肢构造要求 连梁设计与构造
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墙肢偏心受拉承载力计算
hw M /N a 2 假定距受压区边缘1.5x范围以外的受拉分布钢筋
大偏心受拉： 屈服并参与工作，承载力的计算公式与大偏心受 压相同，只需将轴向力N变号。 抗震设计时，承载力计算公式应除以承载力抗震 调整系数
Hale Waihona Puke RE；计算受压区高度和计算分布钢筋
抵抗矩的公式中，N要乘以
15
墙肢计算步骤：
不对称配筋： 由最小配筋率确定竖向分布钢筋Asw； 给定一端的端部钢筋面积As或As！ ； 计算另一端钢筋面积。 T形或I形截面： 参照T形或I形截面柱的偏心受压承载力 的计算方法计算配筋，按上述原则考虑竖 向分布钢筋的作用。
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小偏心受压承载力计算
截面大部分或全部受压； 靠近受压较大边的端部钢筋及竖向分布钢筋屈 服，计算中不考虑竖向分布压筋的作用； 受拉区的竖向分布钢筋未屈服，计算中不考虑 其作用。 墙肢截面极限状态的应力分布与小偏心受压柱 完全相同，承载力计算方法也相同。 需要按照轴压验算墙肢平面外稳定，竖向分布 筋按构造设置
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偏心受压斜截面受剪承载力
无地震作用组合时（永久、短暂设计情况）
有地震作用组合时
N>0.2 fcbwhw时，取0.2fcbwhw
λ<1.5时取1.5 ， λ>2.2时取2.20时取为0 大偏拉时右式取 -N ，右边第一项小于
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墙肢构造要求—砼强度
各类结构用混凝土的强度等级均不应低于 C20，且： 1.一级抗震等级框架梁、柱及节点的砼不应 低于C30 2 筒体结构的砼强度等级不宜低于C30； 3 作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的砼不 宜低于C30 4 转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结 构以及转换厚板的砼均不应低于C30； 26
4
7.2 墙肢设计
N F
破坏形态：弯曲破坏、弯剪破坏、剪切破坏、 滑移破坏（施工缝截面）
5
7.2.1 内力设计值-弯矩设计值（old）
无地震作用效应组合、二、三、四级：最不利 组合M 一级：底部加强部位及以上一 层，采用墙肢底部截面组合的 M计算值；其它部位，取墙肢 截面最不利组合的M计算值的 1.2倍 双肢墙一侧大偏拉，另一侧取 1.25M,1.25V
6
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7.2.4 抗震设计的双肢剪力墙，其墙肢不 宜出现小偏心受拉；当任一墙肢为偏心受 拉时，另一墙肢的弯矩设计值及剪力设计 值应乘以增大系数1.25。 7.2.5 一级剪力墙的底部加强部位以上部 位，墙肢的组合弯矩设计值和组合剪力设 计值应乘以增大系数，弯矩增大系数可取 为1.2，剪力增大系数可取为1.3。