高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计问题探讨
高层建筑剪力墙结构抗震设计的探讨
・ ４６ ・
ＪＪ Ｚ ｈｕ ＹＵ Ｆａ ａｎ Ｚｈａｎ
评 论 ・ 划 ・ 赏 规 鉴
Ｐｎ ｕ ｕ ｈ ａｎ ｈ ｎ ｌｇｌ ｎｇ ｌ ｕａｌ ｓ ａ ｇ ｉ
高层建筑 剪力墙 结构抗震设计的探讨
陈 锋 上海联创建筑设计有限公 司 ２０２ ０ １０
【 摘 要 】 本文笔者较 系统的阐述 了高层 建筑设计 中，如何来把握 剪力墙 结构体 系的设计， 多个角度对 高层建筑的设计 、要求、及经济方面 从
１４结构模型的建立 ，计算 结果 分析及构件 配筋计算 ．
概 念设 计后 ，开始对 各受 力构件 进行 细化 设计 。模型计 算采用 ＰＰ Ｋ Ｍ系列中的 Ｓ Ｔ Ｅ模块 ，前期计算参数 的输入是重要环节 ，前处理 ＡＷ 的数据 输入清 晰 明确：如 刚性楼 板 的假定 ，是在 计算位 移 比时才选
措 施 。要 合 理布 置 抗 侧 力 构 件 体 系 ，无 论 平 面 还 是 立 面 要 尽 量 简 单 对
箱或桩 筏基础 （ 不计桩长 ）埋置 深度不 宜小于建筑 高度 的 ｌ １ 。对 ／ ８
于地基变形计算 ，最终 变形 量可采用各 向同性线性变形理论 ，用分层 法 按 照 地 基 基 础 规 范 ５ ３ ５条进 行 计 算 ，要 注 意 此 公 式 中对 应 的 是 平 ．． 均 附加 应力 系数 。地基 变形 允 许值 应采 用 整体 倾斜 值 ，一般 为 ０． ０ ５ ｇ （ ０ Ｈ Ｈｇ一 自室外地面算起 的建筑 高度 ） ２ 。
同地基土类型乘 以调整系数 ，变 成 ｆ ，再进行地震作用效应标准组 ａＥ 合 与 ｆ Ｅ的比较 。如场地 内存在 液化土则除 ６度设防 区外 ，应进行液 ａ 化 判 别 ， 结 合 具 体 情 况 采 取 相 应 的 地 基 处 理 ， 同 时 根据 抗 震 规 范 进 行 液化抗震 验 算；尤其桩 基 时，地基 承载 力会 减少 很多 ，要 按照抗 震 规范 ４ ４ ３条验算是否承载力满足要求 。注意地基承载力的计算对应 ．． 的是荷载 标准组合 ，而基础构件 截面设计 则应 采用荷 载基本组合 ，不 能混淆 。
高层建筑剪力墙结构设计中相关问题分析
高层建筑剪力墙结构设计中相关问题分析摘要：近年来，由于建筑功能和城市规划的需要，加之建设用地的紧张，高层建筑的层数在不断增多。
文章主要结合笔多年的工作实践，阐述了高层建筑发展的特点,从而针对高层框架-剪力墙结构设计的一些问题进行了研究，旨在不断提高高层建筑剪力墙结构设计水平及保证工程的质量与安全。
关键词:高层结构；框架-剪力墙结构；结构设计abstract: in recent years, due to the building function and the needs of the city planning, and use the land for construction nervous, high-rise building layer of increasing in. this article mainly combined with pen many years of work practice, this paper expounds the development characteristics of the high-rise building, thus for high-rise frame-shear wall structure design of some problems in study, aims to improve high-rise building the shear wall structure design level and ensure the quality of the construction and security.keywords: high-rise structure; frame-shear wall structure; structure design中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号：1 高层建筑结构设计要求高层建筑结构受风和地震影响较大，这两种荷载都是随机振动，具有很强的复杂性和不确定性。
高层建筑混凝土剪力墙的结构设计探究
高层建筑混凝土剪力墙的结构设计探究【摘要】随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快，尤其是高层建筑的与日俱增和社会对抗震要求的逐渐重视，混凝土剪力墙结构在民用建筑尤其是高层建筑中已经得到了越来越广泛的应用。
本文针对高层建筑混凝土剪力墙的结构设计进行了浅要的分析。
【关键词】高层建筑；混凝土剪力墙；结构设计1. 引言：随着我国社会经济的飞速发展和城市化建设进程的加快，尤其是高层建筑的与日俱增和社会对抗震要求的逐渐重视，混凝土剪力墙结构在民用建筑尤其是高层建筑中已经得到了越来越广泛的应用。
与框架结构相比，剪力墙结构更为宽敞、简洁，不仅增加了使用面积，而且使用功能也更好，并能为住户的自行改造提供足够的灵活性。
同时，剪力墙用钢量较省，整体性好，结构刚度大，而且可以在高层住宅或宾馆等居住型的建筑中，将居室或客房采用分隔墙来分为小间，此过程中通过将分隔墙与承重墙合二为一，因此相对来说也比较经济。
本文针对高层建筑混凝土剪力墙的结构设计进行了浅要的分析。
2. 高层建筑结构的受力分析建筑结构通常主要是受到来自于垂直与横向两个方向的外力。
多层建筑由于其高宽比较小，平面的尺寸较大，结构的高度较低，并且结构受到地震作用和风荷载作用也很小，因此在多层建筑的设计中主要是考虑如何来抵抗其垂直的荷载。
然而随着建筑物高度的不断增加，其受力特点也同样在逐步地产生变化，而在设计时则主要考虑垂直荷载、横向荷载、结构展延性以及侧向移动等方面。
2.1 垂直荷载。
通常高层建筑物的垂直荷载都较大，并会在柱中产生相当的垂直应力，以此来影响连续框架梁的弯矩，而且同时还会影响预制构件的下料长度。
所以必须考虑其垂直荷载对其轴向变形的影响，从而对其下料长度作出相应的调整。
2.2 横向荷载。
对于高层建筑来说，其在一定高度范围内的垂直荷载基本上是固定的，但是包括来自地震作用与风荷载作用的横向荷载值，则会随着建筑结构动力特性的区别而导致较大的影响和变化。
高层住宅建筑的剪力墙结构优化设计的探讨
高层住宅建筑的剪力墙结构优化设计的探讨作者：施景蔚来源：《城市建设理论研究》2014年第03期【摘要】建筑设计的经济质量与技术质量同等重要，通过建筑结构设计优化可以提高建筑结构设计产品的品质，达到安全耐久性和经济性的统一。
【关键词】优化设计高层住宅剪力墙安全经济中图分类号：TU97 文献标识码：A一.前言近年来高层住宅小区大量普及，在高层住宅的各类结构体系中，钢筋混凝土剪力墙结构从结构安全、使用功能、施工管理、设计成本多方面考虑其性价比及经济指标很好，因而成为高层住宅设计中常用的结构形式。
由于其量大面广，如何正确处理技术性和经济性的关系，做到既保证结构的安全和质量，又节省投资，成为设计人员面临的挑战。
贯彻于建筑结构设计的全过程的优化设计可以实现这一目标。
优化设计是在确保结构安全及建筑使用功能的前提下，通过合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，充分发挥材料性能，合理节约造价，将有限的材料资源配置到能充分发挥其作用的关键部位。
在不降低结构安全的情况下，做到技术可行、经济合理。
高层住宅建筑剪力墙体系在各个阶段的优化目标、措施和控制点如下：二. 方案设计阶段：方案设计阶段是结构优化设计的首要也是一个重要环节，此阶段结构设计工程师通过与建筑师应充分沟通，对建筑的平面布置、立面造型、柱网布置等提出合理的建议和要求，使结构的高度、复杂程度、不规则程度均控制在合理范围内，避免抗震审查不合理，为降低含钢量争取主动权，同时避免出现为不合理的奇形异状增大不必要的投资。
建筑方案合理布置应尽量避免平面凹凸不规则或楼板开大洞；应控制平面长宽比；应合理设缝；应使结构刚度中心与质量中心尽量靠近以减小扭转效应；在建筑竖向应避免有过大的外挑或内收；应控制高宽比。
以上几点都是增加单位面积用钢量，影响建筑造价的宏观控制因素，优化设计时应多方考虑。
在住宅平面布置时利用剪力墙的合理布置，调整平面偏心及楼层刚度，应选择合理对称、均匀的墙间距，使板、梁、墙的受力合理，以降低构件的用钢量。
高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题
高层建筑剪力墙结构连梁设计中的问题摘要:近年来,高层建筑的不断增加,作为高层建筑的一个重要组成部分的连梁剪力墙结构,是墙的应力传递纽带的一个重要环节之间的耦合强度、刚度、延性等特性均会对剪力墙的性能产生直接影响。
本文将针对高层建筑剪力墙结构连梁的合理设计进行探讨。
关键词:高层建筑剪力墙结构连梁设计1 连梁在剪力墙结构中的作用剪力墙中的连梁通常梁高较大,跨度却相对较小,剪力墙结构在高层民用建筑中采用,连梁跨高比小于2.5,有时甚至接近1。
这种连梁的受力性能不同于垂直荷载下的深梁,在水平荷载下其与墙肢相互作用,产生的约束弯矩和剪力在梁的两端方向相反且力较大,可能会使梁产生较大的剪切变形,使之出现斜裂缝;同时,在高层建筑中,由于连梁两端墙肢的不均匀压缩,也会使连梁产生内力。
在结构设计中,即使采取在连梁中部开水平缝;剪力墙洞口宽度增加;对局部内力过大的连梁进行调整;在内力和位移计算梁的刚度降低,降低连梁措施的内在力量,是使梁的截面设计依据与相关的要求非常困难。
较理想的剪力墙极限状态应是:第一次出现在某层连梁两端出现塑性铰,然后逐渐扩展,直到连梁两端壁底前塑性,塑性铰的出现,而其他部分的壁保持弹性,这样对最大限度地发挥结构抗震能力作用明显因此,在设计的剪力墙结构中,增加连梁的延展性是关键,应使其在理想的机构中满足需要,同时,有效增加墙肢底部的承载能力,并对该处的混凝土截面进行足够的约束。
2 高层建筑联肢剪力墙的破坏机理在水平剪力墙高层建筑的耦合作用下,会产生两种破坏模式,即脆性破坏(也被称为剪切破坏)和延性破坏(也称为弯曲破坏)。
常见的联肢剪力墙脆性破坏有两种情况。
一种情况是脆性破坏发生于墙肢。
墙肢由于抗剪的能力不够而发生剪切破坏,导致快速的抗剪承载力的损失,甚至导致结构的突然崩溃,这是设计时必须要加以避免的。
另一方面,即使连梁剪切破坏。
连梁发生剪切破坏会使连梁丧失对联肢剪力墙各墙肢的约束作用,在沿墙全高所有连梁均发生剪切破坏时,联肢剪力墙的各墙肢将成为单片的独立墙,这会极大地降低结构的侧向刚度,使墙肢弯矩加大。
高层建筑框架剪力墙结构设计应用探讨
高层建筑框架剪力墙结构设计应用探讨【摘要】本文详细描述了框架剪力墙结构设计受力特点，分析了其水平作用效应问题，探讨了剪力墙数量的影响因素，并提出了相应的措施，以满足满足工程项目对强度的要求。
【关键词】框架剪力墙设计应用措施中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：前言目前，越来越多的高层建筑倾向于采用框架剪力墙结构。
框架剪力墙结构体系具有良好的整体性、延性以及较高的承载力，能够使建筑空间设计更加灵活，满足建筑物各项使用功能的需求，被广泛应用于工程实践当中。
在框架剪力墙高层建筑结构优化设计中，应当分析框架-剪力墙结构的水平作用效应、结构的受力特性，合理确。
定剪力墙用量，以提高结构设计的科学性、经济性。
在具体的结构设计中，需要确定合理的剪力墙刚度，剪力墙刚度对结构的工程造价和安全性有着直接的影响。
一、框架剪力墙结构设计受力特点由梁柱线性杆件组成的框架其受力特点如竖向悬臂剪切梁, 剪力墙是竖向悬竹弯曲结构，框架和剪力墙二者通过楼扳连接在一起, 在下部楼层, 因为剪力墙位移小。
它拉着框架变形. 使剪力墙承担了大部分剪力; 上部楼层则相反，剪力墙的位移越来越大, 而框架的变形反而小。
框架除承担水平力作用下的那部分剪力外, 还要负担拉回剪力墙的附加剪力，框架与剪力墙相互作用. 共同工作。
从受力特点看, 由于框剪结构中的剪力墙侧向刚度比框架的侧向刚度大得多, 使框剪结构在水平力作用下所分配的楼层剪力.剪力墙分配到的剪力远大于框架，这使得各层梁柱的弯矩比较接近, 按框剪结构协同工作计算内力, 有利于减小梁柱规格. 便于施工抗震设计时, 两种结构形式可以组成抗震的两道防线。
二、框架剪力墙结构的水平作用效应问题在高层建筑结构设计中, 随着建筑物高度的增加, 竖向荷载的作用逐渐退居次要地位, 而水平荷载作用则上升为主要的控制地位。
工程实践发现, 框架在竖向荷载作用下产生的最大层剪力数值较大, 水平位移值也较大。
关于小高层剪力墙结构建筑的优化设计方法探讨
关于小高层剪力墙结构建筑的优化设计方法探讨【摘要】小高层建筑一般指10层～13层住宅，在我国发展迅速，既解决了住宅需求，又缓解了土地供应紧张。
当前，剪力墙结构被广泛应用在小高层建筑设计中，正确判断和合理设计剪力墙结构，已成为备受关注的重点问题。
本文通过分析小高层剪力墙结构建筑的结构体系，针对其优化设计方法进行探讨，以期通过本文的阐述促进小高层剪力墙设计技术的进一步提升，使短肢剪力墙结构也将得到更加良好的发展。
【关键字】小高层；剪力墙；建筑结构；结构设计1 小高层剪力墙结构建筑的结构体系随着社会的发展，经济水平的提高，住房条件的改善，逐渐兴起许多小高层住宅的建设，其中有大量11层、12层的小高层住宅，短肢剪力墙正广泛应用于小高层住宅建筑中。
钢筋混凝土短肢剪力墙是剪力墙体系中的一种，是指肢长和厚度比在5～8之间的剪力墙，通常采用t形、l形、z形等形式，偶尔也采用十形和一形。
短肢剪力墙结构既保留了异形柱不凸出墙面的优点，又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点。
短肢剪力墙可结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本不与建筑使用功能发生矛盾；墙的数量可多可少，肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置；能灵活布置，可选择的方案较多，较易处理楼盖的支承；连结各墙的梁，亦随墙肢位置而位于间隔墙竖平面内，属于隐蔽型；视建筑平面及抗侧力的需要，把中心竖向交通区处理成简体或短肢剪力墙；短肢剪力墙的短墙肢虽然同异形柱框经结构体系的异形柱一样截面抗扭不利，但由于其墙肢较长，受力接近剪力墙的墙肢，结构体系趋于合理。
2 小高层剪力墙结构建筑的优化设计2.1 剪力墙墙肢截面厚度和配筋高规(jgj3—2010)第7.2.2条第1～3款规定了剪力墙的最小厚度，其主要目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。
对短肢剪力墙结构，高规(jgj3—2002)规定其抗震等级应比表4.8.2规定的抗震等级提高一级采用，故除6度区外，短肢剪力墙的抗震等级至少为二级。
型钢混凝土框架—混凝土筒体结构设计在超高层建筑中的应用与探讨
型钢混凝土框架—混凝土筒体结构设计在超高层建筑中的应用与探讨在高度为近190米的超高层建筑的结构设计中，采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构形式。
本文着重探讨了结构体系及布置、结构设计的构想、结构整体计算与分析等。
并在核心筒剪力墙极其外围墙体设计、外框架型钢混凝土梁柱节点设计、上部结构嵌固部位的分析验算、连梁超筋问题的处理以及抗震构造措施上，作进一步的探讨。
标签：超高层建筑；型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体；关键构件1 工程概况本工程位于上海浦东新区，包括5栋高层商办楼、1栋多层商业楼以及3层整体地下室。
地下室场地平面尺寸约为250mx190m，总建筑面积约14万平方。
（总平面图见图1）1号楼坐落在大地下室的西北角，地上41层，底层和标准层层高分别为6.4m 和4.5m，主屋面高近190m；标准层外包平面尺寸为50.4m×50.4m，地上建筑面积96600m2，采用型钢混凝土框架-钢筋混凝土筒体结构。
地下室顶板面-1.200，覆土厚1米。
地下室顶板面作为上部结构的嵌固端。
本文重点阐述1号楼的结构布置，见标准层结构平面图（图2），以及关键构件的处理措施。
2 结构设计分析1号楼地上建筑面积近10万平方，经常使用人数超过8000人，按照重点设防类（乙类设防），应按8度要求加强其抗震措施。
结构设计年限为50年，结构重要系数为1.0。
根据工程的工程性质、使用功能及业主要求，为钢组合框架-钢筋混凝土筒体结构，根据《高层建筑钢-混凝土混合结构设计规程》DG/TJ08-015-2004（上海），钢组合框架-混凝土筒体结构不超过限高190米的高度，不属于超限高层范围。
地下一层顶板作为上部结构嵌固端，三层地下室为框架结构，高层对应地下部分局部采用型钢混凝土，上部钢柱和混凝土筒体内型钢倒插入地下一层。
地下一层顶板作为上部结构嵌固端处。
高层建筑首层结构层标高高出地下室顶板600，在高低处通过构造措施保证地下室顶板的连续性。
关于高层建筑底部大开间剪力墙结构设计的探讨
１构 造 选 型 与 布 置 ．
手算进行校核 初 步确定转换梁尺 寸时 ． 转换粱支座截 面处剪力设计 值 Ｖ ａ 可 ｍｘ 按下式取用 ： 当转换 梁上部 墙体满 跨不开洞或开较少洞 口时 ． 可取 ｖ ＝ （ ． ～ ．５ Ｇ； ０２ ０３ ） 当转换梁上部墙体一侧满跨 ， ５ 另一侧不满跨时 ， 可取 ｖ ＝ （ ． ～ ．５ Ｇ： 当转 换 梁 上 部 墙 体 两 侧 不 满 跨 或 转 换 梁 上 部 托 柱 时 ， ０３ ０４ ） ５ 可 取 ｖ＝ Ｏ５ ０６ Ｇ：式 中 Ｇ 为 转 换 梁 上 所 受 到 的 全 部 重 力 荷 载设 计 （ ．～ ．） 梁 进 行 转 换 。在 比 较 分 析 后 ． 工 程 采 用 梁 式 转 换 。本 工 程 柱 距 ３ ６ 本 ～ ｍ 值 。 将 Ｓ ＷＥ计算 出的转换 梁上一层墙体 竖向荷载恒 ＋ 的标 准值 ＡＴ 活 左右 ． 网较密 ， 柱 转换梁的截面高度不需要过大 ， 对净 高影 响较 小。 Ｎ ｋｋ ， ｑ （Ｎ）折成 均布荷 载 ｑ （Ｎ／ ； ｋ ｋ ｍ） 地震作 用下 的各振 型组 合计算 的 ２ 整体 分 析 ， ｅ （ Ｎ） ｋ ｋ ｍ）把 ｅ ＇ ｋ／ ， ｋ 把 根据《 高规》 ．＿ ５１ｌ ， 弹性分析 阶段采 用了 Ｓ Ｔ ２条 在 Ａ ＷＥ、ＭＳ Ｐ两 标 准值 Ｎ ｋ ｋ 和 Ｍｅ （Ｎ． ． Ｎ ｋ折成 均布荷载 ｑｅ （ Ｎｍ） Ｐ Ａ Ｍｅ ｋ折成 两个三 角形竖 向荷载 ｑ ｋ 种程序对结构进行 了整体计算及分析对 比， 见表 １ 表 ２ ～ 。 对于上部墙体为满跨或开小洞 口的转换梁应按 深受 弯构件计算。 深梁截面高度 可取转换梁 顶 以上转 换梁净跨范 围内的墙体 与转换梁 起组成 倒“ ” Ｔ 形深梁高度 。 对于上部墙体不满跨或开洞较大 、 较多不 规则 的转换梁 按普通梁 的截面设计方法进 行配筋计算 本工程转 换梁 的主要截 面取 ６０ ０ ｍｍｘ ２０ ｍ～ ０ｒｍｘ ５ ０ ｍ． １０ ｒ ８ ０ ａ ａ １０ ｍ 纵筋 配筋率不小于 ０５ ．％．跨度小 于 ６ ｍ的上部纵筋沿梁全 长贯通 ． 大 于６ ｍ的上部纵筋 沿梁全 长贯通 ． 下部纵 筋全部 直通柱 内 。 梁腹 部 沿 表 ２ 刚度 设 置 １＠２ ０的腰筋 转换梁 的截面尺寸通常 由其受剪承载力控制 ． ８ ０ 等效侧向刚度 比 转换层 与上一层侧 向刚度 比 故剪压 比控制在 ０１ 以内 ． 筋全长加密。对于梁高受限 的转换梁采 ． ５ 箍 取 了竖 向加腋 的方法 ， 宜采用梁搭 梁的间接传 力形式 ． 上部墙体 不 且 Ｘ Ｙ Ｘ Ｙ 应尽可能落到转换梁上 ， 避免大梁受到很大扭矩 Ｓ ＷＥ ＡＴ ０８ １ Ｓ ２ ０８ ７ ．０ ２ ０７ ２ ．５ ５ ０７ ６ ．４ ８ ３２框支柱 ． ＰＭ Ｓ ＡＰ ｏ． ５ ８８ ４ Ｏ． ５６ ８ ５ ０＿ １ ８ ９７ ０． ３５３ ７ 框支柱的截面主要取 ８ ０ ０ ｍｍｘ Ｏ ｍ ９０ ｍｘ ０ ｍｍ 为了提高 ８ Ｏ ｍ～ ０ ｍ ９ ０ 构件在地震作用 下的延性 和耗能力 ． 以及考虑到 “ 强剪弱弯 ” 的原则 ． 从 以上 比较可 以看 出 ， 种计算 软件 分析结构是基 本一致的 。说 两 本工程框支柱 的轴压 比控制在 ０ ． ５以内 大部分框 支柱剪跨 比控制到 明分析结果 是可信的 ， 可以作为施 工图的依据。 大于 ２０ 短柱控制到大于 １ 。 ．． ． 由于层高受 限 ． ５ 个别短柱 ｋ １ ． ＜ ． 设芯柱 ５ ３转 换 构 件 的 设 计 及 构 造 ． 予 以加 强 。 ３１ 换 梁 ．转 ３３落 地 剪 力 墙 ＿ 本工程 转换 梁上部墙 体分 布形式大致可分为满跨 和不满跨两种 ． 落地剪力 墙厚度 ２ ０ ５ ｍｍ～ ０ ｍｍ．落地剪力墙 百分 比为 ４ ％． ４０ １ 根 除采 取 Ｓ Ｔ 、 Ｍ Ａ 进行 整体分 析计算 外 ．还采用 Ｆ Ｑ对其进行 Ａ ＷＥ Ｐ Ｓ Ｐ Ｅ 据《 规》 ０ ． 条 ， 高 ｌ ． ５ 剪力墙底 部加强部 位 的抗 震等级 提高～级 ， ２ 为一 局 部 有 限 元 的计 算 级 。《 高规》０２１ １ ．． ５条 ， 剪力墙底 部加强 部位墙 体水 平和竖 向分布筋 配 以一 根截面为 ７ ０ ｎｘ ３ ０ ｍ、 ０ｍｉ １０ ｒ 跨度为 ３ ０ ｒｍ的上部墙体满跨 ａ ７０ ａ 筋率不小 于 Ｏ３ 《 ．％； 建筑抗震设计规范》 Ｇ ５ ０ １ ２ ０ ）．．１ ， （ Ｂ ０ １ － ０ １６２１ 条 一 的框 支梁为例。Ｓ Ｔ Ａ ＷＥ的计算结果 是上部纵筋面积为 ２ ｃ ． ５ｍ２ 下部纵 级落地抗震墙底部加强部位拉筋直径不小 于 ８ ｍ． 平和竖 向间距分 ａ ｒ 水 筋面积为 ４ ｃ ，箍筋面积为 ９０ｍ２ Ｆ Ｑ的计 算结果是梁为对称 配 ７ｍ２ ．ｃ ： Ｅ 别 不大 于该 方 向分布 筋 间距 ２倍 和 ４０ ０ ｍｍ的较 小值 ： 高规 》０２６ 《 ｌ． ． 筋， 一边纵筋面积为 ４ ｃ ． ２ｍ２ 箍筋面积为 １ ．ｃ ２ ６０ ｍ 。 条， 特一 、 、 一 二级转换构件水平地震作用计算 内力应分别乘 以增大 系 结果表 明： 对于 上部墙体满跨 的框支 转换梁 ， 用有 限元程 序 Ｆ Ｑ Ｅ 数 １ 、．、．５ ． １ １ 。采取以上措施 以确保剪力墙 的塑性铰出现在转换层 ８ ５ ２ 局 部分析计算 的转换梁 内力与 Ｓ Ｔ Ａ ＷＥ、ＭＳ Ｐ整 体分析计算 的结果 Ｐ Ａ 以上 。 是有 差异 的 墙 与转换 梁作为一个整体共同受力变形 ． 类似于深梁或 ３４框 支 梁 上 一 层 墙 体 ． 带拉杆拱 的受力。转换 梁位于整体弯曲的受拉翼缘 ． 换梁 中就会 出 转 框支梁墙体 加强 区范 围内配筋按 照《 高规 》Ｏ２１ １ ．． ３条。当转换梁 现轴 向拉力。 同时拱的传力作用 ， 使得上部墙体的竖 向荷载 ， 到转换 传 承托上部墙体满跨不开洞 口时．转换梁与上 部墙 体共同作用工作 ． 受 梁 上部一定高度 时 ， 开始 以斜 向荷载 的形式 向梁 的端部集 中 ． 越接 近 力特征与破 坏形态表现 为深梁 ． 上一层墙体应 力较大 ． 设计时应注 意 转 换梁 ， 角越 大 ， 成拉力 区 ， 转 换梁 弯矩减少 、 向拉力增 大 。 倾 形 使 轴 加 强 ＳＴ Ａ ＷＥ、 ＭＳ Ｐ等进行整体 结构 内力 分析时 ．剪力墙 肢按墙 单元考 Ｐ Ａ ３５转 换 层 楼 板 ． 虑 ． 换梁柱按一般杆单元处理 ． 转 墙肢与转换粱在单 元节点处连接 ． 粗 《 高规 》Ｏ２２ １ ． Ｏ条对转 换层楼板的剪压 比进行 了 （ ． 下转第 伯 ８页 ） 略考 虑转换 梁与上部墙体 的共同工作 ： 而梁有限元分析程 序（ Ｆ Ｑ） 如 Ｅ
高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨(1)
高层建筑框架剪力墙结构设计中几个问题的探讨作者：刘崇来源：《城市建设理论研究》2013年第17期摘要：高层建筑剪力墙结构体系的刚度较大，整体性较好，容易达到承受的荷载要求，是一种抗剪性能较好的结构，设计时要考虑建筑施工的具体情况，设计时应尽量避免竖向刚度突变，确保其刚度。
本文结合笔者多年的高层建筑设计经验，对高层建筑框架剪力墙结构设计的原则及应用进行了探讨。
关键词：高层建筑框架剪力墙结构设计中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号：正文：剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载，剪力墙结构的设计既要安全合理，又要考虑经济问题。
设计过程中，各种位移限制值都要满足，结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。
设计时，剪力墙的数量也要满足位移限制值相关规范的要求，数量应该尽量少，但又不能影响基本振型的要求。
建筑中剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半。
1 剪力墙结构设计中的基本原则1.1剪力墙的特点是平面外承载力及刚度小, 而平面内承载力及刚度都相对很大。
当平面外方向的梁与剪力墙连接时, 会产生墙肢平面外弯矩, 而通常情况下并不验算墙的平面外刚度及承载力。
所以应尽量避免平面外搭接, 如果避免不了则应按规范采取相应措施, 以保证剪力墙平面外安全。
1.2关于调整剪力墙连梁超限的原则。
剪力墙连梁的跨高比应大于等于2. 5, 对于跨高比小于Zj 的连梁比较容易出现弯矩和剪力超过规范限值的情况。
《高规》规定跨高比大于等于5 的连梁应按框架梁进行结构设计。
即不应折减跨高比大于等于5 的连梁刚度。
而跨高比在5一6 之间时, 若不折减连梁刚度则也容易出现弯矩或剪力超限。
若在实际工程设计中能充分利用该条文, 则对节省工程造价具有非常明显的影响。
1.3在剪力墙结构设计时, 主要是沿着主轴的方向进行双向或多向布置, 最好是让不同方向的剪力墙能够相互连接起来, 同时应注意要尽可能避免拉通对直;在进行抗震结构设计的时候, 应使得两个方向的侧向刚度相互接近, 而剪力墙的墙肢设计必须符合规则且尽量简易。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计问题探讨 [摘要] 本文针对目前应用广泛的剪力墙结构体系，对照规范对剪力墙的具体要求，结合工程实际，给出高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计中常见问题的解决办法。
[关键词] 剪力墙 连梁 边缘构件 位移 周期 刚度 1剪力墙设计的基本要求 剪力墙结构中，剪力墙的布置宜沿主轴双向布置，剪力墙墙肢截面宜简单、规则。在设计时，剪力墙的布置应遵循“八字方针”，既“对称、均匀、周边、连续” ，应尽量避免出现剪力墙竖向不连续。
剪力墙的门窗洞口宜上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁。较长的剪力墙宜开设洞口，将其分成长度较为均匀的若干墙段，墙段间宜采用弱连梁连接，每个独立墙段的总高度与其截面长度之比不应小于2，墙肢截面长度不宜大于8m。
2 剪力墙设计中几个重要问题 2.1 连梁设计要求 剪力墙开洞形成的跨高比小于5的梁，称为连梁。因为连梁跨高比较小，竖向荷载下的弯矩所占的比例较小，它主要承受风荷载和水平地震作用。
在水平荷载作用下，墙肢发生弯曲变形，使连梁端部产生转角，从而使连梁产生内力，同时连梁端部的内力又反过来减小与之相连的墙肢的内力和变形，对墙肢起到一定的约束作用，改善墙肢的受力状态。因此连梁对于剪力墙结构尤其重要，它在起到连接墙肢作用的同时，还对所连接的墙肢起到一定的约束作用。
在剪力墙结构中，设计时应遵循强墙弱连梁、强剪弱弯的原则，即连梁要先于墙肢屈服，连梁和墙肢均应为弯曲屈服。对剪力墙结构，连梁是主要的耗能构件，其延性大小对整体结构的安全至关重要。因此设计中，要尽可能地提高连梁的延性，保证连梁的延性系数。
通过加强连梁的构造措施，可以有效提高连梁的延性，如控制连梁的纵向受力钢筋的锚固长度；控制连梁箍筋的最小直径和最大间距；保证连梁两侧水平钢筋的设置等均可提高连梁的延性。
设计中即使按有关规范取用最小刚度折减系数，还是会经常出现连梁抗剪能力不满足规范要求，这主要是部分连梁跨高比较小，刚度较大，造成连梁剪力过大，致使连梁抗剪能力不满足规范对连梁剪压比限值的要求。 针对以上情况，设计中通常是采取减少连梁刚度或增大连梁宽度来解决，减少连梁刚度可以通过减少连梁高度或加大连梁跨度（既加大剪力墙洞口尺寸）来实现， 增大连梁宽度一般可以通过加大剪力墙的厚度或采用双连梁来实现，也可以通过提高混凝土强度等级来解决。通常采用双连梁是较经济且有效的措施。实际工程设计应根据每个工程的具体情况采用最适合该工程的措施。
双连梁的做法如图一所示，计算时连梁的宽度按2b（b为连梁宽度）输入，实际配筋时将连梁的计算钢筋（包括纵向钢筋和箍筋）除以2后配置在bX h（b为连梁高度）内，上下两根梁钢筋相同。
图一双连梁大样 2.2 边缘构件构造设计 《高层建筑混凝土结构技术规程》将边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，一、二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部要求设置约束边缘构件，一、二级抗震设计的剪力墙的其他部位以及三、四级抗震设计和非抗震设计的剪力墙墙肢端部均要求设置构造边缘构件。
所谓约束边缘构件是指用箍筋约束的暗柱、端柱和翼墙(包括转角墙) ，由于箍筋的约束，可改善边缘构件混凝土的受压性能，从而提高剪力墙的极限承 载力和耗能能力。 约束边缘构件分为阴影区和非阴影区，其范围为lc，其值与结构的抗震等级、节点形式及墙肢高度有关，如图二及表一所示。
剪力墙是结构中重要的承重构件，其边缘构件又是剪力墙最主要的受力部位，因此结构设计人员应该高度重视边缘构件的设计。
表一约束边缘构件范围为lc及其配箍特征值λ 项目 一级(9度) 一级(7、8度) 二级 λ 0.20 0.20 0.20 Lc（暗柱） 0.25hw 0.20hw 0.20hw Lc（翼墙或端柱） 0.20hw 0.15hw 0.15hw
图二剪力墙的约束边缘构件 (a)暗柱 (b)有翼墙 (c)有端柱 (d)转角墙 2.3 剪力墙轴压比的控制 高层建筑随着高度的增高，剪力墙底部的轴压比也随之加大，偏心受压剪力墙轴力较大时，压区高度增大，与钢筋混凝土柱相同，这时剪力墙的延性下降，因此设计中应当重视对剪力墙轴压比的控制。这里所说的剪力墙轴压比，是指剪力墙在重力代表值作用下（不考虑地震作用组合）的轴压比，通常称之为名义轴压比。
截面受压区高度不仅与轴压比有关，还与截面形状有关，在相同的轴压比作用下，带翼缘的剪力墙受压区高度较小，延性相对较好，矩形截面最为不利，在设计中对矩形截面剪力墙墙肢（或墙段）应从严控制其轴压比。
剪力墙在重力代表值作用下墙肢的轴压比不宜超过表二 的限值。 表二剪力墙轴压比限值 轴压比 一级(9度) 一级(7、8度) 二级 N/(fcA) 0.40 0.50 0.60 当剪力墙的轴压比超过规范限值时，可以通过加大剪力墙厚度或者加大剪力墙墙肢长度以及提高剪力墙的混凝土强度等级等措施来减小剪力墙的轴压比。
3 剪力墙结构设计计算中的常见问题及其解决办法 高层建筑剪力墙结构设计通常采用振型分解反应谱法计算，剪力墙结构计算中经常出现以下几个问题：
3.1弹性层间位移角（通常称位移）不满足规范要求。此时一般采取增大结构的整体刚度来解决，应针对计算结果，是X向位移不满足要求，就主要增大结构X向刚度，是Y向位移不满足要求，就主要增大结构Y向刚度。一般增加墙厚或墙长、增加连梁高度都可以增大剪力墙结构的整体刚度，但对于结构高宽比较大的高层建筑，可能以上方法都无法解决，此时如果条件许可，可以把短向剪力墙延伸至阳台端部，以增加该向的结构刚度。如图三所示，福州某高层建筑，建筑高度为149m， Y向宽度为18.4m，高宽比为8.1，Y向剪力墙未延伸前，在风荷载作用下，Y向位移为1h/720，增加墙厚或墙长、增加连梁高度效果都不显著，最后把Y向剪力墙延伸至阳台端部，计算结果Y向位移为1h/990。通常可根据场地及建筑布置情况，向一个方向延伸，如果需要，也可同时向两个方向延伸。
图三剪力墙延伸图 3.2楼层最大弹性水平位移(或层间位移)与该楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值之比(简称位移比)不能满足规范要求
高层建筑结构设计往往由其变形而非受力所控制，结构的刚与柔是结构设计中最常遇到的矛盾。剪力墙布置多，结构刚度大，其地震作用也大，使用功能也会受到限制，而且明显增加了结构的自重，造成了结构和基础材料的过多消耗，从而造成不必要的浪费;而剪力墙布置少，结构刚度小，在风荷载和地震作用下，产生过大的位移,影响使用功能，严重者还可能产生结构安全问题，因此结构设计要使结构刚柔并济，既保证结构在风荷载和地震作用下不致产生过大的位移,又做到经济实用。在验算结构位移时，对全楼强制采用刚性楼板假定，如果计算结果不能满足规范要求，通常要查看在不附加偏心距的情况下结构的刚心与质心是否相距较远，如果两者相距较远，则要调整剪力墙的布置，使两者的距离尽可能减小；如果两者相距较小，则应加大结构的抗扭刚度，提高结构的抗扭能力。 在实际工程中，有时规则且平面刚度布置均匀的结构也可能出现位移比不能满足规范要求，这是因为计算时增加附加偏心距，这样规则结构也会出现扭转变形，结构长度越长，附加偏心距越大，扭转也越大。
所以设计中，结构设计人员要对每个具体工程的情况加以分析，再找出解决问题的办法。当结构的层间位移较小时, 位移比限值可以适当放宽。
3.3结构第一、二自振周期为扭转周期，或者结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比，A级高度高层建筑大于0.9，B级高度高层建筑大于0.85。
扭转周期的相对大小反映了结构抗扭刚度的大小，抗扭刚度较小的结构，其扭转周期必然较长，甚至长于结构平动周期，地震时，这样的结构扭转反应一般会较大，不利于抗震[2]。
当计算结果显示Tt/ T1大于规范限值时，可通过调整结构的刚心与质心，使两者的距离尽可能减小，在此基础上增加结构周边构件的刚度(增加周边梁高，周边增设剪力墙等)来加大结构的抗扭刚度，从而减小结构的扭转周期Tt；或者通过减小结构的整体刚度来加大结构的平动周期T1。当原来的结构刚度较大，层间位移较小时，可采取减小结构整体刚度的办法，结构刚度太大并不可取；当原来的结构刚度较小，层间位移已经较大时，则应通过加大结构的抗扭刚度，改善结构的抗扭性能来解决。实际工程要通过分析具体的计算结果以确定采用什么方法来解决扭转周期Tt超限问题。
3.4梁一端与剪力墙平面外连接，另一端与梁连接，此时往往与剪力墙平面外连接的那端梁内力很大，计算很难通过，可以采取以下措施来减小梁端弯矩对墙的不利影响：a）沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙，抵抗该平面外弯矩；b）当不能设置与梁轴线方向相连的剪力墙时，宜在墙与梁相交处设置扶壁柱；c）当不能设置扶壁柱时，应在墙与梁相交处设置暗柱；d）必要时，剪力墙内可设置型钢；e）计算时可把与剪力墙相连的梁端设为铰接。
3.5梁的一端与筒心相连，另一端与剪力墙相连，此时不能设置为铰接，如某高层剪力墙结构，层数为34层，平面形状为蝶型，如图四所示，筒心剪力墙与其周围的墙肢间距较小，连接筒心剪力墙与其周围墙肢的梁计算很难通过，主要是梁的抗剪能力不满足规范要求，笔者尝试把端梁设置成铰接，这样梁是满足要求了，可是弹性层间位移角却出现问题，原本弹性层间位移角能满足规范要求(为1/1320)，此时计算结果，弹性层间位移角却比原计算大了将近一倍(为1/710)，经过分析，是因为原本筒心剪力墙与其周围的墙肢是一整体，此处梁端铰接后，筒心剪力墙与其周围的墙肢变成两个独立的剪力墙，这样结构的整体刚度就变成只是两个独立的剪力墙刚度的简单叠加，比原来的整体刚度大大降低了，所以此处的梁端是不可以设置成铰接，否则不仅计算难通过，还造成不必要的浪费，设计中我们最后是通过加大梁的宽度来增大梁的抗剪能力，以满足规范要求。