剪力墙设计与建筑结构

剪力墙设计与建筑结构（精选12篇）

剪力墙设计与建筑结构 篇1

引言

进入经济的高速发展时期, 我国城镇化脚步加快, 高层建筑的规模和数量随之不断增加。作为一名高层建筑的设计者, 有必要充分掌握其结构设计及剪力墙设计的特点。高层建筑中的剪力墙结构同低层的建筑物相比较而言, 受力情况更加复杂。因此在设计施工过程当中, 设计者与施工者都要认真对待。要想建成一栋好的建筑, 建筑工作人员必须以建筑结构特点和剪力墙的具体情况为依据进行建设施工, 做到真正提升建筑施工水平。本文结合某高层建筑的结构设计为例, 分析了高层建筑在结构中的设计特点, 并且总结了剪力墙的设计要点。

1 工程实例

某个住宅小区建筑工程2#, 住宅楼有23层, 建筑物高68.78m, 其主要采用的是剪力墙结构来承受建筑物本身的水平、垂直荷载力, 并且采取刚性的结构体系用以承受水平侧力。设计使用的期限是50年, 抗震水平按照Ⅶ度来防震。图位该建筑2#住宅楼的标准平面图。

2 高层建筑的结构设计特征

2.1 高层建筑结构设计的决定性因素———水平荷载

水平荷载指的是物体受到的水平方向的作用力, 作用于建筑的工程结构中, 会使得工程结构发生内力变形。建筑的自重以及露面如果使用荷载则在竖构件当中会引起轴力和弯矩, 而它的数值仅仅与建筑的高度成一次方正比。对于一栋特定的高层建筑来说, 虽说竖向的荷载基本是定值, 并且会对整体的结构设计产生重大影响, 但是水平荷载对高层建筑结构所有的倾覆力矩以及对竖构件所产生的轴力, 与建筑的高度成二次方正比。因而, 水平荷载是高层建筑的结构设计的决定性因素之一。

2.2 更高的抗震要求

当前, 我国许多建筑基本的抗震基准为“小震不坏”、“大震不倒”。在结构设计过程中, 除了要合理设计风荷载和竖向荷载的正常使用指标外, 还应该充分考虑设计概念、构造措施及抗震验算这三个方面, 通过各种措施来达到减震的效果。当前, 尽管理论上的计算分析手段及原则得到不断地完善, 但是由于地震本身所具有的未知性及复杂性常常会使得理论分析计算的结果同实际出现偏差。当高层建筑结构进行到弹塑性阶段, 会产生局部结构出现开裂的现象, 对建筑的整体结构产生严重的破坏, 使用常规的计算原理及方法不足以准确计算分析出符合实际情况的数值。因而, 高层建筑在设计结构时对于抗震的要求也越来越高。

3 建筑结构中设计重点的控制指标———侧移与轴向变形

在建筑设计过程当中所不能忽视的便是结构侧移问题。建筑物层数的不断增加, 建筑物的高度也随之不断增加, 建筑物在水平方向上的侧移也会越来越大。所以, 在近处高层建筑设计时, 必须充分考虑建筑侧移的因素, 并且将其控制在合理范围以内, 保证建筑的稳定和安全。图2为建筑框架结构的侧移。

高层建筑属相经常处在很大的一个数值, 如此大的负载很可能会导致建筑柱体发生很大的变形, 从而使得梁支座负弯矩的数值会变得更小, 而端支座负弯矩及跨中正弯矩的数值则随其渐渐变大, 这一系列的变化将会对构件长度及连续性的梁弯矩产生一定影响。如果高层建筑采用剪力墙结构这一框架, 框架边柱的轴压应力一般会比中柱小, 变形的程度也会小于中柱。当建筑到达一定高度的时候, 轴向变形的数值会变大, 若不控制好会对建筑的未来带来不良影响。所以, 建筑在施工时, 进行施工的工作人员必须依据建筑轴向变形的数值相应调整建筑的下料。此外, 施工的工作人员也须注意构件及侧移的影响, 还要充分考虑建筑的竖向变形影响以确保建筑的质量安全。

4 剪力墙结构的布置要点与设计分析

4.1 剪力墙的布置要点

(1) 剪力墙的布置。在高层建筑中需要沿着主轴方向双向进行布置, 使之形成一种空间结构。在设计抗震性能是应避免剪力墙呈单向布置, 并且使双向的刚度尽量接近。通常来说, 剪力墙的平面布置需要遵循几点原则, 即对称、均匀及周边, 且数量适中。如果剪力墙的配置比较少, 会使建筑结构抗侧向的刚度不够;但是如果剪力墙配置过多, 则不能充分有效地利用墙体, 使得抗侧向的刚度变大, 从而制约了建筑的整体结构与性能, 也是对制造成本的浪费。图3为剪力墙结构的几种结构平面布置。

(2) 墙肢截面的布置。在布置墙肢截面时, 尽量以匀称规则、简单适用为标准。其竖向刚度做到适中, 门窗需成列布置, 保证其上下对齐, 形成比较清晰的墙肢。在洞口布置时, 要避免墙肢刚度的偏差所产生洞口不规则的问题, 甚至出现错洞。如若出现上述情况, 可以根据弹性面的有限元方法对应力进行分析, 按照分析结构进行设计与校对。

4.2 剪力墙的设计分析

在高层建筑中剪力墙是最为常见的设计结构之一, 其拥有抵抗力大、承载能力强及用钢量少等这些特点, 被广泛应用在高层住宅楼或旅馆当中。在具体设计过程中, 居室及客房的空间都比较小, 所以施工工作人员要用墙面分割空间。这些用于分割空间的墙面多是采用现浇剪力墙技术, 能够实现较的经济性与实用性。

(1) 配筋设计。剪力墙水平布筋可以有效预防墙体出现裂缝造成剪切的破坏, 还可以阻挡温度对于混凝土产生的影响。在进行配筋设计时, 对建筑连梁和比较敏感的墙面一定要适当地增加配筋的数量。对于长度较短且高度较低的建筑, 则可以适当减少配筋数量。

剪力墙垂直布筋的主要作用是抗弯曲, 在多层剪力墙结构中的配筋通常为除去墙面边缘的钢筋。在钢筋配置中, 竖直方向墙体配筋的保障间距不能大于300mm。竖直方向上钢筋如果太多会使得墙体抗弯曲能力大于抗剪能力, 如此对建筑物的抗震是极其不利的。

(2) 边缘设计。通常来说, 槽型截面的剪力墙结构沿性比之矩形截面的要强。在进行设计计算时, 设计者可以适当增加墙体的截面边缘约束力, 做到有效提高墙体结构延性、剪力墙水平剪力作用与抗剪的能力。此外, 在进行建造设计时, 需要在墙端位置安置暗装, 并规范其截面数据, 以防发生建筑问题。

(3) 墙面设计。由于剪力墙的结构刚度较大, 且其受温度的影响也较多, 因此对建筑的楼面和屋面的影响也较大。有时比较长的剪力墙会发生变形甚至出现裂缝等现象。这主要是因为剪力墙的结构相对复杂, 混凝土产生变形, 且由于建筑施工条件难以掌控, 容易发生墙体所受的拉应力不足, 最终导致发生建筑问题。

由于剪力墙结构比较复杂, 当墙体产生裂缝时比较难处理, 因此产生的不良影响也相对比较大。目前, 由于市场需求, 大部分建筑工程为了赶工而加班加点, 如此的速度导致建筑质量的下降是必然的。在施工过程中, 使用混凝土的量较大, 加之强度的提高会使拉应力变大, 导致了裂缝的出现。此外, 在建筑施工过程中要采取泵送施工时, 必须增加水泥使用量, 以求减少粗等骨料及骨料粒径的含量。混凝土配比及送料过程如果处理不好, 会大大增加结构的收缩, 这样建筑很容易产生裂缝。所以, 在设计剪力墙时, 一定要重视建设施工过程, 避免建筑问题的发生。

5 结束语

高层建筑的施工过程中, 相关工作人员必须深刻地了解建筑结构设计的特点, 科学设计剪力墙, 确保设计的合理性和建筑质量。

参考文献

[1]徐嘉君.建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用分析[J].科技研究, 2015 (01) :29.

[2]蒋宝峰, 高层建筑结构设计中剪力墙结构的要点分析[J].科技传播, 2014 (07) :55~57.

[3]夏卓文.高层建筑结构设计特点与剪力墙设计[J].住宅科技, 2007 (02) :29~32.

剪力墙设计与建筑结构 篇2

1高层建筑结构设计剪力墙设计中需要注意的问题

1.1对剪力墙轴压比限值的确定

在剪力墙设计环节中，轴压比限值是剪力墙设计的重要组成部分，不仅影响剪力墙的基本质量，还对其抗震能力产生影响。目前，建筑行业一级～三级的抗震等级剪力墙底部加强部位的最大轴压比限值的计算公式为：

在上述公式中，S代表剪力墙的最大轴压比限值;fc代表混凝土轴心抗压强度的理想设计值;A代表墙肢的全截面面积，单位为cm2;N代表墙肢重力荷载作用下的轴压比设计值(在N参数的分析中，不考虑该数据与地震的作用)。

1.2高层建筑剪力墙结构厚度的确定与配筋处理

1.2.1我国相关规定对高层建筑的剪力墙参数提出了十分明确的要求：当剪力墙结构的地震等级达到8度时，剪力墙抗震等级要大于等于2级。在这一规定的影响下，相关单位在开展剪力墙结构设计中，要保证剪力墙墙底的部分墙体厚度超过200mm。

而在现代工程建设中，设计方对剪力墙的分析已经有了较为完备的数据支持，其计算公式为：

在上述公式中，b代表剪力墙的估算厚度值，单位为mm;Q代表单位面积的荷载重量标准值，Q=13.0+7(n-15)/20;n代表楼层层数;r代表轴压比。

1.2.2我国高层建筑规范中明确指出：高层建筑剪力墙墙体配筋率要大于等于0.25%，而剪力墙的底部加强部分配筋率要大于等于0.3%。

剪力墙设计与建筑结构 篇3

【关键词】高层建筑；框架结构；异形柱；短肢剪力墙

随着人们生活水平的提高，对于住宅也提出了新的要求，尤其是高层住宅建筑的空间和平面要求，更是成为现今社会发展中人们关注的热点话题。由于传统的框架结构在施工中存在着众多的露梁露柱、普通剪力墙结构对于室内空间的严格限制而无法满足目前人们对于室内环境的要求。于是在原来的普通剪力墙框结构的基础上不断引进框架结构的施工优点，逐渐发展形成了一种能够满足目前居民需求且适应时代发展潮流的一种新型住宅结构体系，即目前我们常说的短肢剪力墙结构和异形柱框架结构。这两种结构体系在应用中是传统剪力墙和框架结构缺陷互补、优势发挥的一种新型结构体系，因而受到了建筑业界人认可与肯定，成为当前住户和开发商普遍关注的一个话题。

1.短肢剪力墙概述

短肢剪力墙结构是在原有剪力墙的基础上，以框架结构为原则发展形成的一种能够适应现代人生活的一种新型的住宅观念和高层住宅住住宅施工方法。这种新的结构体系在应用的时候由于克服了传统框架结构和剪力墙结构中存在的不足而受到了各界人士的认可与青睐，尤其是对于建筑工作人员来说，其更是发挥出不可替代的作用与优势，成为现代工程该项目中最受人们关注和重视的一个环节。

1.1剪力墙分析

在住宅建筑工程项目中，剪力墙主要指的是用来承受风荷载或者地震作用引起的水平荷载的一种墙体结构，其存在的主要目的在于防止结构出现剪力破坏，通常情况下又被工作人员称之为抗风墙或者防震墙。截至目前，在剪力墙工程的施工中，墙体结构可以分为平面墙体结构和通体墙体结构两种，其中平面剪力墙主要是用于钢筋混凝土框架结构、升降板结构等建筑工程体系中，是为了增加结构的整体强度、刚度以及抗倒塌能力而应用能够的。这种墙体结构在应用的时候通常都是以钢筋混凝土结构为主的，从而使得其整体性、刚度和强度都得到了有效的保障。

1.2短肢剪力墙分类

短肢剪力墙结构体系在目前的住宅建筑工程中较为常见，其在施工的过程中有利于中部竖向形成一个完整的筒体，而在外部设置短肢剪力墙结构，从而保障了墙体的平整，墙面布置的灵活和合理，同时也有效的降低了建筑结构中混凝土的施工用量，因此其在施工中深受开发商的青睐。截至目前的建筑工程中，我们在工作中常见的短肢剪力墙结构主要指的是那些厚度为长度的1/5左右的墙体结构，其中在施工的过程中主要的类型有 “T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

1.3短肢剪力墙结构特点

这种结构型式的特点是：

①结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾。

②墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置。

③能灵活布置，可选择的方案较多，楼盖方案简单。

④连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，可隐蔽。

⑤根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。

1.4设计中需要注意的问题

（1）由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。

（2）短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。

（3）高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢。

2.异形柱结构

2.1概念

异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2-4，相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

2.2工作中注意事项

在进行异形柱结构设计时，除满足高规中对结构布置要求外，还应注意几个方面的问题：

（1）异形框架的计算。

由于其截面的特殊性，在柱截面对称轴内受水平力作用时，弹性分析计算其翘曲应力很小，此时如同承受水平力的偏压构件，仍可按平截面假定分析，按砼设计规范计算，特别是在框——剪，框——筒结构中，对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地，框架柱只承担水平风载的一小部分，如按一般偏压柱计算，误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大，且水平力作用在非主轴方向，则翘曲应力不容忽视，按平截面假定误差较大，则应对异形柱框架结构进行有限元分析，决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时，宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。

（2）轴压比控制。

对框架结构，框-剪结构，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用，且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。由试验结构分析，柱的侧移延性比随着轴压比的增大而急剧下降。

在高轴压比情况下，增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小，因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要，特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合，剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝，产生腹剪破坏，加上异形柱多属短柱，这些导致异形柱脆性明显，使异形柱的延性普遍低于矩形柱，因而对异形柱的轴压比要严格控制。

3.结语

随着新型墙体材料的不断开发和应用，现代高层住宅建筑要求大开间、平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱、梁壳，短肢剪力墙结构体系在高层住宅中的应用有着广阔的发展前景。

【参考文献】

[1]陈向上.短肢剪力墙抗震性能影响分析与设计[J].科技资讯，2009，（3）.

剪力墙设计与建筑结构 篇4

1、高层建筑结构定义

通常我们会把超过一定楼层数或一定的高度的建筑称之为高层建筑。对于高层建筑的海拔高度设定各国的要求不一样, 标准也就不一样。在这里, 我们主要了解我国对于高层建筑结构的定义。

在中国, 以前的相关规定, 八层以上的楼层建筑都称之为高层建筑, 而就现在来看, 将近二十层的楼房被称之为中高层, 三十层楼层的房屋将近一百米高称为高层, 而五十层左右的楼房大于两百米的被定义为超高层。在新的《高层建筑混凝土结构技术规程》里的规定是这样:十层及十层以上或高度超过二十八米的钢筋混凝土结构称为高层建筑结构。当建筑楼房高度超过一百米时, 则称之为超高层建筑。

中国的房屋六层及六层以上就必须需要安装电梯, 对十层楼层以上的房屋就必须得有特殊的防火措施, 所以中国的《民用建筑设计通则》 (GB50352—2005) 、《高层民用建筑设计防火规范》 (GB50045-95) 中将十层及十层往上的住宅房屋与房屋高度超过二十四米的公共建筑和综合性建筑都统称之为高层建筑。

2、高层建筑结构的概念设计

1) 高层建筑结构的概念设计含义

高层建筑的结构概念设计是指在高层房屋设计中利用概念的方法来进行判断和推理、创新决策的一个过程。通常包括了设计中运用到的材料、风荷载能力、结构的形体、节骨点, 构型的选择方面, 同时也包括了关于计算参数、计算方法的使用, 以及对于结果的判断、选择以及调整。另外还包含了高层建筑结构的制造和安装过程的详细策划等等。但是概念设计有一个弊端就是高层建筑中提出的新的理念, 它其实是缺少一个专门的理念支持的, 所以还要结合在实践中的不断经验应用、研究、总结和积累。

2) 高层建筑结构的意义

房屋概念设计它的意义就在于:第一, 是对于传统教学方式的补给, 传统的教学式主要是老师来规划题目、设计参数, 学生计算、绘图。其实这样一方面的确是提高了学生的执行能力, 但是另外一方面是忽略了让学生主动探索、选择、创新、决策能力的培养, 所以在对房屋概念设计中, 除了要精确的计算方式还要拥有灵活的概念设计思想。第二, 对于一般设计经验的总结和升华, 我们通常的高层设计都是凭借经验或者是总工程来定夺, 但是这就造成了一般设计人员没有能够履行自觉的进行概念设计, 这样是比较难进行对于理论的实践升华的, 所以每个设计师都应该自觉的履行概念设计的职责, 探索新的设计思路。第三, 推动社会的进步, 现在社会上追求的粗放型的发展, 就会对于房屋设计质量进行自觉忽略, 只追求工程量, 不注重降低标准会对安全造成很大的隐患。人口数量的不断剧增, 造成很多压力包括环境方面的压力。所以概念设计的就是要对于这些问题进行正确的引导跟合理规划。

二、高层剪力墙结构及优化

1、高层剪力墙结构

说到高层建筑不得不说下人们越来越重视的在高层建筑中剪力墙的结构优化设计。剪力墙结构在整个建筑物中是很重要的形式之一, 其优点主要是防风, 抗震还有就是经济性能高等优点。一方面能保证建筑的功能性和安全性, 另一方面又能节约成本。剪力墙分为两种, 一种是平面剪力墙另一种则是筒体剪力墙。前者主要是用于钢筋混凝建筑或是无梁建筑结构, 普遍用于相对于低层的建筑物。后者主要用于高层建筑结构当中, 通常也是钢筋混凝土浇筑而成, 有利于剪力墙防风荷载和抗震的性能。

2、高层剪力墙结构的优化

剪力墙的用钢量是在整个住宅建筑标准中含钢量的百分之四十五到百分之六十五。用在剪力墙边缘的结构部件的含钢量约有百分之三十到五十左右, 所以对于经济指标来说, 是取决于剪力墙的好坏的。按常规, 剪力墙的安置规则是如何尽量减少其数量和考虑减少其边缘的那些部件来尽可能的获得建筑物最大的抗侧, 抗扭的刚度, 而另一方面又能减少一部分经济的支出。

剪力墙的结构优化我觉得应该分为以下的几点:第一, 加强周边力量, 减弱中间的力量, 就是说把剪力墙安置在周围的房屋围护墙结构处, 如果有必要, 就在房屋的窗台之间设置高梁来提升整体的刚度。像比如电梯楼道间的剪力墙作为建筑物中部的剪力墙就可以适当减少一些, 这样更有利于提高主体建筑机构的抗扭度。第二, 尽量多添加和均匀长墙, 减少短墙的设置, 但长墙长度都应该小于等于八米, 不得超过八米。在保证各个墙体的承重能力下, 应该精心挑选有利于承受水平竖向荷载的间隔墙作为剪力墙, 但是要尽量拉大剪力墙的间距, 避免了在同个小区域布置了多条剪力墙。通过加长剪力墙的高度, 来减少剪力墙的重复设置, 有利于提升整个建筑结构的抗扭性和灵活性。能够使剪力墙破坏的模式主要是剪跨比和轴压比, 只要剪跨比不要小于二, 轴压比在正常范围里面, 那么高层的剪力墙就算墙长大于了八米, 剪力墙的剪跨比一般都是会大于二的, 也就说明能够满足其延性破坏的要求。但是要避免个别墙肢作为长墙, 如果因为个别墙肢相对较长, 而其余的墙肢较短时, 有时就会引起其余结构不能起到第二道抗震的防线, 就会制造安全隐患。第三, 就是剪力墙在设置时尽量设置为“L”、“T”、“十”字型, 应该要避免设置形状过于复杂曲折。第四, 应该设置连续性的剪力墙, 比如多一些半框设计在里面, 更能减少空间的复杂, 可以说是化繁为简。第五, 剪力墙的厚度应该跟随其高度的变化较为均匀的做出适当变化。

三、结语

综上, 合理的概念设计和结构优化对于剪力墙的升级有着很重要的意义。我们不仅仅要有按着某些已成文的设计参数的精确执行能力, 还需要有着对于概念设计的思维。对于结构优化, 我们要化繁为简, 考虑周全, 能够在不浪费的情况下做到既能对建筑设计有很好的启迪, 又能满足建筑的安全性达到更高的要求。

参考文献

[1]凃浩.高层建筑的结构优化设计研究[J].信息化建设.2016 (01)

剪力墙结构设计技术解析论文 篇5

关键词：建筑建筑；剪力墙；结构设计

1、前言

剪力墙结构不仅具有侧移能力小剪力墙结构不仅具有侧移能力小、抗侧刚度比大的特点，而且具有较强的抗震能力而且具有较强的抗震能力。由于某些剪力墙结构应用较少，因此不少设计人员对剪力墙的概念因此不少设计人员对剪力墙的概念、截面形状尺寸以及相关的技术和规范理解和掌握的还不够健全的技术和规范理解和掌握的还不够健全，从而制约了剪力墙结构设计的进一步发展结构设计的进一步发展。这时就需要对其进行不断的改善，以更好的适应建筑结构设计的发展以更好的适应建筑结构设计的发展。

2、剪力墙结构概述

剪力墙通常又被称为了结构墙剪力墙通常又被称为了结构墙、抗风强或者抗震墙。主要是建筑物或者房屋为了能够承受地震或者风力作用所引起的水平荷载的水平荷载，从而防止建筑结构出现破坏。根据剪力墙结构的不同可以将其分为普通剪力墙结构的不同可以将其分为普通剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框支剪力墙结构支剪力墙结构。普通剪力墙主要是由剪力墙组合在一起的结构体系构体系。

框架—剪力墙结构主要是由框架与剪力墙结合在一起所形成的结构体系起所形成的结构体系，一般应用于局部大空间的建筑物中，不仅要在大空间部位采用框架结构仅要在大空间部位采用框架结构，而且也要采用剪力墙结构从而达到提高建筑物抗震能力的效果从而达到提高建筑物抗震能力的效果。如果剪力墙的底部具有较大空间有较大空间，而剪力墙又无法满足其设计要求时，就需要采用框支剪力墙结构框支剪力墙结构。通常建筑物中所具有的竖向承重构件需要由墙体来承担由墙体来承担，这时的墙体不仅需要承担水平构件给予的竖向荷载向荷载，同时要承担地震或者风力作用传给的水平荷载。剪力墙主要是建筑物的围护墙和分隔墙力墙主要是建筑物的围护墙和分隔墙，所以墙体的设置必须要符合建筑结构和平面布置的要求要符合建筑结构和平面布置的要求，同时要求剪力墙结构体系要具备较高的承载能力和抗侧力能力系要具备较高的承载能力和抗侧力能力，因此其可以应用于较高的建筑物之中较高的建筑物之中。

3、剪力墙的受力变形特点分析

剪力墙结构在水平荷载的作用下剪力墙结构在水平荷载的作用下，将会产生弯矩和水平剪力剪力。其中墙肢截面在弯矩的作用下可能会导致下层层间侧移量比较小移量比较小，而上层层间的侧移量却比较大，从而发生了弯曲型变形型变形，同时在剪力的作用下发生了剪切型变形，一般这两种变形叠加在一起就成为了剪力墙变形的基本特征变形叠加在一起就成为了剪力墙变形的基本特征。根据剪力墙高宽比的大小将其划分为矮墙墙高宽比的大小将其划分为矮墙、中高墙和高墙。随着剪力墙结构高宽比的不断增大墙结构高宽比的不断增大，由于弯矩作用产生的变形也会随之增大之增大，因此高墙在水平荷载的作用下经常会出现弯曲型的变形曲线变形曲线，而对于矮墙来说，其变形曲线会表现为剪切型的变形曲线形曲线。

4、剪力墙结构设计的基本原则

（1）剪力墙结构设计通常要先将剪力墙看成一个长方形的立体结构立体结构，而且一般将高看成是剪力墙的厚度，而剪力墙的高度和宽度则分别是长方形的宽和长度和宽度则分别是长方形的宽和长，其受力结构的特点就相当于主体的受力结构当于主体的受力结构，唯一的区别就是剪力墙结构的长、宽比值与柱体的长值与柱体的长、宽比值存在一定的差距。

（2）在进行剪力墙结构设计时在进行剪力墙结构设计时，每一个剪力墙不仅仅是承受水平荷载受水平荷载，同时还要承受其自身的重力，即纵向荷载。在强风或者地震等强大力度的作用下风或者地震等强大力度的作用下，墙体除了承受上述两种力之外之外，还要承受弯矩力。这时就要求剪力墙不仅要有巨大的刚性力度来抵抗墙体的摇晃刚性力度来抵抗墙体的摇晃，而且还要确保墙体在变形之后还能够继续循环使用还能够继续循环使用。在进行剪力墙结构设计时，要合理布局局，严格禁止出现乱搭乱建现象，同时还要对其进行现场试验验，从而保证剪力墙受压、受重的安全性。

（3）剪力墙结构的受力特点是在墙体平面内所能够承受的最大重力值以及刚度压力是很大的最大重力值以及刚度压力是很大的，但是除墙体平面以外的部分部分，其对上述两种力所能够承受的值就非常小了，因此在进行剪力墙外扩或者搭建时行剪力墙外扩或者搭建时，要采取措施提高剪力墙平面以外的安全性的安全性。

5、在建筑结构设计中剪力墙结构设计的应用

5.1剪力墙结构的合理布置

剪力墙在平面上的布置应该具有规则剪力墙在平面上的布置应该具有规则、简单的特点，并且应该沿着主轴方向或者其他方向进行双向布置应该沿着主轴方向或者其他方向进行双向布置，而且两个方向上剪力墙的侧向高度差距不宜过大向上剪力墙的侧向高度差距不宜过大。在进行剪力墙抗震设计时计时，不要仅在单向布置剪力墙。因为剪力墙的布置会对其自身结构的抗侧刚度产生较大的影响自身结构的抗侧刚度产生较大的影响。在进行剪力墙布置时时，要尽可能的满足周边均匀布置的原则，并且运用相关的设计软件计软件，对剪力墙的结构、受力特点进行有效地分析和计算。例如设计填充墙时例如设计填充墙时，要尽可能满足相应结构设计的要求，适当增加圈梁以及构造柱增加圈梁以及构造柱，确保地震发生时居民能够安全的逃脱脱。还要尽可能采用电梯井、山墙以及楼梯井作为剪力墙。在剪力墙的竖向布置中在剪力墙的竖向布置中，要采取措施避免改变材料轻度和变截面对楼层建设的影响截面对楼层建设的影响，避免墙体刚度发生突变。

5.2剪力墙中连梁结构的设计

连梁结构主要是指剪力墙结构中连接墙肢与墙肢之间的梁梁。剪力墙在受到了水平荷载作用时，墙肢会出现不同程度地扭曲地扭曲，而且在连梁的两端也会产生相应的转角，从而使连梁产生不同程度的反弹作用产生不同程度的反弹作用。对墙肢的连接处理，可以有效的减少变形和内力的作用减少变形和内力的作用，从而改善墙肢受力状态。因此连梁结构被认为是剪力墙结构设计中必不可少的环节之一结构被认为是剪力墙结构设计中必不可少的环节之一，其对墙肢的连接起到了很好的约束作用墙肢的连接起到了很好的约束作用。要采取措施尽量提高塑性铰的性能性铰的性能，不断完善剪力墙抗震结构的设计。连梁结构设计中的截面面积和跨高比会受到一些因素的限制和影响计中的截面面积和跨高比会受到一些因素的限制和影响，进而影响连梁结构的设计质量而影响连梁结构的设计质量。因此，在设计时需对其进行有效地分析效地分析，通笔者认为，可以过减小连梁高度、增加剪力墙洞口的宽度口的宽度、降低连梁的刚度等措施来增强连梁结构的整体质量质量。

5.3剪力墙边缘构造设计

在进行建筑结构设计时在进行建筑结构设计时，首先要对剪力墙的结构特性和受力特点等进行分析受力特点等进行分析，加强剪力墙洞口两侧以及剪力墙两端的强度的强度，必要的时候还可以在剪力墙中适当的部位安装约束边缘构件和构造边缘构件边缘构件和构造边缘构件。在进行约束边缘构件设计时，框筒结构筒结构、框剪结构等的设计规范和标准比较严格高于普通剪力墙的设计力墙的设计。对抗震性能要求不算高，并且没有特殊要求的剪力墙剪力墙，也必须要满足其相应的界限值。大量的研究数据表明明，槽形或工字形截面剪力墙的各项性能要明显好于矩形截面的剪力墙面的剪力墙。

6、结束语

综上所述综上所述，随着建筑行业的不断发展，剪力墙结构的广泛应用可以有效推动建筑结构设计的发展应用可以有效推动建筑结构设计的发展，对其加以利用，能够很好的强化建筑结构设计质量很好的强化建筑结构设计质量。

参考文献：

[1]史涌泉。剪力墙结构设计在建筑结构设计中的应用[J]。世界家苑，20132013（8）：176~177。

剪力墙设计与建筑结构 篇6

【关键词】剪力墙结构设计；建筑结构；应用

0.引言

现代高层建筑的功能以及其用途正在以多元化的方式发展，设计师设计的高层建筑，一般会考虑高层建筑的受力结构形式，他们设计的关键所在就是建筑的结构传力体系[1]。该体系对建筑的空间形态起支撑作用，其结构竖向所传递的荷载传递由传力体系的剖面来反映。另外，该传力体系也会影响建筑物的使用功能。所以不同结构的传力体系在结构的设计中是根据其具体情况来进行分析的，并同时进行合理的计算，以此确定比较合理的建筑物传力体系和保证抗震设计的规范性[2]。

1.剪力墙结构的种类及分类依据

1.1有壁式框架的剪力墙

这种剪力墙的特点是洞口的尺寸比较大，墙肢线刚度与连梁线刚度非常接近，剪力墙在受力后呈现剪切型，这种受力特点和框架结构非常相似。在高层建筑中采用这种剪力墙容易出现反弯点，在楼层处反弯图也有可能发生突变。

1.2截面剪力墙或者实体墙

这里所说的截面剪力墙是指墙体不开洞或者所开洞的面积不超过15%。这种类型的剪力墙在受力后的变形主要呈现为弯曲型，整体上看这种剪力墙像是一个悬壁墙，弯矩图上既不存在反弯点，也不发生突变。

1.3双肢或者多肢剪力墙

这一类型的剪力墙的特点是开口比较大，而且洞口一般成列分布。

1.4整体小开口剪力墙

这一类型的剪力墙开口普遍较小，但是开洞的面积比较大，一般不低于15%。整个剪力墙在受力后主要的变形方式是弯曲型，在整个墙肢上几乎没有反弯点，但在弯矩图的中心位置容易发生突变。

2.剪力墙结构设计所遵循的基本原则

2.1调整连梁超限相关原则

在剪力墙结构设计中，一般来说，连梁的跨高比应该大于或等于2.5，而采用跨高比低于2.5的连梁，在设计过程中就容易造成剪力墙的弯矩现象，严重超出限值。在《高规》中对剪力墙的跨高比就有明确规定，对于跨高比高于或等于5 的连梁，在结构设计环节，要以框架梁为依据，不能随意折减其连梁的刚度。当跨高比处于5～6之间时，必须对连梁刚度进行折减，从而避免出现剪力超出限制或者连梁出现弯矩等现象。因此，在实际的建筑结构设计中，建筑企业必须合理利用该明文规定，不仅能够有效增强建筑物的安全性和可靠性，还能节约建筑成本，为建筑企业带来更多的经济效益和社会效益。

2.2避免剪力墙和平面外梁搭接

剪力墙结构有一个突出的特点就是其平面内刚度和承载力比较大，而平面外刚度和承载力相对较小。这样，如果剪力墙和平面外的梁相互连接，墙肢平面外就容易出现弯矩现象，而且，在平常的设计中，设计人员并不会对平面外承载力和刚度进行验算，因此，为了避免弯矩现象的发生，在结构设计时要尽量避免剪力墙与平面外的梁进行搭接，在无法避免的情况下也要严格按照相关规定采取相应的防范措施，保证剪力墙与平面外能够搭接安全。

2.3以主轴为中心，向四周延伸

在对剪力墙进行结构设计时，要以主轴方向作为中心，双向甚至多向的向四周延伸，尽可能的将各个方向的剪力墙相互连接在一起，在连接过程中还要避免这些剪力墙出现拉通对直现象；在对剪力墙的抗震性进行结构设计时，应该使两个方向的侧向刚度尽可能接近，而对墙肢进行结构设计时，在符合规定的基础上，操作要尽可能简单易行。对于高层建筑来说，在进行剪力墙的结构设计时，要以主轴方向作为中心，双向甚至多向的向四周延伸，尤其是在对墙肢的抗震性进行设计时，要尽量避免设计单方向有墙的模式，从而保证设计出的剪力墙能够具有安全、可靠的工作性能。当然，剪力墙的分布不是随意的，应保证数量相当和均匀。如果配置的剪力墙过多，会导致墙体得不到充分合理的利用，增大其抗侧力刚度，进而增大震力及自身的重力，影响剪力墙的正常工作；如果配置的剪力墙过少，由于数量不足会导致墙体的抗侧力刚度过小，同样会增加剪力墙的正常性能。

3.剪力墙结构设计中容易出现的问题分析[3]

剪力墙结构设计是建筑结构的设计的一部分，也是最重要的一环，设计质量的好坏直接影响到建筑物的安全、适用、经济和合理性。因此，在实际设计过程中，设计剪力墙结构的侧向刚度不能太大，若采用的是全剪力墙的结构，也就是除了门窗洞其他都是剪力墙，没有任何后砌填充墙，则其侧向刚度就会太大，此时的地震作用也就会变得较大，显然是不经济的，也是不合理的。而对底层剪力墙设计厚度要求为：在对抗震进行设计时，筒体与一般的剪力墙承所受的第一振型底部的地震倾覆力矩是不允许小于总底部地震的倾覆力矩的50%。对于短肢剪力墙比较多的结构中，不少的设计人员会将较短的墙段画成约束边缘构件或者是构造边缘构件，并把计算所需要的纵向钢筋均匀的配置于整个的墙段内，很显然这样是很不妥的，因为配置于墙肢中以及轴附近的钢筋是不能发挥其作用的，所以其纵向的钢筋必须向着墙肢端部来集中，同时可以打印出剪力墙边缘构件配筋的计算结果来加以复核。另外，抗震墙的墙肢长度应不超过墙厚的3倍时，要按柱的设计要求来进行设计，箍筋必须沿全高进行加密和SATWE等的程序在计算时，都要按照该条的规定进行办理。如墙厚的是200mm和墙肢的长度为600～800mm，此时墙肢的长度虽然为墙厚的3～4倍，但还是认应该按柱来配筋。某些设计人员在电算总信息里输入的配筋率为0.30%，剪力墙的竖向和横向分布筋也不需要过大，若墙厚的是200或者250mm，那么纵和横向的分布筋都配Φ12@200双排（配筋率达0.565%～0.452%）就是没有必要的，但其钢筋间距应不大于200mm，以此来防止剪力墙的开裂处。

4.剪力墙结构设计在建筑结构设计中的具体应用

4.1对大墙肢的处理

在建筑结构设计中，剪力墙的结构首先要具有延展性，一些宽高比小于2 的剪力墙在设计过程中就会变成具有延性、易于弯曲破坏的剪力墙，从而避免剪力墙受到脆性剪切毁坏。当剪力墙的长度较长时，为了保证每个墙段的宽高比都能不小于2，可以对长墙进行开洞分割，使长墙被均匀的分为符合条件的独立墙段，这样形成的墙段比较小，受弯所能产生的裂缝的宽度也会比较小，这样就能保证墙体配筋发挥其良好的支撑作用。在剪力墙结构设计中，当出现一些长度超过8m的大墙肢时，在计算整个楼层的剪力时一般都是由这些大墙肢来承载这些力量，这样当发生强烈震动例如地震时，这些大墙肢最先受到破坏，那些较小的墙肢由于没有充足的配筋来支撑墙面，从而导致墙面受到全面的破坏。针对这种问题，在对剪力墙进行结构设计时，对一些长度大于8m的墙肢，根据实际情况开施工洞（即在具体的施工过程中，在剪力墙上留下洞，当施工结束后再将这些洞填充好，这样就能将大墙肢分成比较小的墙肢）和开计算洞（即在对剪力墙进行结构计算时设置计算洞，施工时仍然设置为混凝土墙，这样就能强化那些较小墙肢的配筋性能）。

4.2合理的平面布置

在对剪力墙进行结构设计时，应尽量沿着主轴方向或者其他方向展开双向或多向布置；在对剪力墙的平面进行布置时，应该严格按照均匀、对称的原则，尽可能的将墙面结构中的刚度中心和质量中心重合在一起，不管是内剪力墙还是外剪力墙都应该尽量的对直拉通，从而有效减少剪力墙的扭矩现象；在设计过程中抗侧力刚度不应该设计的太大。在对剪力墙进行结构设计时，为了使剪力墙的抗侧力刚度和承载能力得到充分发挥，增强剪力墙的空间利用率，剪力墙之间的距离不应太密，其设计结构的侧向刚度也应合适。

5.结束语

在当前社会发展中，剪力墙应用在不断增加，其在设计中的缺陷和问题将成为制约其发展的主要因素。在剪力墙布置中，洞口宜上下对齐使之受力明确，尽量避免出现错洞与叠合洞口，应采用科学技术手段进行计算分析。在设计和优化过程中，应从多个方向入手，提高设计质量，加强安全措施，确保建筑物安全。 [科]

【参考文献】

[1]齐楠.浅议高层建筑剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息，2011（17）.

[2]赵西安等.高层建筑结构实用设计方法[M].上海：同济大学出版社，2009.

剪力墙设计与建筑结构 篇7

近年兴起的短肢剪力墙结构, 有利于住宅建筑布置, 又可进一步减轻结构自重。但是在高层住宅中, 剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短, 因此, 不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑, 要求设置剪力墙筒体 (或一般剪力墙) , 形成短肢剪力墙与筒体 (或一般剪力墙) 共同抵抗水平力的结构。

1 关于剪力墙洞口布置规定

剪力墙洞口的布置, 会极大地影响剪力墙的力学性能。规则开洞, 洞口成列、成排布置, 能形成明确的墙肢和连梁, 应力分布比较规则, 又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合, 设计结果安全可靠。错洞剪力墙应力分布复杂, 计算、构造都比较复杂和困难。剪力墙底部加强部位, 是塑性铰出现及保证剪力墙安全的重要部位, 一、二和三级不宜采用错洞布置。其他情况如无法避免错洞墙, 宜控制错洞墙洞口间的水平距离不小于2m, 设计时应仔细计算分析, 并在洞口周边采取有效构造措施。一、二、三级抗震设计的剪力墙不宜采用叠合错洞墙;当无法避免叠合错洞布置时, 应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口, 其中阴影部分表示轻质填充墙体。

因此国家现行有关规范明确了剪力墙结构洞口布置在设计中所注意事项:

(1) 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。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置。抗震设计时, 一、二、三级抗震等级剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙;一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。具有不规则洞口布置的错洞墙, 可按弹性平面有限元方法进行应力分析, 并按应力进行截面配筋设计或校核。

(2) 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, 墙段之间宜采用弱连梁连接, 每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m。

2 关于剪力墙连梁及底部加强区设计的一般规定

剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大, 而平面外刚度及承载力都相对很小。当剪力墙与平面外方向的梁连接时, 会造成墙肢平面外弯矩, 而一般情况下并不验算墙的平面外的刚度及承载力。当梁高大于2倍墙厚时, 梁端弯矩对墙平面外的安全不利, 因此应当采取措施, 以保证剪力墙平面外的安全。对截面较小的楼面梁可设计为铰接或半刚接, 减小墙肢平面外弯矩。铰接端或半刚接端可通过弯矩调幅或梁变截面来实现, 跨高比小于5的连梁, 竖向荷载下的弯矩所占比例较小, 水平荷载作用下产生的反弯使它对剪切变形十分敏感, 容易出现剪切裂缝。本章针对连梁设计作了一些规定。当连梁跨高比不小于5时, 竖向荷载作用下的弯矩所占比例较大, 宜按框架梁设计。此时应相应加大梁跨中弯矩。

关于剪力墙底部加强区:在抗震设计时, 为保证出现塑性铰后剪力墙具有足够的延性, 该范围内应当加强构造措施, 提高其抗剪切破坏的能力。由于剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围, 因此对其作了规定。一般情况下单个塑性铰发展高度为墙底截面以上墙肢截面高度hw的范围, 为安全起见, 本条规定的加强部位范围适当扩大。

楼板主梁支承在连梁或框架梁上时, 一方面, 主梁端部约束达不到要求;另一方面, 对支承梁不利, 因此要尽量避免。楼板次梁支承在连梁或框架梁上时, 次梁端部可按铰接处理梁与墙的连接有两种情况:当梁与墙在同一平面内时, 多数为刚接, 梁钢筋在墙内的锚固长度应与梁、柱连接时相同。当梁与墙不在同一平面内时, 多数为半刚接, 梁钢筋锚固应符合锚固长度要求;当墙截面厚度较小时, 可适当减小梁钢筋锚固的水平段, 但总长度应满足非抗震或抗震锚固长度要求。

国家现行有关规范明确了剪力墙结构连梁及底部加强区布置在设计中所注意事项:

(1) 应控制剪力墙平面外的弯矩。当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时, 应至少采取以下措施中的一个措施, 减小梁端部弯矩对墙的不利影响:

1) 沿梁轴线方向设置与梁相连的剪力墙, 抵抗该墙肢平面外弯矩;

2) 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。扶壁柱宜按计算确定截面及配筋;

3) 当不能设置扶壁柱时, 应在墙与梁相交处设置暗柱, 并宜按计算确定配筋;

4) 必要时, 剪力墙内可设置型钢。

(2) 剪力墙开洞形成的跨高比小于5的连梁, 应按本章有关规定进行设计, 当跨高比不小于5时, 宜按框架梁进行设计。

(3) 不宜将楼面主梁支承在剪力墙之间的连梁上。

3 短肢剪力结构设计相关构造

为了保证剪力墙的承载能力及变形能力, 剪力墙混凝土的强度等级不宜太低。剪力墙最小厚度的目的是保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能。当墙平面外有与其相交的剪力墙时, 可视为剪力墙的支承, 有利于保证剪力墙出平面的刚度和稳定性能, 因而可在层高及无支长度二者中取较小值计算剪力墙的最小厚度。无支长度是指沿剪力墙长度方向没有平面外横向支承墙的长度。而两端无翼墙和端柱的一字形剪力墙, 只能按层高计算墙厚, 最小厚度也要加大。如果无法满足本条厚度要求, 可按高规程附录D作墙体稳定计算。

因此我国现行有关规范明确了剪力墙结构截面设计中所注意事项

(1) 短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。

(2) 剪力墙的截面尺寸应满足下列要求:

l) 按一、二级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度, 底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/16, 且不应小于200mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20, 且不应小于160mm;

2) 按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度, 底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20, 且不应小于160mm;其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25, 且不应小于160mm;

3) 非抗震设计的剪力墙, 其截面厚度不应小于层高或剪力墙无支长度的l/25, 且不应小于160mm;

4) 当墙厚不能满足本条第1、2、3款的要求时, 应按高规附录D计算墙体的稳定;

4 剪力墙的截面尺寸还应满足下列计算要求

钢筋混凝土剪力墙正截面受弯计算公式是依据现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010中偏心受压和偏心受拉构件的假定及有关规定, 又根据中国建筑科学研究院结构所等单位所做的剪力墙试验进行了简化。试验研究表明, 在墙体发生破坏时, 剪力墙腹板中受压区的分布钢筋应力仍然很小, 因此在计算时忽略受压区分布筋作用。按照平截面假定, 不考虑受拉混凝土的作用, 受压区混凝土按矩形应力图块计算。大偏压时受拉区分布钢筋应力及受拉、受压端部钢筋都达到屈服, 在1.5倍受压区范围之外, 假定受拉区分布钢筋全部屈服;小偏压时端部受压钢筋屈服, 而受拉分布钢筋及端部钢筋均未屈服。条文中分别给出了工字形截面的两个基本平衡公式 (∑N=0, ∑M=0) , 由此可得到各种情况下的设计计算公式。偏心受拉正截面计算公式直接采用了现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的有关公式。

5 结束语

总之, 剪力墙结构住宅建筑, 由于其纵向墙体受到门窗及其它建筑上的限制, 墙肢截面的高度及连梁的高度都不可能变化, 所以这时宜综合经济性和整体受力性能来调整横向剪力墙的布置。S

摘要：由于短肢剪力墙抗震性能较差, 地震区应用经验不多, 为安全起见, 国家现行规范对这种结构抗震设计的最大适用高度、使用范围、抗震等级、筒体和一般剪力墙承受的地震倾覆力矩、墙肢厚度、轴压比、截面剪力设计值、纵向钢筋配筋率作了相应规定。

关键词：高层建筑,短肢剪力墙,截面尺寸,空间刚度,结构自重,抗侧刚度

参考文献

[1]张晋, 吕志涛.异形柱框轻和短肢剪力墙住宅结构体系[J].建筑结构, 2001, 31 (7) :48-50.

剪力墙设计与建筑结构 篇8

关键词：高层建筑,转换梁,刚度比

0 引言

近年来，框支剪力墙结构已逐渐成为竖向不规则高层建筑中经常采用的一种满足建筑功能及美学要求的结构布置方式。由于框支剪力墙结构中竖向构件传力的不连续性，造成结构上部荷载不能直接传递给下部对应的竖向构件，只能通过转换构件的内力重分配，再向下传递，转换构件相当重要且受力非常复杂;因此结构设计过程中，除对整体结构进行计算分析外，还应对转换构件进行详细分析，以保证框支剪力墙结构能正常地、可靠地、有效地工作。

本文结合一实际工程，探讨高层建筑中框支剪力墙结构设计过程中的注意事项。

1 工程概况

某高层商住楼，位于山西省晋城市区，是集底部商业、塔楼住宅于一体的综合性高层建筑。该工程地下2层，层高4.8 m。地上1层～3层为大开间商业用房，层高4.5 m(转换层层高6.2 m)，4层以上为剪力墙结构住宅，层高为3.2 m，为实现这种底部大开间与上部剪力墙之间的转换，在主楼3层顶设置结构转换层，以传递竖向荷载和水平荷载。室外地坪以上主体结构檐口高度为67.75 m。本项目采用了传力直接明确，传力途径清楚的梁式转换方式，由于该建筑功能的特殊要求，导致了上部框支剪力墙轴线与底部框支框架错开较多，故采用了转换次梁与转换主梁的转换形式。

转换层结构平面图如图1所示(为表达清楚，图中忽略转换构件以外的平面图，图中灰色部分为底部框支结构，黑色部分为上部框支剪力墙)。

2 整体结构计算分析

为分析整体结构的特性，采用SATWE,PMSAP对该结构进行整体对比计算。抗震等级:框支框架、底部加强区均为一级;风荷载按五十年一遇取0.50 k N/m2;计算中考虑扭转耦联影响，共计算27个振型，计算结果见表1ㄢ

由表1可得:结构第一第二振型均为平动振型，第三振型为扭转振型，且结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期之比均小于0.85，满足规范要求。

由表2可得:周期比、刚度比、层间位移角及位移比均满足规范要求。

3 关键构件补充分析

由于框支剪力墙结构中，上部结构荷载只能通过转换构件的内力重分配之后才能向下传递，转换构件受力复杂;故结构设计过程中，除对整体结构进行计算分析外，还应对转换构件进行详细分析。

针对本项目的实际情况，对结构中关键构件(框支框架及落地剪力墙)提出适当的性能设计目标，并采用PKPM计算程序进行结构在中震弹性及大震不屈服的计算。

中震弹性计算结果表明，结构中需考察的框支框架(框支梁以及框支柱)和底部加强区剪力墙承载力均满足中震弹性的设计要求。

大震不屈服计算结果表明，结构中需考察的框支柱和底部加强区剪力墙满足大震下抗剪截面控制条件。框支梁承载力满足大震不屈服设计要求。

此外，为保证框支梁的承载力，还补充了框支梁在重力荷载下不考虑上部墙体共同工作的模型，将该计算模型与整体模型小震反应谱计算模型的计算结果对框支梁进行包络设计。

4 弹性时程分析

为校核振型分解反应谱法的计算结果，根据规范要求，本工程采用弹性时程分析法进行多遇地震下的补充计算，弹性时程分析所取地面运动最大加速度为18 cm/s2，结构阻尼比为0.05。地震波选用建设方提供的及程序自带的8组小震加速度记录作为弹性时程分析的地震波输入，包括5条天然波和3条人工波，每组包含2个方向的分量，在波形的选择上，除符合有效峰值、持续时间、频谱特性等方面的要求外，还应满足规范对底部剪力方面的相关要求。计算中考虑了2个方向地震动时程输入的影响。时程分析得到的x方向结果如图2所示。

计算结果分析:

1)振型曲线符合规律;

2)最大层间位移角小于1/1 000，满足规范要求;

3)从图2a)可以看出，曲线在转换层处由剪切型过渡到弯曲型，符合变形规律;

4)时程分析得到的楼层剪力及层间位移角的变化趋势与CQC反应谱法分析得到的结果基本一致;基底剪力平均值与CQC反应谱的比值(X向0.96,Y向0.97)及最小值与CQC反应谱的比值(X向0.72,Y向0.70)均满足规范要求，满足小震弹性时程分析地震波选取的要求;动力时程反映分析复核结果表明，不需要调整整个楼层构件的内力及配筋。

5 楼板应力分析

本工程为部分框支剪力墙结构，为保证转换层处不落地剪力墙的水平剪力能够通过楼板有效传递给竖向构件，补充框支层楼板有限元应力分析。

在小震、中震作用下，框支层楼板的最大主拉应力分别为0.385 MPa和1.058 MPa，尚未超过楼板混凝土的抗拉强度标准值(C30混凝土，ftk=2.01 MPa)，可以满足小震、中震不开裂的设计要求。

在大震作用下，框支层塔楼相关范围内楼板的最大主拉应力为2.471 MPa，大于楼板混凝土的抗拉强度标准值(C30混凝土，ftk=2.01 MPa)，此时楼板已经开裂，在忽略了混凝土的抗拉强度后，折算得到的单跨范围内楼板钢筋拉应力小于400 MPa(HRB400型钢筋的屈服强度标准值)，可以满足大震楼板钢筋不屈服的设计要求。

计算表明:在转换层处楼板可以满足小震、中震作用下楼板主拉应力不超过楼板混凝土抗拉强度标准值，大震作用下楼板钢筋不屈服的设计要求，不落地剪力墙的水平剪力传递途径可以得到有效保证。

6 抗震构造措施

经过上述多个计算模型的大量计算，力求把结构分析清楚，对关键构件进行多个模型的包络设计，除计算结果满足规范要求以外，为保证结构安全，还采取了以下措施:

1)由于底部商场使用功能限制，落地剪力墙数量明显偏少，经多次与建筑、业主协商，在(1)(3)(13)(15)轴Y向增加了落地剪力墙，这样虽然损失了部分的建筑功能，但是把扭转效应降低到规范规定范围内，扭转周期也由第一周期降低到了第三周期，抗震性能大为提高。

2)转换层楼板要完成上、下层剪力的重新分配，在自身平面内受力很大，本次楼板厚度按200 mm设计，框支梁向外一跨范围内楼板加厚至180 mm，双层双向拉通配筋，每层每向最小配筋率0.25%，以利于水平力的传递。

3)严格控制剪力墙、框支柱、裙房框架柱的轴压比，以提高整体结构的抗震性能。

4)采用转换层后，底部大空间的柱子要承受上部结构的巨大荷载。因柱距受建筑功能制约，柱截面又要满足轴压比和上下层剪切刚度比的要求，所以框支柱极容易形成对抗震不利的短柱。同样框支梁因承担上部巨大的荷载，其抗剪承载力往往难以满足要求。因此本工程中，框支梁主体框架均采用型钢混凝土梁以提高抗震性能，其他转换次梁采用钢筋混凝土梁。柱子全部采用型钢混凝土柱，以实现与型钢混凝土梁的连接，提高整体结构的抗震性能。

5)部分地方由于建筑功能需要，框支剪力墙与框支梁轴线错开，为减少框支梁的巨大扭矩，在剪力墙墙肢处(该处为扭矩集中作用点)设置与框支梁垂直的抗偏梁，从而抑制框支梁关键部位的出平面变形尤其是角变位。

7 结语

梁式转换结构能满足建筑物上、下不同使用功能的要求，但该类结构由于上下刚度突变，竖向构件不连续，属于抗震不利的结构。该类型的结构设计对工程要求甚高。因此，在进行转换层结构分析时，务必明确设计原则及计算原则，要做到概念明确，思路清晰。

参考文献

[1]唐兴荣.高层建筑转换层结构设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2002:27-41.

[2]唐兴荣,何若全.高层建筑中转换层结构的现状和发展[J].苏州城建环保学院学报,2001,14(3):1-8.

[3]贾辉,孙华东.浅谈高层建筑转换层结构[J].山西建筑,2011,37(11):36-37.

[4]李国胜.关于底部大空间剪力墙结构的转换层设计[J].建筑结构,2001,31(7):39-42.

剪力墙设计与建筑结构 篇9

剪力墙是一种能较好的抵抗水平荷载的墙。剪力墙由于能有效抵抗水平荷载, 因此剪力墙结构具有以下主要特点:

(1) 抗侧刚度大, 侧移小。

(2) 室内墙面平整。

(3) 结构自重大, 吸收地震能量大。

(4) 施工较麻烦, 造价较高。

一般剪力墙的墙肢截面高度与厚度之比较大, 在水平荷载作用下通常抗剪刚度起控制作用, 故其耗能较差。它往往应用于层数较多 (20层以上) 的高层建中当剪力墙洞口不太大时, 剪力墙整休性能比较好, 剪力墙截面弯曲破坏极限承载力可以按照全截面抗弯计算。竖向荷载对剪力墙的极限强度和变形有很大影响, 随着轴压力的增大, 承载力和刚度均表现为增大。其后总结有关的低周反复试验结果, 得出结论:对开洞剪力墙, 连梁屈服可使整个体系具有较好的抗震性能, 而连梁的剪切破坏则会使剪力墙刚度严重退化, 降低整个体系的极限变形能力和耗能能力。降低连梁的配筋可以使剪力墙刚度减小, 因而减小地震作用, 并使墙肢裂缝较细, 耗能部位分散, 有利于改进结构的抗震性能。已有的试验结果表明:影响剪力墙抗震性能的因素有很多, 其中主要有剪跨比、墙体配筋构造、轴压比、混凝土强度和边缘构件的设置等。短肢剪力墙是指墙肢截面高度和厚度之比为5:8的剪力墙, 通常墙厚不小于200mm。其主要布置在房间外围的阳角、阴角及分隔墙的交点上, 有地下室时应避开车道等重要部位, 视抗侧力的需要和分隔墙相交的形式而布置适当数量的各种形式的短肢剪力墙, 并在各墙肢处布置连梁, 把这些墙连接成一个整体。短肢剪力墙各住宅单元围绕着中部筒体成环抱状布置, 整个结构基本对称。当短肢剪力墙的墙肢再进一步减小截面高度, 其力学性能就完全变成了框架结构。在墙肢端部加上短肢的翼缘后, 就形成了一种双向都能受力的框架———异形柱结构。异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2~4之间, 相对于正方形与矩形柱而言是异形的柱子。其梁柱等宽, 是小墙肢截面高度趋于更小的结构形式, 异形柱结构完全是框架结构, 变形是以剪切变形为主, 结构计算方法也完全是按照空间框架结构的方法。由于异形柱的截面较小, 故在轴压比的限制下一般只适用于12或13层以下的建筑。常用的截面形式有L形、T形和十字形。

2 剪力墙布置设计应注意的问题

2.1 剪力墙结构中, 剪力墙宜沿主轴方向或其他方向双向布置;

抗震设计的剪力墙结构, 应避免仅单向有墙的结构布置形式, 以使其具有较好的空间工作性能, 并宜使两个受力方向的抗侧刚度接近。剪力墙要均匀布置, 数量要适当。剪力墙配置过少时, 结构抗侧刚度不够;剪力墙配置过多时.墙体得不到充分利用, 抗侧刚度过大, 会使地震力加大, 自重加大, 并非有利。

2.2 剪力墙墙肢截面宜简单、规则, 剪力墙

的竖向刚度应均匀, 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。宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置, 抗震设计时, 一、二、三级抗震等级剪力墙的底部加强部位不宜采用错洞墙;一、二、三级抗震等级的剪力墙均不宜采用叠合错洞墙。

2.3 为了避免剪力墙脆性破坏。

较长的剪力墙宜开设洞口 (用砌体填充) , 将其分成长度较均匀的若干墙段, 墙段之间宜采用弱梁连接, 每个独立墙段的总高度与其截面高度之比不应小于2。墙肢截面高度不宜大于8m。

2.4 剪力墙宜自下到上连续布置, 避免刚度突变。

2.5 应控制剪力墙平面外的弯矩, 以保证剪力墙平面外的稳定性。

当剪力墙墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时, 应至少采取以下措施中的一个措施, 以减少梁端部弯矩对墙的不利影响:

(1) 沿梁轴方向设置与梁相连的剪力墙, 抵抗该墙肢平面外弯矩;

(2) 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。扶壁柱宜按计算确定截面及配筋;

(3) 当不能设置扶壁柱时, 应在墙与梁交接处设置暗柱, 并宜按计算确定配筋;

(4) 必要时, 剪力墙内可设置型钢。

3 剪力墙结构施工技术

3.1 钢筋工程

对于直径小于12的钢筋接长采用绑扎连接, 连接时应注意以下几点:

(1) 墙体采用的钢筋较细, 上下层钢筋的接长一般采用绑扎连接, 在浇筑时, 钢筋网片极易发生向内或向外的位移, 为防止这种现象的发生, 可在竖向钢筋搭接范围点焊通长水平筋, 以防止由于浇筑和振捣石全而使钢筋位移。

(2) 楼板钢筋绑扎时, 要放置足够的垫块和马凳筋, 以保证钢筋有足够的保扩层厚度和间距.在楼板中铺设电线管时, 要设计好其走向, 防止2层或3层电线管互相叠放, 使楼板中钢筋网上下间距过大, 从而导致楼板浇筑时在电线管叠合处局部超厚, 这样又导致了整个楼板找平后与设计标高不符, 给地面装饰等下一道工序带来一系列的问题。

3.2 混凝土工程

根据工程特点和施工条件, 墙内混凝土同所在楼层的梁柱墙一样为一次性浇筑。一般采用商品预制混凝土, 混凝土设计强度等级为C6, 应按高强混凝土的有关规定进行施工。在浇筑时, 型钢柱内混凝土表面不得有积水和杂物 (特别是箱型钢柱内, 在施工时必须做好保护措施) , 先浇筑一层100~200mm厚与混凝土强度等级相同的水泥砂浆, 以防止自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳, 影响接头质量。由于模板内型钢柱与柱筋、梁筋相交叉, 空隙较小且分散, 所以每次分层下料的高度不应超过500mm, 用长插入式高频振动器振捣, 且垂直点振, 不得平拉, 在充分振捣密实后, 再逐步分层浇筑至顶。

3.3 模板工程的设计和施工

(1) 模板配板设计中, 对于外墙模板的外侧模板, 应比内侧模板长200~300mm, 支模时让外侧模板紧贴已浇筑的墙体, 且在模板和接触处要粘贴海绵条。

(2) 为保证外墙的内侧模板及内墙模板的根部在浇筑时不发生向里或向外的移动, 可在浇筑楼板时, 在其相应位置预埋短钢筋头来限定其位置。

(3) 墙模和楼板接触部分要严密, 防止漏浆现象发生。若有缝隙, 可用水泥砂浆堵缝, 也可在支模前在立墙模处用宽50mm, 严禁用木条、水泥袋等来堵缝。

(4) 墙模吊装时最好选在白天进行, 若在夜间吊装, 应增加照明设施, 保证模板在吊装时不碰撞已绑好的钢筋, 同时就位要准且稳, 若控制不好, 会对刚浇筑不久的楼板造成很大的冲击力, 使其产生振动, 从而对结构造成不利的影响, 严重时会在楼板中产生裂缝。

(5) 墙模在吊装前涂刷隔离剂要均匀, 若被雨淋, 还需重新涂刷, 以防止粘模造成拆模困难。

小结

框支剪力墙结构是抗震不利的结构体系。设计时不仅要求整体结构的平面布置合理、竖向布置合理、周期位移控制合理还应该重点考虑转换层布置。当转换层位置较高时应加强底部框支层的等效侧向刚度, 防止底部位移突变形成薄弱层。对于平面不规则的框支剪力墙结构, 由于结构平面和竖向刚度分布不均匀, 往往形成中间侧向刚度大, 周边侧向刚度小, 造成结构扭转效应明显, 故在控制好转换层上、下侧向刚度的同时, 应强化角部的剪力墙及柱刚度, 弱化中间部分的剪力墙及柱刚度, 使整体结构满足周期比、位移比要求, 加强结构的抗扭性能。

参考文献

[1]杨卫文.剪力墙结构中地下防水工程细部施工方法[J].内蒙古石油化工, 2009.

[2]王晖.超高剪力墙模板施工[J].河南科技, 2008.

剪力墙设计与建筑结构 篇10

该工程项目位于福建惠安县, 单层地下室 (人防六级) , 地上三十层, 建筑高度为89米, 至屋顶构架层高度为96.5m, 钢筋混凝土剪力墙结构, 图1为该建筑标准层平面图:

该项目于2010年开始进行设计, 据当时国家现行规范, 结构设计使用年限为50年, 建筑抗震设防类别为丙类, 结构安全等级为二级, 所设计地震分组为第一组, 场地类别为Ⅱ类, 抗震设防烈度为7度, 设计基本地震加速度为0.15g, 特征周期Tg=0.35sec;剪力墙抗震等级为二级, 考虑该项目高度较高, 对风压影响较为敏感, 故采用100年一遇的基本风压0.85KN/㎡进行计算, 地面粗糙度为B类。

2 结构模型布置和电算指标比较

结合建筑平面, 其平面尺寸L/B=2.13, 平面较为规则, 同时采用钢筋混凝土剪力墙结构, 采用中国建筑科学研究院的PKPM计算软件对其进行电算。

2.1 模型布置

图2为电算结构平面图, 经调整, 该电算结果符合《高层建筑混凝土结构技术规范》 (以下简称《高规》JGJ3-2002) 指标要求。

图2中的模型一剪力墙截面主要分布如下:11层以下以300mm为主, 12至23层以250mm为主, 24层以上均为200mm。

在本工程中, 由于业主对空间需求及造价方面的要求较为严格。不希望出现厚墙现象, 尽量增加实际使用空间, 为此, 在模型一的基础上, 对电算模型进行进一步的优化, 优化后的结构标准层平面如图3;

从图3可以看出, 两模型的差异主要在于墙截面及平面端部剪力墙位置, 模型二截面变化较模型一简单, 模型二中, 剪力墙截面标准层2至20层主要为200~250mm, 21层以上均为200mm。

2.2 结构主要控制指标对比

表1是两种模型的周期计算结果, 从表1中的计算结果可知:模型一结构第一平动周期与扭转周期T1/Tt=0.536, 模型二T1/Tt=0.529, 均小于0.9, 且结构第一、第二周期基本为平动, 满足《高规》, 可以看出, 两模型的平面布置均较为规则、合理。

表2中可以看出, 两结构模型的基底剪力和最大层间位移角指标都较为理想, 均符合《高规》中的技术指标要求, 同时两者指标差异较小。

3 模型优化与经济分析

3.1 模型分析

可以看出, 虽然图2、图3两个模型的计算指标都满足《高规》对剪力墙结构的控制指标的要求, 但是, 很明显, 模型二在平面空间和造价上有着明显的优势。

通过与建筑专业的沟通, 结合业主要求, 从以下三个方面对模型一进行分析优化:1.在图2模型一中, 发现墙肢1对整体结构刚度贡献有限, 而且墙肢1本身单片悬挑, 无法保证墙肢在平面外的稳定性, 地震作用时, 考虑可能会由于此段墙肢导致无法整片墙体平面外的稳定性, 故取消墙肢1。2.模型一中, 在结构端部设置的墙肢2与墙肢3, 虽然增强结构的抗扭性能, 但平面端部的剪力墙较为密集, 在使用空间上无法给建筑带来很大的灵活性, 取消墙肢2与墙肢3。3.考虑建筑平面空间的使用取消墙肢2与墙肢3后, 减弱了平面端部的刚度, 必然会导致结构的抗扭刚度下降, 无法保证平面的整体抗扭性能, 相应的要采取措施增加平面的外围刚度, 同时减弱结构平面内部的刚度。

图3模型二中, 充分利用了卫生间隔墙, 增加端部长墙比例, 保证平面端部刚度, 取消在卧室之间隔墙位置设置短肢剪力墙, 很大程度上也保证卧室开间的灵活性, 在满足位移的情况下, 尽可能的削薄剪力墙的厚度, 避免过于零碎布置短肢剪力墙;同时也适当弱化整个平面内部刚度, 虽然取消结构平面端部局部位置的剪力墙, 但是也通过减少平面内部墙体的截面来削弱内部刚度来保证平面扭转刚度, 使整个结构并没有因为取消端头局部墙而导致结构抗扭性能下降;同时, 在模型二中, 充分利用阳台内侧外墙, 与建筑沟通, 在阳台内侧外墙满布置剪力墙, 增加结构平面外侧刚度;同时, 增强山墙连梁的刚度, 短肢剪力墙可以通过设置刚度较大的连梁来形成整体的连肢墙或小开口墙, 通过大刚度连梁来保证其结构的延性。

通过上述一系列的结构优化, 模型二结构总质量由原来模型一的32372.733t减为30321.479t, 少了近6.4%左右。墙、梁截面上模型二比模型一明显小的多, 原有模型一的墙地比 (即标准层单层墙柱面积/建筑标准层单层面积) 分别为:2至11层以下为0.118, 12至23层为0.103, 24层为0.092;模型二的墙地比为:2至9层为0.105, 10至20层为0.092, 21层以上为0.0828。可以看出, 模型二在截面上有了较大的优化, 在保证周期和位移比等各项指标满足规范的前提下, 很大程度上降低结构的自重和整体的刚度, 剪力墙截面变薄, 随之含钢量 (主要剪力墙的构造配筋及梁配筋上) 也将大大减少, 降低了材料成本。

3.2 经济分析

对于高层住宅剪力墙结构, 开发商的成本控制较为严格, 甚至把含钢量作为一个合同指标限制, 本工程, 我们针对结构的竖向构件和水平构件均采取了一些措施以控制含钢量。

在墙柱上, 尽量使底层剪力墙墙肢轴压比限制在《高规》第7.2.14条规定的范围内, 这样仅需设剪力墙构造边缘构件;同时, 根据新《高规》JGJ3-2010版第7.2.15可知, 约束边缘构件的配筋受轴压比的影响较大, 我们通过提高混凝土强度 (本工程底部四层墙柱采用C45) , 合理选择墙长度和厚度, 控制轴压比来减少Lc区域的长度及配箍特征值λv;同时, 除特别部位 (如转角墙等) 墙身配筋尽量据《抗规》要求设置, 笔者归纳了剪力墙身常规配筋表 (表3) 供参考。

在水平构件上, 楼板的造价约占结构总造价的10%左右, 重量约占整个房屋重量的1/5左右, 而且, 由于住宅空间的局限性, 楼板配筋大多为构造配筋, 如板跨不大的情况下, 隔墙位置可不设次梁, 同时, 计算时我们采用塑性计算法, 对钢筋的形式来控制板的配筋;对于梁, 由于住宅梁跨度较小, 拉通筋采用通长筋加架力筋形式, 原则上通长筋优先考虑采用较小直径的钢筋。

通过采用一系列的措施, 选择合理的竖向构件和楼盖结构, 不仅满足了建筑上的空间要求, 而且在构造配筋上采取手段来降低总造价, 不仅得到了业主的认可, 也为类似住宅项目在设计和造价控制上提供了参考。

4 结束语

通过本工程的设计实例, 可以看出, 优化剪力墙结构设计, 最重要的是要从概念设计上对剪力墙布置进行把握, 遵循剪力墙布置的八字方针即“对称、均匀、周边、连续”, 严格控制剪力墙截面和轴压比, 控制墙地比在0.1以内, 同时选择有效的构造措施, 这样才能在控制含钢量的同时提高建筑平面的空间的使用率。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.GB50011-2001建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

[2]中国建筑科学研究院.GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2010. (新标准)

[3]北京市建筑设计研究院、华东建筑设计研究院有限公司等.JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ 3-2010高层建筑混凝土结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[5]中国建筑科学研究院.GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[6]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中的疑难问题的处理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.

剪力墙设计与建筑结构 篇11

【关键词】建筑；剪力墙结构设计；约束边缘构件

0.引言

近年来，随着我国经济的持续快速发展，人们对高层建筑的功能要求趋向于多样化、 综合化和全面化。据某市房管部门统计，某市区内住宅建筑一般超过20层，高度一般可达到70～90m。如此高度建筑，由于抗震设计的需要，必须使得建筑物具有足够的侧向刚度。另外相对于框架及框剪结构来说，剪力墙结构室内无柱及梁的棱角露出，更美观，功能也会更好，且增大了使用面积，由此受到了开发商和业主的欢迎，因而大量应用于实际工程之中。本工程由9栋18～23层建筑组成。其中l号楼为23层，总高度72m。

1.剪力墙结构的平面布置及概念设计

新规范《建筑抗震设计规范》GB50011—2001（以下简称抗震规范）及《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002（以下简称高规）颁布实施，汶川地震之后，又出台了《建筑抗震设计规范》GB500l1—200（2008版）。新规范对剪力墙结构的规定更为严格和详细。

新规范将剪力墙边缘构件分为约束边缘构件和构造边缘构件，并对短肢剪力墙做了更严格的限制。所谓短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙则是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙从平面图可以看出，本工程基本部采用的是一般剪力墙只有在极个别地方才出现少数短肢剪力墙，从而初步保证了建筑物的抗震性能。

抗震规范中规定，钢筋混凝土剪力墙结构的建筑，弹性层间位移角限值为1/1000。要满足这点要求，就必须保证建筑物有一定的侧向刚度，这就要求抗震墙的面积有一定的保证。在本设计中，为了做到安全和经济，笔者将其楼层层间最大位移与层高之比控制在1/1100～1/1200之问。在平面布置剪力墙时，将底部剪力墙截面总面积与楼面面积之比控制在6～8%，剪力墙的体积与总建筑面积之比大约在16～20%。主要布置原则，建筑物四角及核心筒加强布置，其余剪力墙结合建筑使用功能布置。剪力墙平面上分布力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近以减小扭转效应，并通过改变墙肢长度和连梁高度调整刚心位置。结合建筑平面，采用L，T，Z，十字形等截面形式，且翼缘长度大于其厚度的3倍。避免采用一字型剪力墙抗震性能较差。墙肢之间的梁净跨不大于6.0m，这样梁高也控制在500以内，不影响室内净高。在底部加强区为满足“简体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”的要求，大部分墙肢截面高厚比大于8，使之成为一般剪力墙，非加强区则可视情况将墙肢长度适当减小或在墙肢上开小洞口。

特别应注意的是，设转角窗（阳台）会降低结构的侧向刚度和抗扭刚度，且外墙内力显著增大，开洞的角部各构件扭转效应明显，因此应尽量避免。

2.剪力墙墙肢截面厚度

高规第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，本工程位于Ⅶ度区，故普通剪力墙的抗震等级为三级，短肢剪力墙的抗震等级为二级。因底层层高较高，为5.1m，再考虑基础承台埋深，故底层普通剪力墙厚取为300mm。二，三层仍为底部加强区，综合控制轴压比考虑，墙厚取为250mm。四，六层大部分墙厚取200mm，个别短肢剪力墙及轴压比较大的墙厚仍取250mm。七层楼面以上墙厚统一为200mm。均能满足规范要求。在布置剪力墙时，结合建筑平面，尽量不用一字形剪力墙，而采用L，T，Z，十字形等截面形式，且翼缘长度大于其厚度的3倍，这样，一方面墙体抗震性能更好，另一方面墙厚也可取为剪力墙无肢长度的1/20。对底层少数短肢剪力墙，底部加强区墙厚300mm仍小于1/16墙高度，则按高规附录D验算墙体稳定：墙顶等效竖向均布荷载设计值q应满足：q≤Ect3/10102

3.约束边缘构件的设计

抗震规范及高规中规定，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应设计约束边缘构件，在阴影部分箍筋的体积配箍率Pv按下式计算：P=λ=0.2

本工程普通剪力墙为三级抗震，只须设置构造边缘构件。部分短肢剪力墙为二级，在底层加强区必须设置约束边缘构件。对于剪力墙约束边缘构件范围内非阴影部分的配箍，笔者认为不能简单将箍筋或拉筋间距取为阴影部分间距的2倍，即200mm和300mm。一、二级剪力墙底部加强部位构造边缘构件箍筋沿竖向最大间距为100mm和150mm。作为轴压比更大的剪力墙约束边缘构件，其箍筋或拉筋的设置标准不宜低于相同抗震等级构造边缘构件的要求。另外，当剪力墙水平分布筋间距不符合约束边缘构件非阴影部分箍筋或拉筋最大间距时，例如，水平筋间距为200mm，而箍筋或拉筋间距为15mm，若非阴影部分只配置拉筋，则有部分拉筋将无法拉住水平筋，此时，拉筋无法对混凝土形成有效约束，不利于改善混凝土受压性能和增大延性，这种情况应考虑同时配置箍筋和拉筋。还需指出的是，为了充分发挥约束边缘构件的作用，箍筋的长边不宜大于短边的3倍且相邻2个箍筋应至少相互搭接1/3长边的距离。

4.剪力墙水平分布筋在边缘构件中的锚固

边缘构件（包括端柱）并不是剪力墙墙身的支座，其本身是剪力墙的一部分，它与剪力墙墙身之问的连接不是不同构件之间的连接，不能套用比如梁与柱连接的做法剪力墙水平分布筋是用以抵抗水平地震作用产生的剪力是按整片墙肢进行配置的，并未扣除边缘构件的长度；而剪力墙边缘构件中箍筋的作用是约束混凝土，改善混凝土的受压性能，使剪力墙在地震作用下具有较好的延性和耗能能力，规范中并未明确考虑其抵抗水平剪力。两者所起的作用不同，不宜混用。故在设计说明中，笔者明确必须将水平分布筋伸至墙肢端部，并垂直弯折15d（对端柱当锚人长度不小于1a或1ae时可不弯折）。这在标准图集（03G101—1）中表达得很清楚。

5.连梁的配筋

高层结构中，连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连粱的弯曲破坏先于剪切破坏。因此，不能人为加大连梁的纵筋，否则，可能无法满足“强剪弱弯”的要求。高规中推导出了连梁的纵筋最大配筋率和对应的箍筋面积配箍率，笔者认为，其推导过程有值得商榷的地方，例如Muk的表达式中fyk应为fy，修正后得抗震设计时的Ps和Psv如下：

6.计算结果

剪力墙设计与建筑结构 篇12

1 短肢剪力墙结构与异形柱结构的简要介绍

短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5~8倍剪力墙结构,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型等。

对短肢剪力墙结构的设计计算,应考虑其是剪力墙大开口而成,所以基本上与普通剪力墙结构分析相同。可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法,其中空间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际情况,精度较高。虽然三维杆-系簿壁柱空间分析程序使用较早、较广,但对墙肢较长的短肢剪力墙应该用空间杆-墙组元程序进行校核。

2 短肢剪力墙的优点

短肢剪力墙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。由于住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供应紧张,高层住宅的建造成为众多开发商的首选。与普通的剪力墙相比短肢剪力墙门窗洞口更大,可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求,增加使用面积,造价更低,且结构自重更小。这种结构体系通常都是利用中部的竖向通道区设置较多的剪力墙,共同组成一个较为完整的或基本完整的筒体。也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边,而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的筒体。这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致,易于实现;至于外围部分,可以根据建筑的要求而定。因为住宅建筑对平面的划分要求比一般的商业建筑、办公建筑以及旅馆建筑要求更高,房间的顶板不宜有梁,墙角不宜有柱子突出,所以住宅建筑通常都在核心筒的外围布置混凝土剪力墙。而且,短肢剪力墙在建筑上起到对建筑平面的分隔作用,在结构上既可以承受竖向荷载,又可以抵抗水平地震的破坏力。

3 短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在进行异形柱结构设计时,除满足高规中对结构布置要求外,还应注意几个方面的问题:

(1)异形框架的计算。

由于其截面的特殊性,在柱截面对称轴内受水平力作用时,弹性分析计算其翘曲应力很小,此时如同承受水平力的偏压构件,仍可按平截面假定分析,按砼设计规范计算,特别是在框———剪,框———筒结构中,对6度及其以下烈度区的Ⅰ、Ⅱ类场地,框架柱只承担水平风载的一小部分,如按一般偏压柱计算,误差较小。此时异形柱可用等刚度等面积代换成矩形柱后由程序进行整体分析。而在水平力较大,且水平力作用在非主轴方向,则翘曲应力不容忽视,按平截面假定误差较大,则应对异形柱框架结构进行有限元分析,决定内力和配筋位置及大小。在进行内力计算和配筋计算时,宜选用带有异形柱计算功能的计算软件。现在有一些软件没有异形柱截面形式,如要用它进行计算,要先进行等刚度等面积换算成矩形柱,进行整体分析,得到双向内力后再进行异形柱的截面设计,其工作量相当大,且截面设计的可靠性不高。

(2)轴压比控制。

对框架结构,框-剪结构,柱的延性对于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起着十分重要的作用,且轴压比又是影响砼柱延性的一个关键指标。

在高轴压比情况下,增加箍筋用量对提高柱的延性作用已很小,因而轴压比大小的控制对柱的延性影响至关重要,特别是异形柱结构剪力中心与截面形心不重合,剪应力使砼柱肢先于普通矩形压剪构件出现裂缝,产生腹剪破坏,加上异形柱多属短柱,这些导致异形柱脆性明显,使异形柱的延性普遍低于矩形柱,因而对异形柱的轴压比要严格控制。

4 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱

在现代高层住宅的地下室和下部几层,由于停车和商业用房需较大空间,就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中,一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地,其于剪力墙框支。

框支剪力墙结构当转换层位置较高时,转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变,内力的传递仅转换层一层楼板的间接传力途径很难实现;转换层下部的'框支'结构易于开裂和屈服,转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区(9度及9度以上)不应采用;8度区可以采用,但应限制转换层设置高度,可考虑不宜超过3层;7度区可适当放宽限制。因此,建议在6度抗震设防区,短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层,避免高位转换。

规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时,如何定义框支柱,涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理,局部处理的影响只限于局部范围,所以当转换层位置较高(如高位转换)时,除转换层附近楼层的内力较复杂外,下面的结构受到的影响很小,应与普通框架结构基本一样,不必按框支柱处理。

5 短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计