概述高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

1、概述高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn) 摘要：在高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)是用鋼筋混凝土墻板來(lái)代替之前建筑物中承擔(dān)豎向和水平方向荷載作用的墻體。剪力墻結(jié)構(gòu)以其特有的剛度大、用鋼量小等優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛，使用現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)可以將承重墻和分隔墻以現(xiàn)澆剪力墻的形式體現(xiàn)出來(lái)，可以節(jié)約資金成本的投入，剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的地位越來(lái)越重要。 關(guān)鍵詞：高層 剪力墻 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào)：tu97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 一、引言 剪力墻結(jié)構(gòu)是指將原來(lái)建筑物中的框架結(jié)構(gòu)用鋼筋混凝土的墻板代替，以承擔(dān)建筑物產(chǎn)生的各種荷載作用，能夠有效地制約建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平力，剪力墻結(jié)構(gòu)具有很好的經(jīng)濟(jì)性，為了最大

2、可能的節(jié)省高層建筑的資金成本投入，剪力墻結(jié)構(gòu)在我國(guó)高層建筑中的應(yīng)用非常普遍，如果一個(gè)建筑物中的剪力墻過(guò)多的話，就會(huì)將筒體和剪力墻放在一起使用，已承受建筑物水平方向上的荷載作用。 雖然剪力墻在我國(guó)高層建筑中的使用頻繁，但是高層建筑物中的墻體也不能全部都使用剪力墻結(jié)構(gòu)，會(huì)損壞建筑物的質(zhì)量，從而影響建筑物的使用壽命。在對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)抗震能力的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要非常注意剪力墻墻體所承受的地震傾覆力矩要大于結(jié)構(gòu)承受的地震傾覆力矩 1/2，而地震傾覆力矩是位于第一振型的底部。如果剪力墻墻體的數(shù)量較少時(shí)，可以適當(dāng)?shù)臏p輕剪力墻墻體承受的傾覆力矩，但是要把減輕的傾覆力矩控制在1540%這個(gè)范圍內(nèi)。 二、高層建筑剪力墻

3、布置 1.剪力墻結(jié)構(gòu)類別 剪力墻結(jié)構(gòu)類別有整體墻和聯(lián)肢墻。根據(jù)不同類型墻體的特點(diǎn)、受力特征、墻體內(nèi)力分布進(jìn)行配筋和構(gòu)造。整體墻包括山墻、魚(yú)骨式結(jié)構(gòu)片墻、小開(kāi)洞墻; 聯(lián)肢墻是由梁連接的剪力墻。 將建筑的墻體作為豎向承重和抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系的被叫做剪力墻結(jié)構(gòu)，在剪力墻上可以進(jìn)行開(kāi)洞設(shè)計(jì)，當(dāng)洞口越大時(shí)，越接近剪力墻的框架。 2.高層建筑剪力墻布置原則 高層建筑剪力墻的布置是沿著主軸方向或者其他某一方向進(jìn)行雙向布置，在同一平面內(nèi)剪力墻的布置要保持均衡。高層建筑剪力墻的高與寬通常尺寸都比較大，厚度又較薄，在墻體受力方面受到水平剪力、彎矩、豎向壓力。高層建筑的剪力墻需要具有抗震、抗風(fēng)載的能力，所以其結(jié)構(gòu)需要滿

4、足非彈性變形和避免脆性剪力斷裂，剪力墻的設(shè)計(jì)類型可以盡量采用延性彎曲型。 3.剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算是對(duì)剪力墻的正截面承載力和剪力墻斜截面受剪力進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)需要對(duì)剪力墻的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)剪力墻水平受力與豎向受力求得剪力墻的內(nèi)力。剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的原則是: 1) 要與施工圖一致; 2) 剪力墻荷載取值準(zhǔn)確; 3) 地下室作為指定層數(shù); 4) 整體計(jì)算參數(shù)與內(nèi)力配筋調(diào)整參數(shù)應(yīng)與整體分析程序相對(duì)應(yīng); 5) 地下室人防、樓梯、地下室側(cè)壁、頂板、水池壁板、擋土墻、車道板、雨篷等抗扭構(gòu)件，異型板、立面小構(gòu)件等的補(bǔ)充計(jì)算，盡可能采用其他結(jié)構(gòu)軟件的計(jì)算工具計(jì)算，無(wú)相關(guān)工具的采用手算。

5、三、高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)厚度確定與配筋處理 1) 建筑規(guī)范規(guī)定高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)的地震等級(jí) 8 度時(shí)，剪力墻抗震等級(jí)為2 級(jí)以上，這就要求剪力墻墻底部分墻體厚度在200 mm 以上，并且要求墻底加強(qiáng)部分厚度大于樓層高度的 1 /16。 2) 高層建筑剪力墻墻體配筋率規(guī)定應(yīng)在 025% 以上，剪力墻底部加強(qiáng)部分的配筋率規(guī)定在 03%以上。 高層剪力墻的水平配筋，是對(duì)墻體加入水平分布的鋼筋，目的是能夠提高剪力墻的抗脆性剪切破壞和抗溫度應(yīng)力破壞。對(duì)于高層建筑的大面積剪力墻的較大面積墻體需要適當(dāng)?shù)脑黾优浣?，尤其高層建筑的連梁與溫度變化敏感位置，配筋的添加要保證剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 高層剪力墻的豎向配筋

6、，是對(duì)墻體抗彎能力的加強(qiáng)。豎向配筋可以對(duì)剪力墻邊緣進(jìn)行適當(dāng)增加，鋼筋之間的間距控制在300 mm以下，并且豎向配筋應(yīng)小于橫向配筋，這樣剪力墻的抗剪能力就大于抗彎能力，有效的解決了抗震問(wèn)題。 3 高層建筑大面超長(zhǎng)剪力墻結(jié)構(gòu)處理 目前許多高層建筑中的現(xiàn)澆混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)的伸縮縫已經(jīng)超過(guò)了規(guī)范設(shè)定，并且在遇到超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的情況下設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的伸縮縫間距越來(lái)越大，這個(gè)問(wèn)題對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)應(yīng)該慎重，如果遇到超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的情況最好設(shè)置溫度伸縮縫，盡可能的依據(jù)規(guī)范設(shè)定限值進(jìn)行設(shè)計(jì)。這是因?yàn)? 1) 剪力墻結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)，當(dāng)剪力墻受溫度變化較大時(shí)，混凝土剪力墻收縮、剪力墻容易發(fā)生變形，當(dāng)剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)生收縮變形時(shí)容易造成墻體結(jié)構(gòu)

7、出現(xiàn)裂縫。2) 高層建筑的剪力墻體型龐大，受到結(jié)構(gòu)變形和裂縫的因素也很多，如果遇到剪力墻結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)情況時(shí)，需要設(shè)置溫度伸縮縫才能夠降低墻體大面積變形和開(kāi)裂的現(xiàn)象發(fā)生。3) 隨著高層建筑使用的混凝土收縮量不斷加大( 由原有的300 增加到400以上) ，剪力墻結(jié)構(gòu)超長(zhǎng)導(dǎo)致產(chǎn)生裂縫的因素也增多。4) 高層建筑泵送混凝土?xí)r，增加了水泥的用量，從而導(dǎo)致剪力墻結(jié)構(gòu)的收縮量加大，這也加劇了產(chǎn)生裂縫的必然性。 四、高層建筑的剪力墻的抗震設(shè)計(jì) 高層建筑中,剪力墻是主要的抗震結(jié)構(gòu),因?yàn)榧袅Φ乃椒较虻膭偠缺容^大,所以特別容易滿足小震作用下的結(jié)構(gòu),尤其是高層結(jié)構(gòu)中的側(cè)向位移的限制。但是,對(duì)于建筑物的剛度的大小,歷

8、來(lái)都有很多的爭(zhēng)議。對(duì)于鋼筋混凝土的剪力墻的結(jié)構(gòu),通過(guò)一些地震災(zāi)害的事實(shí)表明,剛度比較大的結(jié)構(gòu)通常災(zāi)害要小一些。但是,結(jié)構(gòu)剛度并不能沒(méi)有限制的增加,因?yàn)樵谕ǔ５那闆r下,建筑物的剛度如果越大,承受地震力的水平也會(huì)隨著變大,那么工程的費(fèi)用也就變高了,這里就需要掌握好一個(gè)尺度的問(wèn)題。針對(duì)高層建筑,控制這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要素主要有兩個(gè)。 (1)控制結(jié)構(gòu)上的水平位移。首先應(yīng)該使結(jié)構(gòu)的水平位移滿足高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中的有關(guān)結(jié)構(gòu)水平的位移的限值的規(guī)定。 (2)控制地震力。在地震力的計(jì)算值比較小的情況下,有的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)位移滿足要求的一些假象,所以,只有底部的剪力在合理的要求的范圍內(nèi),對(duì)位移和內(nèi)力以及

9、配筋的情況做檢查才有意義,規(guī)范規(guī)定的剪力墻的結(jié)構(gòu)的底部的剪力系數(shù)的范圍可以防止剪力過(guò)小。 嚴(yán)格控制以上兩個(gè)因素,就是對(duì)剪力墻的合理布置的有效控制。這些內(nèi)容在高規(guī)中并沒(méi)有明確的規(guī)定,但是工程師出于結(jié)構(gòu)的安全、設(shè)計(jì)的方便、設(shè)計(jì)周期的縮短等考慮,往往把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的比較保守,在一定程度上沒(méi)有充分的發(fā)揮材料的性能,在造價(jià)上造成了一定的浪費(fèi)。所以,深入的開(kāi)展對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的研究是非常有現(xiàn)實(shí)意義的。 五、設(shè)計(jì)剪力墻過(guò)程中需要注意的問(wèn)題 1.軟件運(yùn)用問(wèn)題 高層建筑的剪力墻不免要用到計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，在運(yùn)用相關(guān)軟件的同時(shí)要根據(jù)具體的情況來(lái)設(shè)置模型。工作人員要能夠調(diào)整軟件中的各項(xiàng)參數(shù)，以此來(lái)反映實(shí)際的施工情

10、況，要最大限度地使軟件所計(jì)算出的結(jié)果與實(shí)際的模型相統(tǒng)一。設(shè)計(jì)剪力墻的工作人員還要了解軟件中各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)際意義，只有這樣才能夠合理地設(shè)置參數(shù)。另外，實(shí)際的工程施工不能夠完全依賴計(jì)算機(jī)計(jì)算出的結(jié)果，也不能夠因?yàn)橛?jì)算出的結(jié)果中某一部分出現(xiàn)了問(wèn)題就把全部的結(jié)果認(rèn)為是錯(cuò)誤的，要在軟件的實(shí)際應(yīng)用中找到其產(chǎn)生誤差的原因，逐步積累經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，這樣才能使高層建筑的剪力墻設(shè)計(jì)更加安全、合理。 2.結(jié)構(gòu)細(xì)部的構(gòu)造措施 雖然高層建筑的剪力墻具有很好的抗側(cè)力性能，但是地震的運(yùn)動(dòng)存在很大的不確定因素，我們要有意識(shí)地設(shè)計(jì)剪力墻，以提高其總體的抗震性能，特別是對(duì)控制的薄弱層采取有效的措施，使其不會(huì)因?yàn)榈卣鸲斐蓳p害。在強(qiáng)大的地震力的作用下，高層建筑的剪力墻很可能發(fā)生整體的彎曲變形，尤其是底部外圍的小墻肢很可能因其橫截面積過(guò)小和強(qiáng)大的扭轉(zhuǎn)力作用而發(fā)生嚴(yán)重的損壞，對(duì)原有的翹曲變形造成更大的影響，建筑平面的外緣會(huì)出現(xiàn)一字型的裂縫，然后是角點(diǎn)處的墻肢，其破壞也是最為嚴(yán)重的。所以，我們一定要采取有效的手段來(lái)提高剪力墻的抗震能力。 六、結(jié)語(yǔ) 隨著建筑高層化的發(fā)展，對(duì)剪力墻性能及施工質(zhì)量提出了更高要求。對(duì)于從事高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程師來(lái)說(shuō)，只有對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)全面把握，并能夠吸收