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

1、高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)探討 【摘要】本文通過(guò)結(jié)合筆者從事結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)提出剪力墻結(jié)構(gòu)布置的技術(shù)要點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合工程實(shí)例，提出優(yōu)化高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的措施，為同類(lèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考借鑒。 【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；剪力墻結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)布置；高層結(jié)構(gòu) 1.引言 高層建筑的豎向承重結(jié)構(gòu)有框架、剪力墻、框架剪力墻、筒體等多種形式，水平承重結(jié)構(gòu)有單向板肋形樓蓋、雙向板肋形樓蓋、并式樓蓋、密助樓蓋、無(wú)梁樓蓋等多種形式，從結(jié)構(gòu)選型上來(lái)看，應(yīng)當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)及適用范圍而采取合理的結(jié)構(gòu)型式，而對(duì)于高層建筑來(lái)說(shuō)，剪力墻結(jié)構(gòu)則是常用的結(jié)構(gòu)形式之一。 2.結(jié)構(gòu)布置技術(shù) 剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要布置

2、剪力墻，應(yīng)當(dāng)宜沿主軸方向或其他方向雙向布置。對(duì)一般的矩形、l形、t形等平面宜沿兩個(gè)軸線方向布置；對(duì)三角形、y形平面宜沿三個(gè)軸線方向布置；對(duì)正多邊形、圓形及弧形平面可沿徑向及環(huán)向布置?？拐鹪O(shè)計(jì)的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置方式，并宜使兩個(gè)方向抗側(cè)力剛度接近。內(nèi)、外剪力墻應(yīng)盡量拉通、對(duì)直。 同時(shí)為了有效發(fā)揮剪力墻的抗側(cè)力剛度和承載能力，增大剪力墻結(jié)構(gòu)的可利用空間，剪力墻間距不宜太密，側(cè)向剛度不宜過(guò)大。否則，結(jié)構(gòu)自重加大，構(gòu)件所受到的地震作用加大，不經(jīng)濟(jì)。剪力墻的平面布置應(yīng)盡可能均勻、對(duì)稱(chēng)，同時(shí)應(yīng)當(dāng)讓結(jié)構(gòu)的質(zhì)量與剛度中心重合，以減少扭轉(zhuǎn)。在豎向，剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，避免剛度突變。 對(duì)于

3、剪力墻開(kāi)洞后宜在洞口頂部設(shè)連梁，當(dāng)建筑布置要求設(shè)置無(wú)連梁的剪力墻時(shí)，其數(shù)量一級(jí)抗震等級(jí)不應(yīng)超過(guò)全部剪力墻的數(shù)量的20%，二級(jí)抗震等級(jí)不應(yīng)超過(guò)全部剪力墻的數(shù)量的30%。而且對(duì)于這種類(lèi)型的剪力墻不應(yīng)采用短肢剪力墻，其底部加強(qiáng)部位的墻肢軸壓比應(yīng)當(dāng)控制對(duì)于一級(jí)應(yīng)小于0.4，二級(jí)應(yīng)小于0.5。同時(shí)在墻肢兩端應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件，應(yīng)加強(qiáng)墻肢上樓板板帶的配筋和構(gòu)造措施，如設(shè)置聯(lián)系墻肢的暗梁，以有效地確保板帶在豎向荷載作用下具有足夠的抗彎承載力。 當(dāng)前由于建筑功能需要，對(duì)剪力墻采取開(kāi)轉(zhuǎn)角窗設(shè)計(jì)，針對(duì)此應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格在9度設(shè)防地區(qū)采取剪力墻轉(zhuǎn)角窗。對(duì)8度以下設(shè)防地區(qū)采用剪力墻轉(zhuǎn)角窗時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施：對(duì)于窗洞口應(yīng)采

4、取洞口上下對(duì)齊，而且應(yīng)嚴(yán)格控制窗口大小，洞口寬度不宜過(guò)大；洞口附近應(yīng)避免采用短肢剪力墻和單片剪力墻，對(duì)于此處的剪力墻厚度適宜增大，同時(shí)沿墻肢全高按要求設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。對(duì)于轉(zhuǎn)角處的樓板應(yīng)局部加厚，配筋宜適當(dāng)加大，并配置雙層的直通受力鋼筋。 3.工程實(shí)例 某住宅綜合樓，建筑面積為5.3萬(wàn)m2，地下l層，地上28層，結(jié)構(gòu)高度79.6m，最高處87.4m，結(jié)構(gòu)沿豎向質(zhì)量及剛度分布較均勻，但標(biāo)準(zhǔn)層由兩個(gè)切角正方形單元聯(lián)接而成，類(lèi)似啞鈴狀，平面體型較為復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利。本工程抗震設(shè)防烈度為7度，ii類(lèi)場(chǎng)地土，基本風(fēng)壓為0.5kn/m2。本工程上部標(biāo)推層為住宅，每個(gè)單元由9個(gè)建筑單元組成，其結(jié)構(gòu)布置利

5、用單元中部設(shè)置的兩部電梯、設(shè)備管道井及一個(gè)剪力樓梯所圍合的剪力墻內(nèi)筒體單元，作為結(jié)構(gòu)的主要抗側(cè)力構(gòu)件，但圍繞其周?chē)?個(gè)住宅單元結(jié)構(gòu)如何布置值得推敲?？紤]到剪力墻結(jié)構(gòu)對(duì)住宅平面布置有利，但限制了底部公共建筑用途的平面布置，采用框架結(jié)構(gòu)可以取得底部公共建筑的較大空間，但對(duì)住宅平面布置又不合適。經(jīng)反復(fù)分析多次試算，最終確定采用剪力墻結(jié)構(gòu)體系。 3.1計(jì)算結(jié)果分析 結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算除進(jìn)行正交向抗震計(jì)算外，還進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)45。角的斜交向抗震計(jì)算，施工圖設(shè)計(jì)構(gòu)件最終以?xún)煞N計(jì)算較大者配筋。兩方向計(jì)算具體計(jì)算結(jié)果如下： （1）結(jié)構(gòu)自振周期與振型。從計(jì)算結(jié)果表明不管是正交向還是45。斜交向，其兩個(gè)方向周期均比較接

6、近，且t1約為0.05n（n為層數(shù)）。說(shuō)明沿主抗側(cè)力四個(gè)方向結(jié)構(gòu)剛度均比較接近，各向結(jié)構(gòu)抗震性能均比較適宜，也說(shuō)明了本結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)布置合理，其剛度適中。 （2）從頂點(diǎn)位移角及層間位移角計(jì)算結(jié)果可知，用反應(yīng)譜法分析結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，取前六個(gè)振型相應(yīng)值按平方和開(kāi)平方法得到的結(jié)構(gòu)基底總剪力，以及地震剪力系數(shù)。綜上所述，采用短肢剪力墻，通過(guò)結(jié)構(gòu)合理布置，既能較好地滿(mǎn)足建筑功能對(duì)底部大空間的要求，又能兼顧上部住宅平面布置的要求，避免了按常規(guī)結(jié)構(gòu)布置所形成的框支結(jié)構(gòu)，避免結(jié)構(gòu)豎向剛度突變，降低了結(jié)構(gòu)剛度減小地震作用，使結(jié)構(gòu)更加經(jīng)濟(jì)、合理、適用。 3.2設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題和所采取的措施 （1）墻肢設(shè)計(jì)。地震作

7、用下短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗扭性能較弱，設(shè)計(jì)中對(duì)周邊及角點(diǎn)處墻角采用l形短肢墻，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)中存在的少量的“字形”短墻肢，均嚴(yán)格控制其軸壓比小于0.45，且控制墻肢的軸壓比不相差懸殊，盡量均勻，避免墻肢應(yīng)力差異過(guò)大。“一字形”短墻肢在配筋構(gòu)造中除兩端配有暗柱外，其水平筋按抗扭要求形成封閉箍，并考慮平面外問(wèn)題對(duì)其豎向縱筋也進(jìn)行了適當(dāng)?shù)丶訌?qiáng)。 （2）連梁設(shè)計(jì)。采用剪力墻后，出現(xiàn)兩種連梁形式。一種是連梁跨度較小，承受的堅(jiān)向荷載也較小，配筋由水平力引起的剪力和彎矩控制，跨中彎矩很小，剪力沿梁長(zhǎng)基本均勻分布，梁端彎矩上下左右也基本對(duì)稱(chēng)，這是常規(guī)的剪力墻結(jié)構(gòu)連梁，如樓電梯間墻肢連梁。設(shè)計(jì)中均按常規(guī)將梁面及梁底貫

8、通縱筋基本配成一樣，其箍筋也沿全長(zhǎng)加密。另一類(lèi)型連梁內(nèi)力分布類(lèi)似于一般框架梁，跨度較大，承受的豎向荷載也較大，由于其線剛度較小，在水平力作用下所分配到的內(nèi)力較小，最終配筋的組合內(nèi)力主要由豎向荷載控制，大部分短肢墻間的連梁就屬于這種類(lèi)型。對(duì)這種類(lèi)型連梁，在設(shè)計(jì)中基本是參照框架梁的要求來(lái)設(shè)計(jì)，即梁底筋按計(jì)算結(jié)果貫通配置，梁面筋如梁端負(fù)筋較多時(shí)，則不必將所有負(fù)筋全部拉通，而將部分負(fù)筋在梁跨1/3處截?cái)啵还拷钆渲靡惨粯?，沒(méi)有沿全長(zhǎng)加密，僅在梁端按框架梁抗震構(gòu)造要求設(shè)置加密箍。 （3）樓面薄弱部位所采取的措施。由于每個(gè)單元中在住宅單元間開(kāi)有槽口，兩個(gè)單元中部聯(lián)結(jié)處開(kāi)有采光天井，造成了住宅單元間及兩個(gè)單元中部聯(lián)結(jié)處的樓板不連續(xù)，為確保水平力的可靠傳遞，采取了如下的構(gòu)造加強(qiáng)措施：首先在每個(gè)槽口敞開(kāi)端每隔一層設(shè)置拉梁，且該拉梁按剪力墻間連梁配筋構(gòu)造；同時(shí)對(duì)中部聯(lián)結(jié)處的樓板采取適當(dāng)加厚處理，而且樓板采取雙向雙層配筋。中部聯(lián)結(jié)處角部及圍合采光天井短墻肢均采取配筋加強(qiáng)措施，與之相連的連梁同樣按剪力墻間連梁配筋構(gòu)造。 4.結(jié)語(yǔ) 在我國(guó)的高層建筑中，剪力墻結(jié)構(gòu)由于具有廣泛的適用性和良好的抗震性，其在高層建筑中被廣泛