【摘要】由于我國(guó)的城市建設(shè)的發(fā)展，高層住宅建筑以空前的規(guī)模和速度向前發(fā)展，高層住宅建筑主要采用剪力墻的結(jié)構(gòu)。剪力墻通過鋼筋混凝土板來(lái)代替框架結(jié)構(gòu)中的梁柱，滿足承擔(dān)負(fù)荷，提高結(jié)構(gòu)整體水平力的要求，能夠較好的滿足高層建筑的功能需求。然而剪力墻在結(jié)構(gòu)受力和抗震的設(shè)計(jì)上有很大的缺點(diǎn)，在地震中會(huì)造成薄弱層變形以及構(gòu)件的應(yīng)力集中，導(dǎo)致嚴(yán)重的損害。新規(guī)范對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)有了更為嚴(yán)格和詳細(xì)的規(guī)定，并在短肢剪力墻的設(shè)計(jì)上做了嚴(yán)格的限制。

　　【關(guān)鍵詞】剪力墻結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì),研究

　　剪力墻結(jié)構(gòu)的整體性較好，結(jié)構(gòu)剛度大，抗側(cè)剛度大，具有較好的抗震能力。而由于剪力墻較大的抗側(cè)剛度，使地震的反應(yīng)增大，需要加強(qiáng)建筑上部的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，增加了費(fèi)用，同時(shí)，剪力墻的配筋墻體也使剪力墻的延展性降低，剪力墻墻肢的軸壓比和剪力墻的平面間距上的局限，都使剪力墻的應(yīng)用受到了一定的限制。因此，合理的進(jìn)行剪力墻的設(shè)計(jì)，能夠在最大程度上發(fā)揮剪力墻的優(yōu)點(diǎn)，使限制因素的作用減小，提高剪力墻的應(yīng)用效率。

　　一、剪力墻結(jié)構(gòu)布置的要求

　　在剪力墻的布置中，應(yīng)仔細(xì)分析數(shù)據(jù)，確定需要用鋼筋混凝土的剪力墻，以及分析剪力墻的開洞大小和開洞位置。

　　(一)平面布置

　　剪力墻的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)具有較好的整體性,布置均勻?qū)ΨQ,簡(jiǎn)單規(guī)則。在布置時(shí)應(yīng)盡量使剪力墻的質(zhì)量中心和剪力墻的結(jié)構(gòu)剛度中心相重合，避免扭轉(zhuǎn)力產(chǎn)生不利的影響。剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻的布置應(yīng)當(dāng)沿著墻體的主軸方向進(jìn)行雙向的布置，形成空間結(jié)構(gòu)，并宜使兩個(gè)方向剛度接近。針對(duì)L型和T型的平面，剪力墻應(yīng)當(dāng)沿著雙軸線的方向進(jìn)行布置，對(duì)于Y型和三角形的平面應(yīng)當(dāng)以三個(gè)軸線的方向來(lái)布置。進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，不應(yīng)采用僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布置。結(jié)合建筑平面，采用L、T、十等帶翼墻的布置方式，且翼緣長(zhǎng)度大于其厚度的3倍。一字型剪力墻因其延性及平面外穩(wěn)定均十分不利，應(yīng)盡量避免采用，如不可避免時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照高規(guī)7.2.1條確定墻厚，并驗(yàn)算其穩(wěn)定性，抗震設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格控制其軸壓比。要避免在一個(gè)結(jié)構(gòu)單元只有個(gè)別截面高度大于8m的大墻肢而多數(shù)為較小墻肢，一旦遭受強(qiáng)震，大墻肢破壞后，余下的小墻肢又無(wú)足夠的配筋難以承受水平地震力，是整個(gè)結(jié)構(gòu)可能形成給個(gè)擊破，致使房屋倒塌。對(duì)于短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)，避免將短肢剪力墻集中布置在一處，若短肢剪力墻布置過于集中，所承受的第一振型底部?jī)A覆力矩占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩甚至不足40%，也有可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞;避免將短肢剪力墻布置在結(jié)構(gòu)的一個(gè)方向上，因兩個(gè)方向的抗側(cè)力剛度差異大，會(huì)使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大扭轉(zhuǎn)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。

　　(二)豎向布置

　　高層建筑的豎向體型宜規(guī)則、均勻，避免有過大的外挑和收進(jìn)。結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜下大上小，逐漸均勻變化，如果在某一層或幾層切斷剪力墻，易造成結(jié)構(gòu)剛度突變，變形會(huì)集中于剛度小的下部樓層而形成結(jié)構(gòu)軟弱層。因建筑功能要求必須中斷剪力墻時(shí)，在轉(zhuǎn)換層要采取加強(qiáng)措施。帶轉(zhuǎn)換層剪力墻結(jié)構(gòu)的的豎向布置中，應(yīng)盡可能強(qiáng)化轉(zhuǎn)換層的下部結(jié)構(gòu)的剛度，同時(shí)弱化轉(zhuǎn)換層的上部結(jié)構(gòu)的剛度，使轉(zhuǎn)換層的上下層的結(jié)構(gòu)剛度和變形的特征盡可能的接近，用以保證剪力墻的結(jié)構(gòu)底部的大空間有足夠的剛性，延性以及剛度。在設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)于轉(zhuǎn)換層的上下層結(jié)構(gòu)的等效剛度比有較為嚴(yán)格的規(guī)定，要求等效剛度比接近于1。國(guó)外有的規(guī)范中也提到，由于需要必須中斷剪力墻時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)移剛度不會(huì)造成太大的影響，對(duì)頂部的位移也很小，并且認(rèn)為轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計(jì)只至于分配到的絕對(duì)地震作用有關(guān)也不必要采取特殊的加強(qiáng)措施。這樣將減少了混凝土的用量，大大降低了工程造價(jià)，但在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)過程中，只能嚴(yán)格遵守國(guó)家現(xiàn)行的行業(yè)規(guī)范、強(qiáng)制性條文以及強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)。

　　總之，剪力墻應(yīng)當(dāng)簡(jiǎn)單并規(guī)則布置，使剪力墻的密度降低，提高了剪力墻的結(jié)構(gòu)利用空間，充分的發(fā)揮了剪力墻的承載能力以及結(jié)構(gòu)的抗側(cè)拉剛度。

　　二、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的計(jì)算要點(diǎn)

　　(一) 計(jì)算的一般要求

　　1.在剪力墻的計(jì)算中，所選的分析模型應(yīng)能較準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的實(shí)際受力情況，以及符合的三維空間的分析軟件對(duì)整體進(jìn)行分析，并對(duì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行分析判斷。

　　2..在進(jìn)行剪力墻的抗震計(jì)算時(shí)，計(jì)算單向地震時(shí)應(yīng)考慮偶然偏心的影響。對(duì)于B級(jí)高度的建筑，宜考慮平扭耦聯(lián)計(jì)算結(jié)構(gòu)中的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)于多塔樓的結(jié)構(gòu)振型數(shù)不宜小于塔樓數(shù)目的9倍，在計(jì)算振型數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)使振型的參與質(zhì)量至少占總質(zhì)量的90%。同時(shí)應(yīng)采用彈性時(shí)程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計(jì)算，必要時(shí)宜采用彈塑性時(shí)程分析法補(bǔ)充計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜高層還應(yīng)考慮施工過程的影響。

　　3.在進(jìn)行帶轉(zhuǎn)換層建筑的計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部補(bǔ)充計(jì)算，并按應(yīng)力進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)校核。當(dāng)上部剪力墻與轉(zhuǎn)換梁不對(duì)中時(shí)，必須手算上部豎向荷載作用對(duì)轉(zhuǎn)換梁產(chǎn)生的扭矩，該扭矩引起的剪力非常大，整體計(jì)算一般是沒有計(jì)算梁扭矩的功能。

　　(二)計(jì)算中內(nèi)力的調(diào)整

　　1.在抗震設(shè)計(jì)時(shí)，為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎的設(shè)計(jì)原則，剪力設(shè)計(jì)值應(yīng)由實(shí)配受彎鋼筋反算得到，為了設(shè)計(jì)方便，高規(guī)7.2.6條規(guī)定了，把計(jì)算組合的剪力乘以增大系數(shù)得到設(shè)計(jì)剪力。對(duì)于短肢剪力墻加強(qiáng)層以外的樓層，仍需乘以增大系數(shù)。

　　2. 有轉(zhuǎn)換層的高層結(jié)構(gòu)，建筑的框支柱承受的地震剪力不同，應(yīng)按照規(guī)范的要求取不同的標(biāo)準(zhǔn)值;轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中的薄弱層地震剪力應(yīng)當(dāng)乘以1.15的增大系數(shù)，并應(yīng)符合樓層的最小地震剪重比的要求。

　　3.落地剪力墻的其他部位的彎矩調(diào)整，應(yīng)當(dāng)按照不同的截面組合計(jì)算的彎矩值，乘以相應(yīng)的增大系數(shù);同時(shí)，底部的加強(qiáng)部位應(yīng)進(jìn)行剪力的調(diào)整，按照各個(gè)截面的剪力計(jì)算值，再乘以相應(yīng)的增大系數(shù)。

　　三、剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求

　　在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格的控制結(jié)構(gòu)的尺寸，保證剪力墻的結(jié)構(gòu)功能穩(wěn)定，對(duì)于剪力墻的結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面尺寸，有如下規(guī)定：

　　1.對(duì)于剪力墻的墻體長(zhǎng)度，結(jié)構(gòu)中的墻肢長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)小于8m，這樣既可以提高墻肢的延性，避免脆性破壞，同時(shí)也避免單片剪力墻承擔(dān)的水平剪力過大。當(dāng)墻肢超過8m時(shí)，應(yīng)在墻肢上開設(shè)結(jié)構(gòu)洞，把長(zhǎng)墻肢分成短墻肢，結(jié)構(gòu)計(jì)算按開洞處理。

　　2.在高層的建筑中，為了保證結(jié)構(gòu)中剪力墻的抗側(cè)剛度和功能穩(wěn)定性，要控制剪力墻墻體的厚度。對(duì)于高層建筑的底部加強(qiáng)部分中，采用“一”字型的剪力墻的厚度應(yīng)當(dāng)適量的增加。帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)中，樓板厚度不應(yīng)小于180mm，并且應(yīng)當(dāng)采用雙向配筋，在每個(gè)轉(zhuǎn)換層的每個(gè)方向配筋率都不應(yīng)小于0.25%，樓板的鋼筋應(yīng)當(dāng)錨固在墻體或邊梁內(nèi)。同時(shí)，落地剪力墻以及筒體外的周圍樓板中不宜開洞。另外，在樓板的邊緣以及較大洞口的周邊應(yīng)布置邊梁，邊梁的寬度不應(yīng)小于樓板厚度的2倍，邊梁縱向的配筋率也不應(yīng)小于1.0%，縱向的鋼筋接頭應(yīng)采用機(jī)械焊接的方法，而且和轉(zhuǎn)換層鄰近的樓板也應(yīng)當(dāng)適應(yīng)的加強(qiáng)。

　　同時(shí)，剪力墻的墻肢軸壓比應(yīng)當(dāng)進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算和控制，在剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi)可采用增加墻柱和配筋的方法老減小剪力墻的厚度。對(duì)于底層墻體的基礎(chǔ)埋深相對(duì)較大的高層建筑，墻體的厚度則不宜采用層高的1/16進(jìn)行計(jì)算，應(yīng)采用“L、Z、T”型的剪力墻代替一字型的剪力墻，以在保證剪力墻墻體厚度的前提下提高高層建筑的抗震性能。

　　3.剪力墻底部的加強(qiáng)部位鋼筋的配筋應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)，同時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)的強(qiáng)節(jié)點(diǎn)和強(qiáng)錨固。采用型鋼的鋼筋混凝土柱或者采用鋼管混凝土柱，特一級(jí)落地剪力墻的底部加強(qiáng)部位的邊緣構(gòu)件也應(yīng)配置型鋼，所配置的型鋼應(yīng)向上下兩個(gè)方向延伸一層。

　　結(jié)論：剪力墻是高層建筑的主要的抗側(cè)結(jié)構(gòu)，承載著建筑的水平荷載和垂直荷載的作用，同時(shí)，也滿足了高層建筑的抗震要求。在剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，剪力墻結(jié)構(gòu)平面的布置，墻肢截面的厚度，以及剪力墻的約束邊緣的構(gòu)建等的設(shè)計(jì)都尤為重要。在設(shè)計(jì)工作中，要解決好各個(gè)方面的矛盾，才能圓滿的完成設(shè)計(jì)的任務(wù)。

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