高層剪力墻結構設計探討及要點

1、<p>　　高層剪力墻結構設計探討及要點</p><p>　　摘要：本文主要對高層剪力墻在結構布置、梁板布置、連續(xù)化方法計算聯(lián)肢剪力墻等三方面的設計及控制要點進行了分析。 </p><p>　　關鍵詞：高層建筑；剪力墻；結構設計 </p><p>　　Abstract: This paper mainly for high-rise shear wall

2、in the structure arrangement, beam and plate layout, continuous calculation method of shear wall linked three aspects such as the design and control are analyzed. </p><p>　　Key words: high-rise building; she

3、ar wall; structural design </p><p>　　中圖分類號：TU973 文獻標識碼：A 文章編號： </p><p>　　一、結構布置設計要點 </p><p>　　剪力墻的位置要遵循均勻、分散、對稱和周邊的原則，應沿房屋縱橫兩個方向布置。剪力墻宜布置在房屋的端部附近、平面形狀變化處、恒荷載較大處以及兩端樓（電）梯處，在結構中部盡量減少剪

4、力墻的布置量。在平面布置上盡可能均勻、對稱，以減小結構扭轉。不能對稱時，應使結構的剛度中心和質量中心接近。沿高度均勻變化；在豎向布置上應貫通房屋全高，使結構上下剛度連續(xù)、均勻。多均勻長墻（增加抗側剛度和減少剪力墻數(shù)和混凝土用量），少短墻（抗震性差）；可布置成單片形（不少于三道，長度不超過8m）、L形、T形、工字形、十字形或筒形最佳，H/L≥2,少復雜形狀轉折。洞口布置在截面中部，避免布置在剪力墻端部或柱邊。 </p>&l

5、t;p>　　為了保證樓（屋）蓋的側向剛度，避免水平荷載作用下樓蓋平面內彎曲變形，應控制剪力墻的最大間距。而剪力墻的厚度則由以下因素確定： </p><p>　　（1）通過結構分析，在滿足最大層間位移、周期比、位移比的各項指標確定每層剪力墻的厚度； </p><p>　?。?）不同抗震等級的軸壓比的限制； </p><p>　　（3）構造性及穩(wěn)定性要求（而穩(wěn)定性

6、一般會滿足）； </p><p>　?。?）對于普通的住宅建筑在7度或8度地區(qū)，墻厚大多情況下是按穩(wěn)定性和 構造要求所控制的； </p><p>　　首先剪力墻厚度應滿足《高規(guī)》7.2.1條7.7.2條規(guī)定（其實是高厚比要求），當不能滿足上面幾條的時候應按《高規(guī)》附錄D 計算墻體的穩(wěn)定,從大量工程實例看,按《高規(guī)》附錄D計算的墻厚比《高規(guī)》7.2.1條7.7.2條規(guī)定的小得多[1]。故穩(wěn)定

7、性一般會滿足；此時剪力墻墻厚主要由構造與施工要求控制。建筑物高度在百米以下時剪力墻厚度一般取200~300mm。 </p><p>　　剪力墻墻肢長度不能太短，否則就短肢(4-8倍)，不能太長（大于8m），受彎后產生的裂縫寬度會較大，墻體的配筋容易拉斷。故我們控制剪力墻的墻肢長度大于厚度的8倍一點點，比如200墻；取1650墻肢長度，300墻取2450墻肢長度就行，但整個剪力墻的墻肢長度一般不要超過4m，當墻的長

8、度很長時，可通過開設洞口將長墻分成兩段長度較小的墻段。用以分割墻段的洞口上可設置約束彎矩較小的弱連梁(其跨高比一般宜大于6)。墻肢旁邊為門垛時，門垛與墻肢合為整體。門窗邊離墻肢距離較近時（<200mm），墻肢作適當加長，做至門窗邊。墻肢翼緣尺寸宜≥500mm。 </p><p>　　二、梁板布置設計控制要點 </p><p>　　對高層住宅,荷載一般不大,樓板絕大多數(shù)均為構造配筋,板

9、厚就決定了樓板用鋼量的大小,所以樓板厚度一般按撓度、裂縫及板內設備穿管的最低要求取值,不必過厚。 </p><p>　　客廳、臥室、廚房、衛(wèi)生間： </p><p>　　LO(短跨)≤2.9m,h=90mm；LO=2.9~3.9m,h=100mm；LO=4.0~4.4m，h=110㎜；LO=4.5~4.8m，h=120㎜；LO=4.9~5.2m，h=130㎜ </p><

10、;p><b>　　陽臺：h=90 </b></p><p>　　屋面板:h≥120㎜,屋面板負筋拉通筋應優(yōu)先用Φ10@200或Φ10@180（HRB335），板面通長鋼筋不足時，板支座處另設計附加鋼筋，施工圖中應注明貫通鋼筋與附加支座鋼筋應間隔錯開布置； </p><p>　　樓層梁布置時,應保證梁具有簡單明確的傳力路徑,避免多重次梁、多次傳力的情況。剪力墻結構

11、中的梁經濟跨度一般在3.0~5.0m之間;若非剛度及連接一字形墻的需要,不宜設置高連梁；建筑的洞口頂可設置后澆過梁[2],再砌梁上填充墻;較小跨度(3.6m以內)的板上有隔墻或開有洞口時,墻位置或洞口邊可不設置梁,可在板內設置加強筋的方式予以解決。梁截面一般按如下規(guī)定取： </p><p>　　外墻梁：200(250)×600 </p><p>　　內墻框梁：200(250)&#

12、215;400~600 </p><p>　　內墻小梁：200×300~400 </p><p>　　陽臺挑梁和邊梁：200×400（受力較大處，不影響立面處可加大） </p><p>　　100厚小隔墻下梁：150×300~350三、連續(xù)化方法計算聯(lián)肢剪力墻 </p><p>　　對于聯(lián)肢墻，連續(xù)化方法是一種相

13、對比較精確的手算方法，而且通過連續(xù)化方法可以清楚地了解剪力墻受力和變形的一些規(guī)律。連續(xù)化方法把連梁看做分散在整個高度上的連續(xù)連桿。 </p><p><b>　　基本假定 </b></p><p>　?。?）連梁的反彎點在跨中，連梁的作用可以用沿高度均勻分布的連續(xù)彈性薄片代替（連梁連續(xù)化假定）； </p><p>　　a結構尺寸； b計算簡圖；

14、c基本體系 </p><p>　　（2）忽略連梁軸向變形，即假定兩墻肢水平位移完全相同，同一標高處，兩肢墻的轉角和曲率相等。 （3）層高h和慣性矩I1、I2、Ib及面積A1、A2、Ab等參數(shù)，沿高度均為常數(shù)。2．方程的建立在連梁的反彎點處切開，雙肢墻變成兩個靜定的懸臂墻，切口處的軸力σ(x)和剪應力τ(x)是未知力，由切點處的相對位移為零的變形協(xié)調條件，可得沿剪應力τ(x)方向的變形連續(xù)條件的表達式： </

15、p><p>　　δ1(x)——由墻肢的彎曲和剪切變形產生的豎向相對位移； </p><p>　　δ2(x)——由墻肢的軸向變形產生的豎向相對位移； </p><p>　　δ3(x)——由連梁的彎曲和剪切變形產生的豎向相對位移。 </p><p>　　在x處作截面截斷雙肢墻，由平衡條件有: </p><p>　　3．聯(lián)肢墻的

16、內力計算 </p><p>　　由以上兩式，可得連梁中點處的剪應力τ(x)，計算j層連梁內力，用該連梁中點處的剪應力乘以層高得剪力（近似于層高范圍內積分），剪力乘連梁凈跨度的1/2得連梁根部的彎矩： </p><p>　　墻肢的總彎矩和總剪力：式中，Mpj，Vpj——第j層由于外荷載產生的彎矩和剪力。ms——第s層（s≥i）的總約束彎矩： </p><p>　　式中

17、, 是墻肢考慮剪切變形后的折算慣性矩：4．聯(lián)肢墻計算結果討論 </p><p><b>　?。?）整體系數(shù) </b></p><p>　　式中，s——聯(lián)肢墻洞口列數(shù)，s+1即為墻肢數(shù)； ai，ci——2ai，2ci分別為第i個洞口的凈寬及相鄰墻肢重心到重心的距離； T——軸向變形影響參數(shù)；——第i列連梁的慣性矩。 </p><p>　　α值小，

18、說明洞口很大，連梁的剛度相對很小，墻肢的剛度又相對較大，連梁的約束作用很弱，水平力作用下，雙肢墻轉化為由連梁鉸結的兩根懸臂墻。當洞口很小，連梁的剛度很大，墻肢的剛度又相對較小時，α值較大。連梁的約束作用很強，墻的整體性很好，雙肢墻轉化為整體懸臂墻。這時，墻肢中的軸力抵抗了水平荷載產生的彎矩的大部分，墻肢中的局部彎矩較小。當α值介于上述兩種情況之間時[3]，墻肢截面上的實際正應力，可以看作是由兩部分彎曲應力組成，其中一部分是作為整體懸臂墻

19、作用產生的彎曲正應力，另一部分是作用獨立懸臂墻作用產生的局部彎曲正應力。 （2）聯(lián)肢墻側移和內力分布 </p><p>　　聯(lián)肢墻的側移曲線呈彎曲型，整體系數(shù)α越大，墻的抗側剛度越大，側移減小；整體系數(shù)α越大，墻肢彎矩越小。連梁最大剪力在中部某個高度，向上、下都逐漸減小。整體系數(shù)α越大，剪力增大，最大剪力位置越接近底截面。因為墻肢軸力是該截面上所有連梁剪力之和，整體系數(shù)α越大，墻肢軸力增大。 （3）墻肢剪切變形和

20、軸向變形的影響20層聯(lián)肢墻分以下三種情況按連續(xù)化方法計算得到的內力和位移比較圖。第一種考慮彎曲、軸向、剪切變形；第二種考慮彎曲、軸向變形；第三種僅考慮彎曲變形。第一種和第二種計算結果對比發(fā)現(xiàn)，不考慮剪切變形，誤差不大，不超過10%。從第一種和第三種計算結果對比發(fā)現(xiàn)，不考慮軸向變形的影響誤差較大。層數(shù)愈多，軸向變形的影響越大。《高規(guī)》：對50m以上或高寬比大于4的結構，宜考慮墻肢在水平荷載作用下的軸向變形對內力和位移的影響。 </p

21、><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1] 李東升.高層剪力墻結構設計新規(guī)定探討[J].山西建筑,2011,37(1):36-37.DOI:10.3969/j.issn.1009-6825.2011.01.022. </p><p>　　[2] 殷偉鋒.淺談高層剪力墻結構設計中的若干問題[J].城市建設理論研究（電子版）