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

1、<p>　　高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討及要點(diǎn)</p><p>　　摘要：本文主要對(duì)高層剪力墻在結(jié)構(gòu)布置、梁板布置、連續(xù)化方法計(jì)算聯(lián)肢剪力墻等三方面的設(shè)計(jì)及控制要點(diǎn)進(jìn)行了分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </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(lèi)號(hào)：TU973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　一、結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)要點(diǎn) </p><p>　　剪力墻的位置要遵循均勻、分散、對(duì)稱(chēng)和周邊的原則，應(yīng)沿房屋縱橫兩個(gè)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(jié)構(gòu)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(duì)稱(chēng)，以減小結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)。不能對(duì)稱(chēng)時(shí)，應(yīng)使結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心接近。沿高度均勻變化；在豎向布置上應(yīng)貫通房屋全高，使結(jié)構(gòu)上下剛度連續(xù)、均勻。多均勻長(zhǎng)墻（增加抗側(cè)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(zhǎng)度不超過(guò)8m）、L形、T形、工字形、十字形或筒形最佳，H/L≥2,少?gòu)?fù)雜形狀轉(zhuǎn)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(cè)向剛度，避免水平荷載作用下樓蓋平面內(nèi)彎曲變形，應(yīng)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>　?。?）通過(guò)結(jié)構(gòu)分析，在滿足最大層間位移、周期比、位移比的各項(xiàng)指標(biāo)確定每層剪力墻的厚度； </p><p>　?。?）不同抗震等級(jí)的軸壓比的限制； </p><p>　?。?）構(gòu)造性及穩(wěn)定性要求（而穩(wěn)定性

6、一般會(huì)滿足）； </p><p>　?。?）對(duì)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(gòu)造要求所控制的； </p><p>　　首先剪力墻厚度應(yīng)滿足《高規(guī)》7.2.1條7.7.2條規(guī)定（其實(shí)是高厚比要求），當(dāng)不能滿足上面幾條的時(shí)候應(yīng)按《高規(guī)》附錄D 計(jì)算墻體的穩(wěn)定,從大量工程實(shí)例看,按《高規(guī)》附錄D計(jì)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(huì)滿足；此時(shí)剪力墻墻厚主要由構(gòu)造與施工要求控制。建筑物高度在百米以下時(shí)剪力墻厚度一般取200~300mm。 </p><p>　　剪力墻墻肢長(zhǎng)度不能太短，否則就短肢(4-8倍)，不能太長(zhǎng)（大于8m），受彎后產(chǎn)生的裂縫寬度會(huì)較大，墻體的配筋容易拉斷。故我們控制剪力墻的墻肢長(zhǎng)度大于厚度的8倍一點(diǎn)點(diǎn)，比如200墻；取1650墻肢長(zhǎng)度，300墻取2450墻肢長(zhǎng)度就行，但整個(gè)剪力墻的墻肢長(zhǎng)度一般不要超過(guò)4m，當(dāng)墻的長(zhǎng)

8、度很長(zhǎng)時(shí)，可通過(guò)開(kāi)設(shè)洞口將長(zhǎng)墻分成兩段長(zhǎng)度較小的墻段。用以分割墻段的洞口上可設(shè)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(mén)垛時(shí)，門(mén)垛與墻肢合為整體。門(mén)窗邊離墻肢距離較近時(shí)（<200mm），墻肢作適當(dāng)加長(zhǎng)，做至門(mén)窗邊。墻肢翼緣尺寸宜≥500mm。 </p><p>　　二、梁板布置設(shè)計(jì)控制要點(diǎn) </p><p>　　對(duì)高層住宅,荷載一般不大,樓板絕大多數(shù)均為構(gòu)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(nèi)設(shè)備穿管的最低要求取值,不必過(guò)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(yáng)臺(tái)：h=90 </b></p><p>　　屋面板:h≥120㎜,屋面板負(fù)筋拉通筋應(yīng)優(yōu)先用Φ10@200或Φ10@180（HRB335），板面通長(zhǎng)鋼筋不足時(shí)，板支座處另設(shè)計(jì)附加鋼筋，施工圖中應(yīng)注明貫通鋼筋與附加支座鋼筋應(yīng)間隔錯(cuò)開(kāi)布置； </p><p>　　樓層梁布置時(shí),應(yīng)保證梁具有簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)

11、中的梁經(jīng)濟(jì)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(shè)置高連梁；建筑的洞口頂可設(shè)置后澆過(guò)梁[2],再砌梁上填充墻;較小跨度(3.6m以內(nèi))的板上有隔墻或開(kāi)有洞口時(shí),墻位置或洞口邊可不設(shè)置梁,可在板內(nèi)設(shè)置加強(qiáng)筋的方式予以解決。梁截面一般按如下規(guī)定?。?</p><p>　　外墻梁：200(250)×600 </p><p>　　內(nèi)墻框梁：200(250)&#

12、215;400~600 </p><p>　　內(nèi)墻小梁：200×300~400 </p><p>　　陽(yáng)臺(tái)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(jì)算聯(lián)肢剪力墻 </p><p>　　對(duì)于聯(lián)肢墻，連續(xù)化方法是一種相

13、對(duì)比較精確的手算方法，而且通過(guò)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(gè)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(diǎn)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(jié)構(gòu)尺寸； b計(jì)算簡(jiǎn)圖；

14、c基本體系 </p><p>　?。?）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(biāo)高處，兩肢墻的轉(zhuǎn)角和曲率相等。 （3）層高h(yuǎn)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(diǎn)處切開(kāi)，雙肢墻變成兩個(gè)靜定的懸臂墻，切口處的軸力σ(x)和剪應(yīng)力τ(x)是未知力，由切點(diǎn)處的相對(duì)位移為零的變形協(xié)調(diào)條件，可得沿剪應(yīng)力τ(x)方向的變形連續(xù)條件的表達(dá)式： </

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

16、內(nèi)力計(jì)算 </p><p>　　由以上兩式，可得連梁中點(diǎn)處的剪應(yīng)力τ(x)，計(jì)算j層連梁內(nèi)力，用該連梁中點(diǎn)處的剪應(yīng)力乘以層高得剪力（近似于層高范圍內(nèi)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(chǎn)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(jì)算結(jié)果討論 </p><p><b>　　（1）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(gè)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(shuō)明洞口很大，連梁的剛度相對(duì)很小，墻肢的剛度又相對(duì)較大，連梁的約束作用很弱，水平力作用下，雙肢墻轉(zhuǎn)化為由連梁鉸結(jié)的兩根懸臂墻。當(dāng)洞口很小，連梁的剛度很大，墻肢的剛度又相對(duì)較小時(shí)，α值較大。連梁的約束作用很強(qiáng)，墻的整體性很好，雙肢墻轉(zhuǎn)化為整體懸臂墻。這時(shí)，墻肢中的軸力抵抗了水平荷載產(chǎn)生的彎矩的大部分，墻肢中的局部彎矩較小。當(dāng)α值介于上述兩種情況之間時(shí)[3]，墻肢截面上的實(shí)際正應(yīng)力，可以看作是由兩部分彎曲應(yīng)力組成，其中一部分是作為整體懸臂墻

19、作用產(chǎn)生的彎曲正應(yīng)力，另一部分是作用獨(dú)立懸臂墻作用產(chǎn)生的局部彎曲正應(yīng)力。 （2）聯(lián)肢墻側(cè)移和內(nèi)力分布 </p><p>　　聯(lián)肢墻的側(cè)移曲線呈彎曲型，整體系數(shù)α越大，墻的抗側(cè)剛度越大，側(cè)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(gè)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?yàn)閴χS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(jì)算得到的內(nèi)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(jì)算結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，不考慮剪切變形，誤差不大，不超過(guò)10%。從第一種和第三種計(jì)算結(jié)果對(duì)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?！陡咭?guī)》：對(duì)50m以上或高寬比大于4的結(jié)構(gòu)，宜考慮墻肢在水平荷載作用下的軸向變形對(duì)內(nèi)力和位移的影響。 </p

21、><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1] 李東升.高層剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干問(wèn)題[J].城市建設(shè)理論研究（電子版）