浅析建筑剪力墙结构设计
摘要:本文作者对剪力墙结构设计从剪力墙布置、结构计算分析及调整,结构等方面进行
探讨,对连梁超筋的处理、含少量框架物剪力墙结构等提出了建议,供设计参考。
关键词:建筑;剪力墙;结构设计
随着经济和社会发展的需求,以及城市人口密度的持续增长,高层住宅建筑正逐渐成
为城市建筑的发展趋势,也是城市现代化的象征。对剪力墙结构的研究具有重要的理论和实
践意义,它能够为高层建筑的抗震性和经济性提供重要的指导。对同一建筑而言,不同的结
构墙体布置,其经济指标差异很大,主要是混凝土用量和建筑的钢含量的差距很大。
1 结构布置
1.1 剪力墙布置
在高层住宅剪力墙结构中,剪力墙墙身用钢量约占整个结构的主要因素,因此剪力墙
布置的优劣直接关系到整个结构的经济指标。剪力墙布置的基本原则是:尽量减少剪力墙数
量,且各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件,以期通过布置较少的抗侧力构件获得满足
规范要求的抗侧、抗扭刚度。具体措施如下:
1.1.1 强周边、弱中部
剪力墙尽可能布置在结构周边外围护墙位置,必要时可利用房间窗台设置高连梁以加
强刚度。在结构中部宜减少剪力墙的布置量(如中部楼电梯同附近),以便于提高主体结构
的抗扭刚度,控制结构的周期性与位移比,同时有利于建筑外墙防水。
1.1.2 多均匀长墙(长度
≤8m),少短墙
在保证竖向及水平承重情况下,要选择对结构承受水平及竖向荷载有利的隔墙位置设
置剪力墙,尽量拉大剪力墙的布置间距,避免在较小的间距内布置多道剪力墙。通过加长剪
力墙墙肢长度,减少剪力墙数量,使结构整体抗侧刚度增加,边缘构件数量减少,且由于
墙间距拉大,增加了建筑平面布置灵活性。
《高层建筑混凝土结构技术规程》(
JGJ3-2010)(简称高规)7.1.2 条规定的每个独立墙
段的总高度与其截面高度之比不宜小于
3,墙肢截面高度不宜大于 8m。目的是使墙段成为
以弯曲破坏在先,剪切破坏在后的高墙,避免矮墙。要避免在一个结构单元中只有个别截面
高度大于
8m 的大墙肢而多数为较小墙肢,一旦遭受强烈地震,大墙肢首先破坏,仅分担
较小剪力的小墙肢被各个击破现象。一般来讲可通过在长墙中部设置洞口弱连梁方式分为两
个短墙肢,但设置洞口会增加边缘构件数量及施工难度从而增加工程成本。可采取以下处理
方式供参考:
1)当长墙位于结构中部楼电梯间附近,可在结构分析中建立有洞及无洞两种
模型分别进行分析,若开洞与否对周期比及位移比(即结构的扭转效应)影响较小时,施
工图设计时不设置洞口,长墙按无洞模型配筋,其余构件按有洞模型配筋;
2)当一个方向
的长墙不少于四道且均匀布置时,可按整截面墙进行结构分析及截面设计;
3)其余情况应
按设置洞口弱连梁方式处理。
1.1.3 多 L 形、T 形、+字形墙肢,少复杂形状转折
在布置剪力墙时,应考虑剪力墙连续转折及小墙垛布置对边缘构件的影响,减少暗柱
数量及避免设置不必要的大暗柱,因墙体转折处必须设置暗柱。电梯井处往往是大暗柱设置
区,为此应尽量避免在墙肢中部布置短横墙及小墙垛。
1.1.4 多连续,少半框
应尽量将结构两个方向的剪力墙通过连梁或框架梁连成整体,形成贯穿整个结构宽度
或长度的抗风、抗震结构,避免独立墙肢或半框架墙肢出现,这有利于增加结构的整体抗侧
刚度,从而以较少的剪力墙布置量来满足层间位移角限值等要求。这就是有的项目剪力墙虽