关于剪力墙结构设计中若干问题的研究

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1、第4卷第6期2007年12月工程地球物理学报CHIN ESE JO U RN A L O F EN GI NEERIN G G EOP HY SICSV ol 14,N o 16Dec 1,2007文章编号:16727940(200706059605关于剪力墙结构设计中若干问题的研究杨 斌1,张红英2(1.北京城建集团第十一公司,北京102200;2.中国地质大学工程学院,武汉430074作者简介:杨斌(1980-,男,北京海淀人,工程师,现就职于北京城建集团第十一公司,主要从事建筑技术及管理工作。E-mail:x-i张红英(1979-,女,中国地质大学(武汉工程学院测绘工程系硕士研究生,主要

2、从事GIS 、RS 、GPS 方面学习与研究。E摘 要:剪力墙结构作为高层建筑中的主要结构形式,被广泛运用于现代高层建筑领域,特别是近年来得到了迅速的发展。剪力墙作为承受垂直和水平荷载的结构,在高层房屋建筑中,既要发挥它具有足够的抗侧能力,又要克服其工程费用较高的缺点。在设计中,对于不同的剪力墙结构应采用不同的布置方案,一般来讲,以满足位移限制作为剪力墙数量的依据较为合适。细高的剪力墙应设计成弯曲破坏的延性剪力墙,从而可避免脆性的剪切破坏。连梁对于剪力墙结构尤为重要,在起到连接墙肢作用的同时,还应对所连接的墙肢起到一定的约束作用。关键词:剪力墙;高层建筑;结构设计中图分类号:P 642.116

3、文献标识码:A 收稿日期:2007-09-28Discussion on the Problems of Shear Wall Structure DesignYang Bin 1,Zhang Hong ying2(1.T he Eleventh Ur ban Constr uction Comp any of Beij ng ,Beij ing 102200,China; 2.F acul ty o f Engineering ,China Univ er sity of Geosciences ,Wuhan 430074,ChinaAbstract:As the main structur

4、e form in tall building s,the shear w all structure has been w idely used in the field of modern tall buildings in recent year s.With the structure of bear -ing perpendicularity and lev el load in the construction of tall buildings,shear w all w ill pos -sess lateral resistance capacity on the one h

5、and,and on the other hand it w ill avoid higher cost.So in the design,differ ent shear w all str uctures w ill adopt different schemes.Gener -ally,thin and tall shear wall should be designed in bend destructiv e ex tending shear w all so as to avoid fr ag ile shear destruction.W hat s m ore,link is

6、very impo rtant to shear w all structure.Key words:shear w all;tall buildings;structur e design1引言随着经济和社会的发展,现代城市化建设得到了长足的发展,高层建筑在城市土地日益紧张的今天更是得到了投资者的青睐,也逐渐成为现代建筑的发展趋势。剪力墙结构作为一种高层结构体系,在现代高层建筑中应用非常广泛,特别是高层剪力墙住宅近20年来在我国得到迅速发展。但对于剪力墙的合理布置,5高层建筑混凝土结构设计规程6没有一个明确的规定,剪力墙具体的布置与截面设计往往是由结构工程师根据以往的经验来完成的1。所以,在

7、没有一个明确的最优化设计方法的情况下,工程师往往出于结构安全、方便设计、缩短设计周期等考虑而把结构设计得偏于保守,没有充分发挥材料的性能,造成了一定的浪费。为此,笔者就剪力墙结构设计中的几个问题进行一些探讨。2剪力墙结构的优缺点剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,能承担各类荷载引起的内力,并能有效控制结构的水平力,这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构,它一般为钢筋混凝土墙,高度和宽度可与整栋建筑相同。剪力墙结构优点是剪力墙结构刚度大,整体性好,用钢量较省,抵抗侧向变形能力强;抗震性能较好,设计合理时结构具有较好的塑性变形能力。因而剪力墙结构适宜的建造高度比

8、框架结构要高。在高层住宅、旅馆等居住性建筑中,居室和客房均为小间,分隔墙较多,采用现浇剪力墙结构,可以将承重墙与隔墙合二为一,相对来说比较经济。另外,采用现浇剪力墙结构,室内较框架结构简洁,没有露梁及露柱现象,外形美观,便于室内布置。但是,也有一些缺点:1剪力墙结构抗侧刚度大,引起较大地震反应,使得上部结构和基础费用增加。2由于砼墙体较多,使得建筑物重量增加,这也同样引起较大地震反应,造成浪费。3剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低,使得各墙肢的承载能力得不到充分发挥。4剪力墙结构中墙体多为构造配筋,配筋率较低,使得结构延性较差。5受楼板跨度的限制(一般为38m,剪力墙间距不能太大,建筑平面布置不

9、够灵活,难以应用于公共建筑。在高层剪力墙结构设计中,既要发挥它具有足够的抗侧能力等优点,又要克服其工程费用较高的缺点。建筑物刚度的大小,历来争议较多。但对于钢筋砼结构,通过历次震害表明,刚度较大的结构一般震害较轻。但是,结构刚度不能无限制增大,因为在一般情况下,建筑物刚度越大,工程费用越高,存在一个/度0的问题。对高层建筑,控制这个/度0主要有两个因素,一是控制结构的水平位移,首先应使结构水平位移满足5钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程6中有关结构水平位移的限值;另一是控制地震力,因为在地震力计算值偏小的情况下,有时也会出现结构顶点位移满足要求。构件为构造配筋的/安全0假象,所以,只有底部剪

10、力在合理范围内,检查位移、内力及配筋情况才有意义。5钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程6中关于剪力墙结构合适的底部剪力系数A如表1所示2。表1剪力墙结构合适的底部剪力系数AT able1Shear fo rce coefficient A of suitable botto m 烈度7893关于剪力墙结构的合理布置问题高层建筑应有较好的空间工作性能,为了适应任何方向的水平力(或地震作用,对于矩形平面剪力墙结构均应在纵横双向均匀布置形成空间结构,尤其强调在抗震结构中应避免单向布置剪力墙并宜使两个方向刚度接近。剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大,为充分利用剪力墙能力,减轻结构重量,增大剪力墙结构的可

11、利用空间,墙不宜太密,使结构具有适宜的侧向刚度。由于在地震作用下,剪力墙的侧向位移与其抗弯刚度E EI并不成反比关系,当剪力墙数量过多时,结构刚度加大,地震作用就会加大,但侧向位移减少时相对较597第6期杨斌等:关于剪力墙结构设计中若干问题的研究少,所以在一般工程中,以满足位移限制作为剪力墙数量的依据较为合适。不同的剪力墙结构可采用不同的布置方案。3.1层数较少(20层以下的高层住宅20层以下的高层采用传统的现浇剪力墙结构,各墙肢轴压比的计算值往往较小,墙体配筋为构造配筋,墙体承载能力没有发挥出来,工程费用偏高。这时,若采用一种改进的现浇剪力墙结构,属于联肢剪力墙的短肢剪力墙结构(整体系数控制