高層建筑剪力墻結構設計初探

【摘 要】 隨著我國社會經濟的飛速發展和城市化建設進程的加快，尤其是高層建筑的與日俱增和社會對抗震要求的逐漸重視，混凝土剪力墻結構在民用建筑尤其是高層建筑中已經得到了越來越廣泛的應用。本文針對高層建筑混凝土剪力墻結構設計進行了淺要的分析。

【關鍵詞】 混凝土剪力墻 結構設計

1. 高層建筑結構設計的特點

隨著城市人口的增長，大規模的城市高層建筑越來越多。高層建筑在結構設計上有著以下共同特征：①水平荷載成為決定因素；②軸向變形不容忽視；③側移成為控制指標；④結構延性是重要設計指標。伴隨著這些設計特點逐步發展形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構形式，即“剪力墻結構”形式?？拐鹪O計時，高層建筑結構不應全部采用短肢剪力墻；B級高度高層建筑以及抗震設防烈度為9度的A級高度高層建筑，不宜布置短肢剪力墻，不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構。

2. 高層建筑混凝土剪力墻的結構設計

2.1建筑高度要求

根據資料和研究證明，隨著樓層數及高度的增加，剪力墻結構的震害將會加劇，所以規范對于結構形式為剪力墻結構的建筑物的高度有著明確的限值要求。其中的建筑高度指的是從室外地面至檐口或者屋面板板面的高度，對于半地下室結構則從室內地面算起，而對于全地下室或者嵌固條件較好的半地下室則仍然應從其室外地面算起。對于那些帶閣樓的坡屋頂則應算至山墻的半高處。

2.2過渡層的設計

對于存在過渡層或者轉換層的剪力墻結構，比如底層框架剪力墻結構，其過渡層或者轉換層的剪力墻墻體在地震中需要提供的抗傾覆力矩和抗剪切力最大，且其受力也最不利。除此之外，由于在垂直均勻荷載的作用下，過渡層或者轉換層的剪力墻墻體處于拉剪或者者壓剪的應力狀態，而一旦有橫向荷載作用時，過渡層或者轉換層的剪力墻墻體的橫向承載力及其抗裂性能都將相應地降低。根據試驗表明，在垂直和反復橫向荷載的作用下，過渡層或者轉換層的剪力墻墻體的橫向承載力大約會降低兩到三成。而如果按驗算一般墻體橫向承載力的方法，當其托梁的高跨比或者者垂直荷載較小時，就將會過高地估計過渡層或者轉換層剪力墻的抗震承載力，從而降低結構抗震的安全可靠性。因此過渡層或者轉換層應在每開間設置圈梁以及構造柱，以形成類框架體系，從而增強過渡層或者轉換層傳遞地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。

2.3連梁設計

剪力墻的連梁是一件耗能構件，因此它的剪切破壞將對抗震不利，并會使結構的延性大大降低。在設計過程中就要注意對連梁進行強剪弱彎的驗算，以保證連梁的剪切破壞晚于彎曲破壞。所以切忌人為來加大連梁的縱筋，這樣就有可能無法滿足其強剪弱彎的要求，也不能單純地認為加大箍筋就一定能保證其強剪弱彎的要求。因為當連梁不能滿足其截面控制條件時，一味盲目地增加箍筋必然會導致連梁在其箍筋還未充分發揮作用時就發生剪切破壞。而連梁截面的抗剪計算中，對于那些跨高比大于2.5的連梁，應注意將其剪力設計值乘以增大系數。

2.4長墻肢的處理

剪力墻不宜過長，較長剪力墻宜設置跨高比較大的連梁將其分成長度較均勻的若干墻段，各墻段的高度與墻段長度之比不宜小于3，墻段長度不宜大于8m。

高層建筑剪力墻結構還必須具備足夠的延性，特別是對于呈高細形狀的剪力墻（即墻段的高度與墻段長度之比不小于3的剪力墻）而言，就具有較好的展延性和彎曲破壞的屬性，從而能夠很好地避免發生脆性剪切破壞。然而在墻肢長度比較長的情況中，為了滿足其每個墻段的高寬比都不小于3，就可以采取開洞的方式、用跨高比較大的連梁將長墻分割成為獨立的、小而均勻的若干墻段。此外，當其墻段的長度較小時，因受彎而導致產生裂縫的寬度也比較小，這樣就可以充分地發揮出剪力墻墻體配筋的作用。另外對于剪力墻結構當中存在的不多的長度超過8m的剪力墻長墻肢而言，在理論計算當中其樓層的剪力絕大部分都是由這些剪力墻的長墻肢來承擔。因此在發生地震尤其是超烈度的強震時，這些長墻肢就是最容易遭到破壞的，而短墻肢則會因沒有足夠多的配筋，從而使整體結構遭到全面的破壞。為了避免這種不利的現象發生，應盡量避免單片剪力墻墻段長度大于8m。

結語

總而言之，在剪力墻結構設計中，要根據其受力的特點，充分掌握和了解其受力特點和破壞機理后，并選擇合理的布置形式，正確掌握計算分析方法，它將在高層的住宅中有著廣闊的發展前景。

參考文獻：

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2010） 北京 中國建筑工業出版社，2010.

（作者單位：遼寧省葫蘆島市建設工程質量監督站）