剪力墙结构设计中几个问题探析.doc

剪力墙结构设计中几个问题探析 提要：针对剪力墙结构的设计，探讨了剪力墙的 结构布置、结构计算及技术构造措施中的一些问题。 关键词：剪力墙结构；小墙肢；连梁；边缘构件 中图分类号：TU318文献标识码：A 目前，钢筋混凝土剪力墙结构正广泛地应用于多高层住 宅设计中，笔者依据有关规范并结合设计经验，对几个问题 进行了一些探讨，可供同行们参考。 大底盘结构地上为单栋或多栋高层建筑地下为较 大面积车库 由于城市发展速度较快，机动车辆越来越多，为了满足 大量停车的需求，很多新建建筑物不得不将大面积停车场转 入地下，现代建筑从功能和使用上又要求地下停车场与主楼 部分连成一片，形成大底盘建筑。 大底盘结构中高层建筑部分的嵌固部位 按《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中规 定，高层建筑结构整体计算中，当地下室顶板作为上部结构 嵌固部位时，地下一层与首层侧向刚度比不宜小于2。一般 带有地下室的普通高层建筑比较容易满足刚度比的要求。对 于框架结构，由于本身上部框架的刚度就较小，比较容易满 足刚度比的要求，按嵌固部位设计的地下室顶板在地震过程 中也可以起到相应的嵌固作用；但是对于剪力墙结构的高层 建筑，由于剪力墙本身的刚度很大，地下室部分的墙体由于 使用上的要求往往要设置较大的洞口，使地下室的墙体数量 有所减少，导致上下两层的侧向刚度比不能满足规范的要 求，以致地下室的顶板不能起到上部结构的嵌固作用，这种 情况下结构的嵌固作用应设在基础顶面。 基础底板的构造要求 一般大底盘结构建筑物中高层部分的基础采用筏板基 础，车库部分采用带防水板的柱下独立基础。这两种基础之 间通常设置沉降后浇带。《建筑地基基础设计规范》 (GB50007-2011)中规定：当高层建筑与相连的裙房之间不 设置沉降缝时，宜在裙房一侧设置用于控制沉降差的后浇 带，当沉降实测值和计算值确定的后期沉降差满足设计要求 后，方可进行后浇带混凝土浇筑。当高层建筑基础面积满 足地基承载力和变形要求时，后浇带宜设在与高层建筑相邻 裙房的第一跨内。 结构布置 剪力墙结构中竖向荷载、水平地震作用和风荷载都由钢 筋混凝土剪力墙承受，所以剪力墙的布置应在满足建筑使用 要求的前提下，沿结构的主要轴线，尽可能的规则拉通对称 布置。既要考虑便于梁板等承担竖向荷载的构件的布置，又 要尽量使结构刚度对称，减少偏心，从而减少扭转效应的影 响。同时，应注意以下几个问题： 避免出现一字形短肢剪力墙 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)中规定: “不宜采用一字形短肢剪力墙，不宜在一字形短肢剪力墙上 布置平面外与之相交的单侧楼面梁。” 一旦出现上述情况， 对墙肢轴压比、配筋等都有严格的限制，设计施工都比较困 难。在实际设计中，一字形短肢剪力墙基本上可以通过合并 洞口等方法消除。或合理布置剪力墙，使一字形短肢剪力墙 成为墙体翼缘，其受力状态明显好于一字形短肢剪力墙，仅 需适当加强配筋即可。 谨慎采用短肢剪力墙 近年来兴起的短肢剪力墙，既有利于建筑的灵活布置， 又可进一步减轻结构自重，比较受业主欢迎。但由于其抗震 性能较差，地震区应用经验不多，为安全起见，《高层建筑 混凝土结构技术规程》(JGJ3-2010)对短肢剪力墙作了较严 格的规定。几年的设计经验表明，短肢剪力墙并不具有经济 性。因此，笔者个人认为，除非在建筑功能有特殊要求的情 况下，尽量不要使用短肢剪力墙。设计中，可适当加长墙肢 尺寸，满足普通剪力墙高厚比大于8的要求，不仅构件受力 更为合理，而且具有良好的经济效果。 单片剪力墙刚度不宜过大 剪力墙结构应具有足够的延性，细高的剪力墙(高宽比 大于2)容易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。此外，单片剪力墙刚度过大，承担的水平力 份额较大，不仅设计困难，而且一旦破坏就会出现严重的后 果。同时，墙段长度较小时，墙体的配筋能够充分的发挥作 用，因此，墙段的长度不宜大于8m。设计中，可通过开设结 构洞口将长墙分成长度较小的若干段，洞口连梁宜采用弱连 梁(跨高比宜大于6)。 剪力墙结构整体刚度不宜过大 剪力墙结构刚度很大，一般来说周期较短，相应地震力 较大，如果剪力墙结构刚度过大，不仅材料消耗多，不经济， 而且，地震力过大会使部分墙肢和连梁超筋或截面不符合抗 剪要求，造成截面设计困难。一般宜控制使剪力墙结构的刚 度能满足位移限值要求即可。设计中，可通过减薄墙厚、降 低混凝土强度、加大洞口、减小连梁高度、窗下墙改用填充 墙等措施来调整其刚度。 墙体分布钢筋配筋率，目前在《高层建筑混凝土结 构技术规程》(JGJ3-2010)及《混凝土结构设计规范》 (GB50010-2010)强制规定在一、二、三级抗震等级的剪力墙 中，竖向及 水平钢筋的最小配筋率不应小于0. 25%,部分框支