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来源：职称驿站所属分类：建筑设计论文 发布时间：2012-10-13浏览：27次
摘要：本文主要就高层剪力墙住宅楼结构的优化设计，分别从结构的布置，过渡层，长墙肢和连梁等方面进行了论述，希望能对高层剪力墙住宅的建设起到一定的作用。
关键词：高层；剪力墙；住宅结构；优化设计；连梁；长墙肢
剪力墙结构刚度大，整体性好，用钢量较省，可以将承重墙与分隔墙合二为一，相对来说比较经济。另外，室内较框架结构简洁，外形美观，便于室内布置，还具有优越的抗震性能，因而，在高层住宅、旅馆中得到了广泛的应用。对其设计进一步的优化，更大限度的发挥它的作用方便人们居住是摆在我们建筑人员面前的一个重大课题。
一、高层住宅剪力墙的结构优化设计
（一）合理的结构布置
高层住宅剪力墙结构设计的主要步骤是确定合理的结构布置。剪力墙住宅的结构布置，要把握两个要点：
一方面，考察平面布置，避免严重的平面不规则
普通高层住宅，由于建筑功能布局的需求，常在平面中心位置设置楼电梯间，形成一梯多户的发射状布局，平而布置呈细腰形，不利于水平力的传递。高规以及部分省市的地方规范中，对细腰形平面尺寸提出了量化的控制目标，以作为平面布置的依据之一。合理的平面体型，是一个建筑能够成功实现的先决条件。
另一方面，注意剪力墙布置宜均匀、对称
剪力墙布置过程中，宜尽量顾及结构的对称性，均匀布置。尽量减少剪力墙的数量，且各墙肢布置时应考虑如何减少边缘构件，并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：
a、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，在结构中部宜减少剪力墙的布置量，以便于提高主体结构的抗扭刚度，控制结构的周期比与位移比；
b、多均匀长墙(长度≤8m)，少短墙
在保证竖向及水平承重情况下，要精心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，减小墙数量，使结构整体抗侧刚度增加，边缘构件数量减少，且由于墙问间距拉大，增加了建筑平面布置灵活性；
c、多L形、T形、十字形墙肢
少复杂形式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；
d、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要求；
e、各墙肢轴压比宜接近
在人工导算竖向荷载情况下，各剪力墙墙肢的轴压比宜基本接近并尽量靠近相应结构抗震等级轴压比限值，如此可避免通过连梁或框架来调整各墙肢的轴向变形差，使梁配筋增大。甚至配筋困难，且可减少剪力墙的布置量及结构自重，让每一道剪力墙直接发挥其竖向承载的作用。
（二）过渡层的优化设计
对于存在过渡层或者转换层的剪力墙结构，其过渡层或者转换层的剪力墙墙体在地震中需要提供的抗倾覆力矩和抗剪切力最大，且其受力也最不利。
除此之外，由于在垂直均匀荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体处于拉剪或者压剪的应力状态，而一旦有横向荷载作用时，过渡层或者转换层的
剪力墙墙体的横向承载力及其抗裂性能都将相应地降低。根据试验表明。在垂直和反复横向荷载的作用下，过渡层或者转换层的剪力墙墙体的横向承载力大约会降低两到三成。而如果按验算一般墙体横向承载力的方法，当其托梁的高跨比或者垂直荷载较小时，就将会过高地估计过渡层或者转换层剪力墙的抗震承载力，从而降低结构抗震的安全可靠性。因此要在过渡层或者转换层形成一个以圈梁及构造柱构成的类框架体系，从而增强过渡层或者转换层传递地震剪切力的能力，并大大增加其展延性以及耗能能力。
二、连梁的优化设计
剪力墙的连梁是一件耗能构件，因此它的剪切破坏将对抗震不利，并会使结构的延性大大降低，所以他也显得十分重要。高层住宅剪力墙结构中，因为房间尺度不大，墙肢之间常常出现跨高比较小的连梁，在计算过程中，容易产生连梁抗剪超限的情况，通常有以下几种解决方案：
（一）加高截面
在梁宽一定的情况下，通过加高连梁截面的方法，可以提高连梁自身的抗剪能力。
（二）加宽截面
加宽截面和加高截面一样，也可以有效提高抗剪承载能力，却对连梁刚度的贡献较小，仅为线性关系，使得抗剪力的提高值大于分担剪力的增加值。因此加宽梁截面对于解决连梁抗剪超限是一个行之有效的方法。
（三）调整设计内力
在上述方法均不奏效的情况下，可以通过人为的内力调整，控制剪力分配比重，解决连梁抗剪问题。最简单的调控方法是在计算参数取他时，调整连梁刚度折减系数。
三、长墙肢的处理
高层住宅剪力墙的结构还必须具备足够的展延性，特别是对于里高细形状的剪力墙(即高宽比超过二)而言，就具有较好的展延性和弯曲破坏的属性，从而能够很好地避免发生脆性剪切破坏。然而在墙肢长度比较长的情况中，为了满足其每个墙段的高宽比都超过二，就可以采取开洞的方式来将长墙分割成为独立的、小而均匀的墙段。此外，当其墙段的长度较小时，因受弯而导致产生裂缝的宽度也比较小，这样就可以充分地发挥出剪力墙墙体配筋的作用。另外对于剪力墙结构当中存在的不多的长度超过八米的剪力墙长墙肢而言，在理论计算当中其楼层的剪力绝大部分都是由这些剪力墙的长墙肢来承担。因此在发生地震尤其是超烈度的强震时，这些长墙肢就是最容易遭到破坏的。而短墙肢则会因没有足够多的配筋，从而使整个墙面的结构遭到全面的破坏。为了避免这种不利的现象发生，因此对于大于八米的长墙肢，可以通过以下两种方法来处理：
首先，采取开施工洞，也就是在施工的过程当中于墙上留洞，而混凝土结构完成时再砌筑填充墙体．从而将长墙肢分隔成为短墙肢。
再者，采取开计算洞，也就是在进行结构设计SATWE计算的过程中假设有洞，而在绘制施工图时却不留洞，从而通过这种特殊的计算方式来加强其它的短墙肢的配筋。对于这种方法而言一般适合用作地下室外墙等不允许开施工洞的长墙肢。
总之，高层建筑剪力墙结构设计，是一个复杂的系统工程，在进行高层建筑剪力墙结构设计时，高度重视影响结构技术经济的因素，考虑综合效益，以达到降低工程造价和材料消耗量的目的，取得更加科学、合理、经济的设计结果。
参考文献：
[1]邓晓峰．浅谈小高层住宅中短肢剪力墙结构的设计与应用[J]．科学之友：下旬，2009，(9)：5O一51．
[2]丁双，刘志海．高层剪力墙结构的设计研究[J]．中华建设科技，2011，(2)：12．
《关于高层剪力墙住宅结构的优化设计浅谈与分析》
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文章名称： 关于高层剪力墙住宅结构的优化设计浅谈与分析
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