剪力墙结构设计要点

　　摘要：结合高规，总结了高层建筑结构设计中，剪力墙设计应该注意的细节
　　关键词：剪力墙，高层设计
　　从2005年12月份，我参与了深圳宝安绿海名居的结构设计，绿海名居位于宝安西乡，是个面积超过十万平方米商住小区，最高23层。主要为剪力墙结构或框支剪力墙结构。以下是我对剪力墙结构设计做的一些总结：
　　◆A级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
　　全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为150、140、120、100、60m
　　部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为130、120、100、80m，9度抗震时不宜采用
　　A级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
　　6度、7度、8度抗震时，将本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用
　　9度抗震时，应专门研究
　　（说明：房屋高度指室外地面至主要屋面高度，不包括局部突出屋面的电梯机房、水箱、构架等高度）
　　◆B级高度乙类、丙类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
　　全部落地剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为180、170、150、130m
　　部分框支剪力墙——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为150、140、120、100m
　　B级高度甲类高层建筑的剪力墙结构最大适用高度：
　　6度、7度抗震时，按本地区设防烈度提高一级后，按乙类、丙类建筑采用
　　8度抗震时，应专门研究
　　◆结构的最大高宽比：
　　A级高度——非抗震、6度、7度、8度、9度抗震时，分别为6、6、6、5、4
　　B级高度——非抗震、6度、7度、8度抗震时，分别为8、7、7、6
　　◆质量与刚度分布明显不对称、不均匀的结构，应计算双向水平地震作用下的扭转影响；
　　其他情况，应计算单向水平地震作用的扭转影响
　　◆考虑非承重墙的刚度影响，结构自振周期折减系数取值0.9～1.0
　　◆平面规则检查，需满足：
　　扭转：A级高度不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍
　　B级高度、混合结构高层、复杂高层不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.4倍
　　楼板：有效楼板宽≥该层楼板典型宽度的50％
　　开洞面积≤该层楼面面积的30％
　　无较大的楼层错层
　　凹凸：平面凹进的一侧尺寸≤相应投影方向总尺寸的30％
　　◆竖向规则检查，需满足：
　　侧向刚度：
　　除顶层外，局部收进的水平向尺寸≤相邻下一层的25％
　　楼层承载力：
　　A级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（宜）≥相邻上一层的80％
　　薄弱层抗侧力结构的受剪承载力（应）≥相邻上一层的65％
　　B级高度——抗侧力结构的层间受剪承载力（应）≥相邻上一层的75％
　　（说明：楼层层间抗侧力结构受剪承载力指在所考虑的水平地震作用方向，该层全部柱及剪力墙的受剪承载力之和）
　　竖向连续：
　　竖向抗侧力构件（柱、抗震墙、抗震支撑）的内力不得由水平转换构件（梁等）向下传递
　　◆水平位移验算：
　　多遇地震作用下的最大层间位移角（高规表4.6.3）
　　罕遇地震作用下的薄弱层层间弹塑性位移角≤1/120
　　◆舒适度要求：
　　高度超过150m的高层建筑，按10年一遇的风荷载取值计算的顺风向与横风向结构顶点的最大加速度限值为：住宅、公寓0.15m/s2，办公、旅馆0.25m/s2
　　◆伸缩缝
　　1.最大间距：现浇45m，装配65m
　　2.可适当放宽最大间距的条件：
　　①顶层、底层、山墙和纵墙端开间等温度变化影响较大的部位提高配筋率
　　②顶层加强保温隔热措施，外墙设置外保温层
　　③每隔30～40m留出后浇带，带宽800～1000mm，钢筋采用搭接接头，后浇带砼两个月之后浇灌
　　④顶部楼层改用刚度较小的结构形式，或顶部设局部温度缝，将结构划分为长度较短的区段
　　⑤采用收缩较小的水泥，减少水泥用量，砼中加入适宜的外加剂
　　⑥提高每层楼板的构造配筋率，或采用部分预应力混凝土
　　◆防震缝
　　1.最小宽度：按框架结构的50％取用，但不宜小于70mm.
　　框架结构防震缝最小宽度规定为：高度≤15m的部分，70mm；超过15m的部分，6度、7度、8度、9度相应每增加高度5m、4m、3m、2m，缝宽加宽20mm
　　2.缝两侧结构体系不同时，按不利情况确定
　　缝两侧房屋高度不同时，按较低房屋高度确定
　　3.缝沿房屋全高设置，地下室和基础可不设，但在与上部防震缝对应处应加强构造和连接
　　4.相邻结构基础存在较大沉降差时，宜加宽防震缝
　　墙体布置
　　◆宜双向布置，尤其是抗震时应避免单向布置
　　◆门窗洞口宜上下对齐，成列布置。底部加强部位不宜采用错洞墙，且所有部位不宜采用叠合错洞墙
　　◆墙肢长度不宜超过8m，且墙段总高与墙肢高度之比应大于2.当墙肢较长时宜开设洞口，各墙段间设置弱连梁
　　◆应避免楼面梁垂直支承在无翼墙的剪力墙的端部（《审查要点》3.6.3/6）
　　◆当墙肢与其平面外方向的楼面梁连接时，应至少采取以下一种措施：
　　◆一般剪力墙的底部加强部位高度的取值：
　　（说明：当有地下室时，墙肢总高度应从地上一层（首层）算起，但底部加强部位应额外加上地下室的高度）
　　截面设计
　　◆构件截面长边与短边之比大于4时，宜按墙的要求进行设计（《砼规》10.5.1）
　　◆矩形截面独立墙肢的长度与厚度之比不宜小于5
　　当其比值小于5时——其在重力荷载代表值作用下的轴压比限值，当一、二级抗震时，应较正常墙肢的相应值减0.1，三级时不宜大于0.6
　　当其比值不大于3时——宜按框架柱进行设计，但纵向钢筋的最小配筋率不变，且箍筋宜沿全高加密
　　◆双肢剪力墙的抗震设计中，墙肢不宜出现小偏拉，当任一墙肢出现大偏拉时，两墙肢均应将弯矩设计值和剪力设计值乘以1.25的增大系数
　　（说明：剪力墙墙肢不同受力状态的延性优劣——小偏拉<大偏拉<小偏压<大偏压）
　　◆剪力墙截面设计的内容：平面内的斜截面受剪、偏压或偏拉、平面外轴心受压
　　◆在集中荷载作用下，墙内宜设置暗柱，并注明暗柱纵筋的连接方式，无暗柱时应进行局部受压承载力验算
　　◆一级抗震时，墙体的水平施工缝处宜进行抗滑移验算
　　截面厚度
　　◆一、二级抗震时，底部加强部位≥(内容参见高规)
　　其他部位≥
　　（《砼规》11.7.9/1）补充：当墙端无端柱或翼墙时，≥层高的1/12
　　◆三、四级抗震时，底部加强部位≥
　　其他部位≥
　　◆非抗震时，≥
　　◆当不能满足上述要求时，应进行墙体的稳定计算（高规附录D）
　　◆剪力墙井筒中，分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可适当减小，但不宜小于160mm.
　　◆截面尺寸还应符合受剪要求
　　◆剪力墙的厚度不宜小于楼层高度的1/25（《砼规》10.5.2）
　　轴压比限值
　　◆ 一般剪力墙底部加强部位——二级抗震0.6、一级（7、8度）抗震0.5、一级（9度）抗震0.4
　　◆ 
　　参考文献
　　1、《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2002
　　2、《建筑抗震设计规范》GB50011-20103
　　3、《多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例》李国胜

《剪力墙结构设计要点》

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