高层及多层民用建筑设计中剪力墙的结构设计研究.doc

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1、高层及多层民用建筑设计中剪力墙的结构设计研究摘要：剪力墙结构是高层及多层民宅建筑中最为常用的结构体系，强化对剪力墙结构体系在高层及多层民用住宅建筑项目中的设计研究可以显著提升建筑物整体结构的稳定性、安全性与抗灾害性能。本文将针对剪力墙结构体系基本概念做细致阐述，然后概括总结剪力墙结构体系设计的基本原则，最后全面分析剪力墙结构设计工作在高层及多层民宅建筑设计中的要点。关键词：高层及多层民宅建筑设计； 剪力墙结构设计；前言剪力墙结构是由钢筋及混凝土材料现场浇筑而成的、具备较强承载能力及平面内刚度的结构，是一种能够高效抵抗水平地震及风作用和竖向荷载作用的结构形式。剪力墙结构在高层及多层建筑结构设计中

2、的应用除了应注意充分发挥出剪力墙结构体系的应用优势之外，还应在设计之前明确剪力墙结构在荷载作用下的剪切变形情况及平面外薄弱设计缺陷，以确保结构设计人员在开展剪力墙结构设计的过程中准确把握剪力墙结构的设计原理、了解剪力墙结构的破坏机理，以充分的发挥出剪力墙结构在高层及多层建筑设计中的设计优势、提升剪力墙结构体系于高层及多层建筑的设计性能。1 高层及多层民宅建筑剪力墙结构设计基本原则分析（1）开展高层及多层民宅建筑剪力墙结构设计的过程中应注重对剪力墙墙体截面尺寸（高度、厚度）的选择，可严格依据抗规条文内容、结合建筑平面布置规则确定剪力墙结构的高宽比、剪力墙墙肢长度等重要参数；（2）充分考虑到剪力墙

3、结构自身性能与墙肢外框架柱或双向受压构件之间的联系，避免框架柱或双向受压构件受力状态影响剪力墙墙肢的受力状态；（3）剪力墙结构的受力情况较为复杂，其受建筑高度及建筑层间高度影响较大，需要结构设计人员采取必要措施满足剪力墙平面内外刚度、墙肢变形能力及延伸性能；（4）与剪力墙结构平面外搭接的钢筋混凝土构件必须采取可靠的措施以确保剪力墙结构的稳定性与安全性。2 剪力墙结构在高层及多层民宅建筑设计中的设计要点分析2.1 剪力墙结构平面布置的设计要点分析高层及多层民宅建筑剪力墙结构能够承受竖向荷载及水平荷载，为提升剪力墙结构体系的抗荷载、抗变形能力，可在剪力墙结构布置时采用沿建筑平面主要轴线布置的方式，

4、具体布置设计要点总结如下：（1）在建筑专业提供建筑平面布置图之后结构人员先对建筑平布布置图做概念设计，从整体把握剪力墙结构布置的方向及类型，如布置矩形（如电梯间位置处）、T形（如分户墙位置处）、L形（如墙体转角处）剪力墙墙肢，确保建筑平面三个方向上均有剪力墙结构以提升剪力墙结构受力均匀、抗扭能力强；（2）如果在特殊位置处布置了三角形或Y形剪力墙结构，也应沿着建筑平面三个方向布置剪力墙；（3）如果建筑平面墙体呈现正多边形或圆弧形墙体布置情况，应沿着正多边形或圆弧形的径向或环向方向布置剪力墙，以确保在X轴方向和Y轴方向上剪力墙墙体的抗侧力刚度均匀；（4）据抗规具体条文表明剪力墙布置长度不宜过长，可

5、选择在剪力墙墙体上布置连梁或框架梁的方式控制剪力墙的长度，这也在一定程度上有效控制了不同方向上剪力墙墙肢刚度过大的情况。2.2 剪力墙结构竖向布置的设计要点分析高层及多层民宅建筑剪力墙结构竖向布置设计应遵循上下对齐的基本设计原则，若剪力墙上下不对齐则整体计算时会发生层间刚度超限，剪力墙承载能力不足的情况。连梁的设计方式主要是剪力墙墙体开洞，建筑物上下层间的开洞位置宜上下对齐，以确保在同一位置处剪力墙及连梁的受力性能不发生明显的变化。剪力墙结构竖向布置还应确保在竖向荷载及水平作用下剪力墙墙肢的传力路径明确、剪力墙整体经济性满足设计要求。常用措施是剪力墙混凝土强度等级随楼层数的增高而降低，但不宜低

6、于C30.2.3 剪力墙结构计算优化要点分析结构设计人员应在高层及多层民宅建筑剪力墙设计的过程中注重刚度等重要性参数的优化设计，除了调整剪力墙平面及竖向布置方案，还应重视剪力墙结构体系整体计算参数的优化。目前，在我国剪力墙结构体系整体计算中常用的结构建模及计算软件为PKPM和盈建科。结构建模及计算软件前期处理中的参数设置是非常重要的，忽略重要性参数的优化选取将得到不一样的计算结果，稍不注意将致使整个建筑结构体系的安全性、稳定性及经济性受到较大损失。（1）结构设计人员应重视剪力墙结构体系层间位移比的控制，该参数不仅是我国规范强制性规定，也是影响剪力墙结构整体性的重要性参数。剪力墙结构体系层间位移

7、比数值与剪力墙结构的弯曲变形、扭转变形、上下层剪力墙刚度、剪重比等众多参数相关，结构设计人员应在调整剪力墙结构层间位移比时全盘考虑所有因素，不得顾此失彼，不得仅提升剪力墙刚度来解决层间位移比超限问题；（2）剪力墙结构的剪重比与剪力墙结构的抗震性能密切相关，从多年结构设计工作经验分析可知，剪重比数值的大小与建筑物剪力墙结构整体刚度关系密切，可通过增大建筑物剪力墙侧向刚度的方式降低结构整体基本周期，在增大水平地震作用的情况下增大结构整体剪重比，促使其接近规范限制；（3）解决连梁抗剪或抗扭超限问题，如果连梁的高度比介于2.55之间，可采用剪力墙开洞设计方案；如果连梁的高度比超过5可采用框架梁的设计方

8、案。当通过调整混凝土等级、高度比等方式都不能合理解决连梁超限问题时，可采用布置交叉斜筋的方式，但应将剪力墙的厚度控制在300mm以上；（4）调整剪力系数，适当降低建筑物剪力墙结构体系的重量，在提升剪力墙结构抗震性能的同时还能降低工程投资成本。2.4 剪力墙边缘构件设计要点分析（1）剪力墙边缘构件设计应综合考虑梁构件对边缘构件的约束作用。一旦剪力墙边缘构件所承担的剪力或弯矩数值过大将会导致建筑物结构整体的层间位移不受控制、边缘构件计算不通过的情况；（2）经过内力调整后的钢筋混凝土构件的刚度分配宜合理，结构设计人员应确保所有钢筋混凝土结构构件断截面的内力计算是准确无误的；（3）增大边缘构件截面长度

9、（加大边缘构件翼柱或翼墙的尺寸）可有效抑制结构体系层间位移角超限问题，但相应的工程造价成本也会上升；（4）边缘构件选用HRB400钢筋可降低工程造价，具体应依据建筑工程项目抗震参数确定；（4）边缘构件的箍筋宜选用封闭箍的形式，少使用拉筋具有多种优势；（5）当边缘构件的Lc长度大于阴影区长度时边缘构件的阴影区域外部不要做成约束边缘构件，否则边缘构件内纵筋及箍筋的配筋均会增大。2.5 剪力墙结构梁板构件设计要点分析（1）剪力墙结构中的梁板构件厚度会影响整个项目的用钢量，可依据规范要求和计算结果（挠度、裂缝、设备穿管要求等）控制梁板构件厚度；（2）梁构件传力路径应清晰简单；（3）除特殊情况下，连梁的

10、宽度宜与剪力墙厚度相同；（4）小跨度板或板厚较厚时可不设置梁，如果板上砌有填充墙，可在板上附加加强筋。3 结语剪力墙结构的设计是高层及多层民宅建筑设计中至关重要的设计环节，也是切实提升建筑物整体稳定性及抗灾性能的关键性工作。强化对剪力墙结构设计要点的分析有助于完善结构设计工作、提升结构设计质量。参考文献1阎晓斌。高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计解析J.中国住宅设施，2019（11）：56-57.2李奇。高层及多层民宅建筑设计中剪力墙的结构设计建议J.中国标准化，2019（22）：61-62.3吴涛。高层建筑的剪力墙体系结构设计应用探讨J.建材与装饰，2019（30）：91-92.4武丽君。基于高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析J.居业，2019（9）：72-73.5傅银新。建筑工程结构设计中的剪力墙设计分析J.居舍，2019（25）：78.6