高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析

高层剪力墙结构墙体的优化方案设计分析

【摘 要】 高层建筑中应很好地把握剪力墙布置的度，使整个结构从抗震的角度可使地震力尽量减小，满足受力要求，保证结构的安全；从经济的角度尽可能地降低造价，以达到最经济，这样才能真正体现优化设计的意义。

【关键词】 剪力墙结构；优化方案；对比分析

以江西省某小区的一栋高层剪力墙为例， 取地震作用为目标函数，结构的抗侧刚度为设计变量，选择适当的约束条件， 通过逐步改变墙体厚度和数量来得到一个最优的结构抗侧刚度，使整个结构处于最佳受力状态，并且达到最经济的目的。

1 模型的建立

本方案模型为10层剪力墙住宅结构，无地下室，建筑高度为32m 。

1.1 优化前的方案模型

第一种布置方案：根据所提供的建筑资料和高层剪力墙结构布置的基本原则，初步布置剪力墙，墙厚250m，如图 1所示。在第一种方案的基础上，将剪力墙的厚度改为200m，剪力墙数量和长度不变，得到第二方案，平面同图1。

图1 方案一的结构标准层剪力墙布置

1.2 优化后的方案模型

在第二方案的基础上，不改变剪力墙的厚度，而在剪力墙的数量布置上稍作改变，将个别剪力墙删去，部分分户剪力墙缩短，减

少中心筒附近的较多的剪力墙，调整 x、y 方向的抗侧刚度，得到第三方案，如图2所示。

图2 方案三的结构标准层剪力墙布置

2 优化前后三种模型计算结果对比分析

采用中国建筑科学研究院编制的satwe软件分别对三种模型进行计算，通过对结构动力特征、内力特征、变形特征等指标来分析剪力墙布置的改变对结构优化设计的影响。

2.1 动力特征中的结构振动周期

三种结构方案对应前16个振型计算的自振周期如表3所示。

gb50011—2010《建筑抗震设计规范》规定：多遇地震作用下剪力墙结构第一自振周期一般约在总层数的 0.06～0.08 倍之间。经过演算得知，三个方案的第一自振周期均符合要求。由表3可以看出：在方案一、二中，通过剪力墙的改变，在剪力墙数量不变的前提下，适当减小墙体厚度，结构的抗侧刚度和地震力便会减小，结构自振周期增大；在方案二、三中，当墙厚不变时，地震剪力随剪力墙数量的减少、开洞率的增大而降低，结构变形也相应增大。故随着墙厚的减小、开洞率的增大，结构刚度在降低。

ｄ团圈Ｊ圜ｉ　建筑结构　

某部分框支剪力墙高层住宅结构设计分析　

吉晓辉刘大虎李墨　

中机十院国际工程有限公司　

１、工程概况　摘要：本文以河南省南阳市玫瑰园（二期）１６号楼为研究对象，就其结构设计时遇到的若干问题进行了阐述，谨供大家作参考之用。　

关键词：高层商住楼设计标准抗震分析抗震构造措施　

该工程位于南阳市卧龙路以南，中达路以北，三里河以西；为一类高层商　

住楼；地下室建筑为一层，地上３２层，地下一层层高为５．４Ｏ米，１－３层层高为　

５．１Ｏ米（商业），４层以上层高为２．９０米（住宅），５０３８３．９３　，结构总高度９９．４０ｍ，　

结构形式为部分框支剪力墙结构。　

２、结构设计与分析简化　

２１建筑分类等级　

本丁程主体结构设计使用年限为５０年；依据《建筑结构可靠度设计统一　

标准》确定本工程结构安全等级为二级，结构重要性系数１．０；依据《建筑地基　

基础设计规范》确定本工程地基基础设计等级为甲级；依据《建筑工程抗震设　

防分类标准》确定本工程结构抗震设防类别为丙类。　

２．２基础设计（经多方案分析比较）　

依据地质报告，本工程地基土层分布情况如下：１）第１层素填土，黄褐色，　

湿，松散状．属高压缩性。２）第２层粉土，黄褐或褐黄色，湿，呈中密状，属中压　

缩性，不具湿陷性，承载力特征值为ｆａｋ＝１２ＯＫＰａ。压缩模量５．１１ＭＰａ，属中等压　

缩性土。３）第３层细砂，褐黄或黄色，湿或饱水，多呈松散状，局部为稍密状，承　

载力特征值为ｆａｋ＝１１０ＫＰａ。压缩模量５．２２ＭＰａ，属中等压缩性土。４）第４层粗　

砂，褐黄或黄色，湿一饱水，松散一稍密状，承载力特征值为ｆａｋ＝１６０ＫＰａ。压缩模　

量１１．２７ＭＰａ，属中等压缩性土。５）第５层淤泥质粉质粘土，褐黄或黄色，湿一饱　

水，松散一稍密状，承载力特征值为￣ｋ＝１２０ＫＰａ。压缩模量５．０１ＭＰａ，属中等压　

缩性土。６）第６层粉质粘土，褐黄色或灰黄色，湿，呈可塑一硬塑状，承载力特征　

高层建筑钢筋混凝土剪力墙结构设计分析

摘要：高层建筑剪力墙结构设计有助于保证高层建筑的抗震性，同时有效的优化结构有助于降低施工成本，但不同建筑物中剪力墙仍存在一定的问题，需要对相关因素进行全面分析，不断优化设计方案。本文对高层建筑剪力墙结构优化措施进行分析。

关键词：高层建筑；钢筋混凝土；剪力墙；结构设计

目前剪力墙结构已经得到了高层建筑工程的广泛应用，该结构刚度性能与侧翼性能较好，能够提高建筑的抗震效果，满足高层建筑对刚度、侧移水平及稳定性的要求。但是在剪力墙结构设计方面，因为受到多种因素影响，设计仍不完善，因此需要采取有效的措施对剪力墙结构进行优化设计，为高层建筑的安全性和稳定性提供保障。

1高层建筑剪力墙结构概述

剪力墙是一种具有一定刚度和整体性的结构，不但用钢量较少，同时建成后不存在露柱露梁情况。同框架结构进行比较，剪力墙结构的美观效果更好，适用性更广。因此在建筑中使用剪力墙结构为室内装修提供便利，有效提高室内使用面积。同时剪力墙具有较大的抗侧刚度，抗震效果较好。但是因为剪力墙需要使用较多的混凝土墙体，直接导致高层建筑物自重提升，可能会引发地震反应，因此需要做好防范措施，加大对剪力墙高层建筑上部结构与基础施工的投入力度，强化其稳定性。同时剪力墙结构各墙肢轴压比较低，难以发挥其承载性能。构造配筋施工形式导致结构延展性不佳，都会对剪力墙质量造成不利影响。因此需要在确保其本来抗侧性能的前提下，对结构进行优化，降低成本，提高高层建筑质量。

1.1剪力墙概述 现如今剪力墙已经得到了高层建筑的广泛应用，属于墙体结构的一种，其构成材料为钢筋混凝土，在横向与纵向承重板的交错作用下产生承重性能。因为其结构能够有效保障高层建筑的稳定性与抗侧性，提高其刚度性能与抗震性能，并且剪力墙能够将承重柱隐藏于内部，节约空间的同时满足居民生活需要。

1.2剪力墙分类

对目前情况进行分析，根据剪力墙性质可以将其分为下述几种类型：(1)实体墙。实体墙的承受载荷性能较好，同时具备良好的抗弯性能，通常情况下墙体不开洞或者存在少量小尺寸洞口。(2)整体小开口剪力墙。多数情况下，如果墙上开口面积大于全部剪力墙15%，通过受力分析能够发现，本来在洞口为直线分布的正应力移动到洞口两侧，虽然不会引发异常问题，但是可能因为外力因素导致反向弯曲情况。(3)壁式框架。洞口尺寸较大，连梁线刚度同墙肢线刚度较为贴近的墙体便是壁式框架。

高层住宅剪力墙结构设计

摘要：文章主要对高层建筑住宅剪力墙结构设计进行了相关阐述，对剪力墙结构计算的一些问题进行了详细分析，结合自身工作经验提出相关问题及看法。

关键词：剪力墙概念 结构计算 构造措施

0、前言

改革开放以来，随着我国国民经济的迅猛发展，建筑业已经成为我国的支柱产业。近年来，在国家城乡一体化统筹发展思路指引下，城市化进程加快，房地产开发如火如荼，其中高层住宅小区占了很大的比例。而现目前的钢筋混凝土高层结构住宅以剪力墙结构居多，因此，对于从事高层结构设计的工程师来说，必须能够吸收当代高层建筑结构设计的一些成功经验，并把结构的经济性、合理性与结构抗震的安全性等诸多因素加以统筹考虑，才能很好的与建筑师配合并设计出经济合理的高层建筑结构体系。

1、有关剪力墙结构的一些基本概念

（1）在现行国家和行业标准及规定的相关内容中，剪力墙结构是由钢筋混凝土剪力墙组成抗侧力体系、以弯曲变形为主的结构，剪力墙在其自身平面内的刚度较大，在水平荷载作用下侧向位移较小，结构抗震和抗风性能较好，比较容易满足承载力的要求，再加上房间内无梁、无柱，这种结构形式深受用户和建筑师的欢迎，因而在许多高层和部分多层住宅建筑中得到了广泛应用。

（2）剪力墙按受力性能分类为三类。 1）剪切型剪力墙。在水平力作用下，以剪切变形为主，其剪切变形占总变形（弯曲变形和剪切变形之和）的10% 以上，为一种非延性的剪力墙。它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外，还承受竖向压力，在轴力、弯矩、剪力的复合状态下工作，其受水平力作用似一底部嵌固于基础的悬臂深梁。

2）弯曲型剪力墙。在水平力作用下，剪切变形为总变形的10%或小于10% ，以弯曲变形为主。其受力性能类似于受弯梁。

3）延性弯曲型剪力墙。其延性系数≥3的弯曲型剪力墙为延性弯曲型剪力墙，位于地震区的高层剪力墙结构，应设计此类剪力墙。

剪力墙几何特征像板，与柱的区别主要是其长度与厚度的比值，当比值小于或等于4时可按柱设计，当墙肢长与肢宽比值略大于4时可视为异形柱，按双向受压构件设计。