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浅谈高层住宅剪力墙结构的设计方法

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浅谈高层住宅剪力墙结构的设计方法
【摘要】本文论述了剪力墙结构体系的特点,通过实例叙述了剪力墙结构的一般设计方法和设计中一些常见问题的处理。

关键词：高层住宅；剪力墙结构；结构布置
【abstract 】this paper discusses the shear wall structure characteristics of the system, through the example described the shear wall structure design method and the general design of the processing of the common questions.
Keywords: high-rise residential; The shear wall structure; Structure layout
1 剪力墙结构体系的特点和适用范围
随着城市化的进程,房地产市场的蓬勃发展,城市用地变得紧张,高层住宅的数量越来越多。

由于市场的需求，现代住宅建筑要求平面和房间布置灵活，室内不出现柱而影响家具的布置。

剪力墙结构体系能较好满足以上各种要求：承重剪力墙可作为房间隔墙，房间内无梁、柱外露。

同时，高层住宅由于要抵抗水平力（风和地震作用），须设置足够的抗侧力构件，而剪力墙结构的抗侧刚度、强度都比较高，有一定的延性，结构传力直接均匀，整体性好，抗倒塌能力强，在非抗震区建筑物高度可达到150m左右，7度区可达到120m左右（相当与40层住宅的高度）。

目前，绝大多数高层住宅均采用剪力墙结构。

2 剪力墙结构体系的结构布置的主要原则
结构布置是结构设计最初的内容，也是最重要的内容之一。

合理的结构布置应该是能满足建筑功能需求，同时又能满足结构的安全性并能获得良好的经济性的布置。

对剪力墙结构体系而言，其结构布置主要是剪力墙的布置，剪力墙的布置包括剪力墙的数量和剪力墙的位置。

一般而言，剪力墙的数量与建筑的层数有直接关系，剪力墙的位置除应与建筑平面相结合外，还应布置均匀。

以下提出剪力墙结构布置的一些原则：
（1）.剪力墙的数量应适中，满足竖向荷载和抗侧力需要即可。

剪力墙数量多，结构的刚度将加大，地震力同时加大，材料耗费增多，不经济。

实际设计时可控制剪力墙结构的刚度能满足位移限值要求即可。

（2）.剪力墙间距应均匀，不宜布置成局部剪力墙过密造成浪费和局部剪力墙间距过大造成楼盖传力不直接。

剪力墙宜沿两个主轴方向布置，沿两个主轴方向的侧向刚度不宜相差过大。

同时，剪力墙的应尽量布置得比较规则，拉通、对直。

（3）.剪力墙布置应尽量使抗侧力结构的刚度中心与水平荷载的合理作用线接近或重合，以避免房屋在水平力作用下产生过大的扭转。

（4）.剪力墙的刚度沿房屋高度不宜有突变。

为了使剪力墙的刚度沿房屋高度不发生突变，剪力墙应上下层位置对其，而且宜贯通房屋全高。

（5）尽量避免短肢剪力墙（截面厚度不大于300mm，各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙）的出现。

由于短肢剪力墙受力性能不好，规范对剪力墙的周要比有较严的规定；同时，规范对短肢剪力墙的配筋率要求也比一般剪力墙要高得多，所以采用短肢剪力墙经济性较差。

（6）尽量避免过多一字形剪力墙的出现，不宜采用一字形短肢剪力墙。

一字形剪力墙由于稳定性要求往往需要加厚或者加长剪力墙。

同时，新规范对一、二级剪力墙底部加强部位的一字形剪力墙规定不小于220mm。

（7）.建筑角度位置应尽量避免造成转角窗，当不能避免时，应适当加强转角窗两边剪力墙的构造要求。

3 实例
现简单介绍若干设计实例
图1所示为一栋11层的小高层住宅标准层结构平面，该建筑按7度抗震设防，基本风压为0.5kPa。

由于地下车库使用需要，在地下室顶板位置局部剪力墙需要转换。

由于业主不希望柱突出分隔墙影响建筑使用，而异形柱结构存在底部抽柱时，抗震设计不应超过10层，故采用了一般剪力墙结构体系。

除电梯井壁外，其余剪力墙均布置成L形或T形，且基本能对其拉直，除个别位置由于建筑平面要求部分剪力墙为短肢墙外，其余剪力墙均按高厚比稍大于8控制墙长，获得了较好的经济性。

图2为一栋30层住宅标准层结构布置图，场地类别为Ⅱ类。

由于位于6度区，且风压较小为0.35kPa，剪力墙的数量主要由竖向荷载控制，墙长以满足规范轴压比限值控制。

另外由于当地较难买到更高等级的混凝土，结构底部剪力墙混凝土强度等级最高为C50，按三级抗震，轴压比限值为0.6。

图1
图2
4、剪力墙结构设计中应注意的几个问题
4.1转角窗的设计
现在住宅设计中，有不少住宅的主卧窗户设计成转角窗，在房间内欣赏室外景色视野开阔且采光通风良好，开发商将此作为卖点，也赢得了购房者的认可。

但对结构来说，转角窗的设置会降低结构的抗扭刚度，对抗震不利。

当不可避免要设置转角窗时，转角窗两侧的剪力墙应加强构造要求。

实际设计时可适当提高剪力墙边缘暗柱的配筋率。

4.2关于短肢剪力墙
新规范对短肢剪力墙的墙肢形状、厚度、轴压比、纵向钢筋配筋率、边缘构件等做了具体规定。

规范对短肢剪力墙轴压比限值很严，且纵向钢筋配筋率比一般剪力墙大大提高，从经济性角度不建议过多采用。

4.3剪力墙连梁超限的处理
剪力墙连梁对剪切变形十分敏感，连梁超限是一种常见现象。

连梁超限的部位，通常在结构总高度的1/3左右的楼层，墙肢较长时中部的连梁。

连梁超限时，可按《高规》7.2.26条处理，如减小连梁截面高度或采取其他减小连梁刚度的措施（如设置双连梁）；对抗震设计剪力墙连梁的弯矩进行塑性调幅，降低连梁的剪力设计值。

4.4通过加强构造减少住宅裂缝的出现
虽然裂缝的存在不一定会影响结构使用的安全，但会增加建设单位被投诉的风险。

通过一些构造上的加强能减少住宅出现裂缝，目前我省已发布《广东省住宅工程质量通病防治技术措施二十条》，其中列举了住宅工程的各种质量通病和应对措施。

比如，要求建筑外转角处室内角部板块的板厚不宜小于120mm，且要求其通长底筋及面筋配筋率分别不小于0.3%，使温度变化比较大的建筑角部得到加强，减小出现裂缝的概率。

5、结束语
剪力墙结构体系作为一种常用的结构形式，是结构工程师必须熟练掌握的内容，结构设计时应重视结构布置的合理性，保证结构的整体抗震性能，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部结构的设计，从而做到结构设计安全、经济并满足建筑使用要求。

参考文献
[1]容柏生.高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[J].建筑结构学报，1997（12）
[2]高层建筑混凝土结构技术规程.JGJ3-2010
[3]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].中国建筑工业出版社.2004
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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关于高层建筑剪力墙结构的探讨

关于高层建筑剪力墙结构的探讨

实 际工 程 中剪 力 墙 分 为整 体 墙 和联 肢 墙 ： 整 体墙 如 一般 房 屋 端 的 山墙 、 鱼骨 式 结构 片 墙及 小 开洞 墙 。整 体墙 受 力如 同 竖 向悬 臂 ， 当剪 力墙 墙 肢较 长 时， 在 力 作用 下 法 向应力 呈 线性 分 布 ， 破 坏形 态 似偏 心 受压 柱 ， 配筋 应 尽量 将 竖 向钢 筋 布 置在 墙 肢 两端 ； 为 防 止剪 切 破 坏 ， 提高 延 性 应 将底 部 截 面 的组 合
４ ． ２剪 力墙 长度 和厚 度 的选 择
高 墙肢 的抗 震 性能 。
缘宽度； ③墙肢总高度的１ ／ １ ０ ； ④剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各６ 倍的长度。
３ 、 高层 建筑 剪 力墙 结构 的特 点
３ １竖 向荷 载 大
高 层剪 力 墙结 构 南于 高 度高 ， 且相 对 于砌 体材 料 而 言钢 筋 混凝 土 本 身 的 自重大 而使 其 具有 较 大 的竖 向荷 载 。 因竖 向荷 载 大 ， 剪 力墙 轴 压 比往往 较 大 ， 故在 设计 中需 特别 注 意控 制轴 压 比 ， 减 少剪 力墙 的轴 向变 形 。
墙 位 置 的 具体 布 置 、 截 面形 状 和 尺寸 等 是 否合 理 ， 相 关 的规 范没 有 明 确 的规 定， 通 常 是 由结构 工 程师 根 据经 验来 设计 的 。 因此 ， 在结 构 设 汁过 程 中可 能会 存在 设计 偏 于 保守 等 现象 或设 计 不合 理 等情 况 ， 造 成 一定 的浪 费或 结 构安 全
（ ２ ） 连续 性 。剪 力墙 在 两个 方 向通 过 连梁 连接 应尽 量 保证 其 连续 性 ， 避免 主梁 一 端 与剪力 墙 连接 而另 － 端 与连 梁或 框架 梁 连接 形成 半框架 墙 肢 ， 或者 墙肢 只有 一个 方 向有连 梁拉 结 而 另一个 方 向无 拉 结 ， 减 少 了结构 的整 体性 。 （ ３ ） 周边 强 ， 中 间弱 。 在 高层 建筑 中 ， 建 筑 平 面布 髓时 总是 不 能如结 构 工程 师 所想 那 么规 则 。 不 规则 结 构在 计算 时 特别 是地 震作 用 下主 体结 构 的抗 扭 刚 度、 周 期 比、 位 移 比总 是很难 控 制 。这 时增 加结 构 周边 外 嗣 剪力 墙 ， 减 少 结构
高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析

高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析

高层住宅建筑剪力墙结构的设计与分析在现代城市的建设中，高层住宅建筑如雨后春笋般涌现。

剪力墙结构作为高层住宅建筑中一种常见且重要的结构形式，其设计的合理性和科学性直接关系到建筑物的安全性、稳定性以及使用功能的实现。

本文将对高层住宅建筑剪力墙结构的设计进行详细的探讨与分析。

一、剪力墙结构的基本概念与特点剪力墙结构是由一系列纵向和横向的钢筋混凝土墙体组成，这些墙体不仅承担着竖向荷载，还能有效地抵抗水平荷载，如风荷载和地震作用。

其主要特点包括：具有良好的抗侧刚度，能够有效控制建筑物在水平荷载下的变形；结构整体性强，空间整体性好，能够提供较为规则的建筑平面布局；墙体自身的承载能力较高，能够承受较大的竖向和水平荷载。

二、高层住宅建筑中剪力墙结构的设计要点1、结构布置在设计过程中，剪力墙的布置应遵循均匀、对称、周边化的原则。

均匀布置可以使结构在各个方向上的刚度相近，减少扭转效应；对称布置有助于减小水平荷载作用下的偏心影响；周边化布置则能增强结构的抗扭性能，提高结构的整体稳定性。

同时，要注意避免出现短肢剪力墙，因为短肢剪力墙的抗震性能相对较弱。

对于较长的剪力墙，应设置洞口将其分成若干墙段，以避免墙段过长而导致脆性破坏。

2、墙体厚度剪力墙的厚度应根据建筑物的高度、抗震等级以及墙体所承担的荷载等因素来确定。

一般来说，底层剪力墙的厚度较大，随着楼层的增加逐渐减小。

在满足结构要求的前提下，应尽量减小墙体厚度，以增加建筑的使用面积。

3、混凝土强度等级混凝土的强度等级应根据结构的受力情况、耐久性要求以及施工条件等综合确定。

高强度等级的混凝土可以减小墙体的截面尺寸，但过高的强度等级可能会导致混凝土的脆性增加，不利于结构的抗震性能。

4、配筋设计剪力墙的配筋包括竖向分布钢筋和水平分布钢筋。

竖向分布钢筋主要承受墙体的竖向荷载，水平分布钢筋则主要用于抵抗水平荷载产生的剪力。

配筋量应根据计算结果和规范要求进行确定，同时要注意钢筋的间距和锚固长度等构造要求。

高层剪力墙结构的优化设计探讨

高层剪力墙结构的优化设计探讨

高层剪力墙结构的优化设计探讨1. 剪力墙平面布置的优化：对齐，均匀，分散，对称，周边。

建筑方案的平面布局对结构的经济性有很大的作用，这就要求在方案阶段，建筑设计要多与结构设计人员进行详细沟通。

建筑方案布置避免建筑平面的凹凸不规则，楼板局部不连续，扭转不规则等平面不规则建筑。

建筑平面内部墙体的布置尽量拉通对直，就是上下或左右的墙体最好在一个轴线上。

建筑平面的布局，尽量上下或左右对称，避免大的外挑，避免转角窗。

建筑的楼梯、电梯核心筒体尽量不要在主体平面之外，减少大的偏置。

结合建筑平面，结构剪力墙沿纵横两个方向布置，两个方向剪力墙数量基本一致，使两个方向结构刚度接近。

剪力墙布置一般在建筑平面形状或刚度变化处、楼梯间和电梯间周围，房屋各区段的两端或周边。

剪力墙的布置，拉通对直，避免出现大于8米的长墙，避免短肢墙。

短肢墙的配筋率需要提高，所以为了避免短肢墙，墙体长度要满足8倍墙体厚度以上，例如标准层200mm厚度的剪力墙，一般长度在1.8米以上。

单片剪力墙的长度不宜过大，一般不宜超过8米。

过长墙肢通过增设弱连梁，使墙肢断开，墙肢长度一般取不小于8倍墙厚。

避免一字墙体，尤其外围门窗洞边上剪力墙，尽量做成“L”形（同建筑专业协商确定），并保证墙肢长度尽量不小于3倍墙厚度，这样满足有效翼墙条件。

当实际端部长度太短难以满足3倍墙厚度时候，可以做成端柱，端柱的长宽均不小于2倍墻厚度。

对于剪力墙布置，尽量用“L”代替倒“T”形状布置，节省了转角柱子的配筋。

以计算结果满足高规要求为前提，调整剪力墙使整体刚度均匀（刚心和质心接近），抗扭刚度，侧移刚度合理。

软件的计算结果为导向，位移角满足规范要求即可，满足位移比小于1.2。

周期前两个阵型应该是平动为主，且主阵型方向占80%以上。

其余计算指标满足规范要求。

2.剪力墙竖向布置避免三种竖向不规则：竖向构件抗侧力构件不连续（如带转换层建筑），侧向刚度不规则，楼层承载力突变。

这三种竖向不规则也要求结构与建筑专业、业主协商。

探讨高层建筑剪力墙设计

探讨高层建筑剪力墙设计


结构的底层刚度与上部刚度之间的差距往往太过于悬殊 ， 一旦当地震作用集 中在其底层时 ， 就会导致底层出现极其突出而明显的弹塑性集中变形。因此
剪 力墙 结构 是用 钢 筋 混凝 土墙 板来 代 替框 架 结 构 中的 梁柱 ， 能 承担 各类 对 于 高层 剪 力墙 结 构 而 言 ，底 层 刚度 与 上 部 刚度 之 比必须 要 进 行 严格 的控 这是 最 为关 键 的一 点 。另外 ， 由于不 同地 区 的抗 震 设 防烈 度也 不 尽 相 同 ， 荷载 引 起 的 内力 ， 并 能有 效 控制 结 构 的水 平 力 ， 这 种用 钢 筋 混 凝 土墙 板 来 承 制 ，
能力强， 经过合理设计可做成抗震性能良好的延性剪力墙。无论在非地震区及地震 区都很适用。 本文主要概述 了在剪力墙结构设计 中所 遇 到 的一 些主 要 问题 ， 并 对这 些 问题 进行 了分析 研 究。 关键 词 ： 高 层 建筑 剪 力墙 结构 设 计
一
、
引言
（ ３ ） 剪力墙 连 梁超 限 的调 整原 则 剪力 墙 连梁 的跨 高 比不 宜小 于 ２ ． ５ ，跨 高 比小 于 ２ ． ５ 的连 梁很 容 易 出现 剪 力 和弯 矩 超过 规 范 限值 ，且 纵 筋最 大 配 筋 率
大幅降低， 不利工程设计。 《 高规》 规定跨高 比不小于计探讨
１ ． 高层 剪 力墙 结 构的 抗震 优化 设 计 根 据 相关 机构 对 我 国历史 上 的地 震记 录 进行 分 析研 究 后 表 明 ， 之所 以高 层 剪力 墙 结构 会在 地 震 中 出现严 重 的破坏 ， 究其 根 本原 因就 在 于高 层剪 力 墙
在一些高层住宅建筑中， 由于使用功能和美观要求 ， 设计师有时将建筑 的底层设计成大空间的架空层 、 大堂或者会所等。为了满足这种建筑使用功 能 的要 求 ， 通 常在 底 部采 用框 支 剪力 墙结 构 ， 上 部 采用 剪力 墙 结构 。 剪 力墙结