高层建筑混凝土结构-墙体稳定验算

规范中关于剪力墙墙体稳定性的应用与探讨作者：曾伟健来源：《城市建设理论研究》2014年第09期摘要：剪力墙作为主要的抗侧力构件，在高层建筑结构中的应用十分普遍。

在实际工程中，常常需要按《高规》附录D验算剪力墙墙肢的稳定性。

文章以规范提出的方法，对剪力墙的稳定性计算方法及应用进行探讨。

关键词：高层建筑；抗侧力构件；剪力墙；稳定性中图分类号: TU973+.16 文献标识码：A剪力墙具有较大的刚度，在结构中往往承受水平力的大部分，成为一种有效的抗侧力结构。

在地震设防地区，设置剪力墙可以改善结构的抗震性能。

在实际工程中，对于设置剪力墙的高层建筑，剪力墙不仅作为水平力抗侧构件，同时也是竖向受力构件。

在对剪力墙设计的过程中，往往会遇到错层或越层剪力墙，又或者塔楼周边剪力墙存在楼梯间等PKPM不能按实际层高设计的情况，通常都需要手动对剪力墙的稳定性进行验算。

《高规》附录D提供了具体的公式对剪力墙的稳定性进行验算：D.0.1剪力墙墙肢应满足下式的稳定要求：（D.0.1）式中：q——作用于墙顶组合的等效竖向均布荷载设计值；Ec——剪力墙混凝土的弹性模量；t ——剪力墙墙肢截面厚度；l0——剪力墙墙肢计算长度，应按本附录第D.0.2条确定。

D.0.2剪力墙墙肢计算长度应按下式采用：l0=βh（D.0.2）式中：β——墙肢计算长度系数，应按本附录第D.0.3条确定；h——墙肢所在楼层的层高。

由公式D.0.1可知，影响剪力墙墙体稳定性的因素包括：1）.剪力墙墙顶荷载；剪力墙平面外稳定性与该层墙体顶部所受的轴向压力的大小密切相关。

竖向荷载越大，墙肢越容易失稳。

2）.混凝土弹性模量；即与剪力墙混凝土强度等级的选取有关。

混凝土强度等级越高，混凝土的弹性模量越大。

3）.剪力墙截面的厚度；为保证剪力墙平面外的刚度和稳定性，《高规》7.2.1条强调剪力墙的截面厚度应满足剪力墙截面的最小厚度规定。

墙体截面越大，剪力墙平面外稳定性越好。

1.PKPM计算关于结构稳定性的验算与控制2011-9-1920:10 阅读(458)转自土木工程网，A 控制意义：对结构稳定性的控制,避免建筑在地震时发生倾覆.当高层、超高层建筑高宽比较大，水平风、地震作用较大，地基刚度较弱时，结构整体倾覆验算很重要，它直接关系到结构安全度的控制。

B 规范条文规范：高规5.4.2条，高层建筑结构如果不满足第5.4.1条（即结构刚重比）的规定时，应考虑重力二阶效应对水平力（地震、风）作用下结构内力和位移的不利影响。

规范：高规5.4.4条，规定了高层建筑结构的稳定所应满足的条件.高规5.4.1条，当高层建筑结构的稳定应符合一定条件时，可以不考虑重力二阶效应的不利影响。

高规第12.1.6条，高宽比大于4的高层建筑，基础底面不宜出现零应力区；高宽比不大于4的高层建筑，基础底面与地基之间零应力区面积不应超过基础底面面积的15%。

计算时，质量偏心较大的裙楼与主楼可分开考虑。

C 计算方法及程序实现重力二阶效应即P-Δ效应包含两部分，（1）由构件挠曲引起的附加重力效应；（2）由水平荷载产生侧移，重力荷载由于侧移引起的附加效应。

一般只考虑第（2）种，第（1）种对结构影响很小。

当结构侧移越来越大时，重力产生的福角效应（P-Δ效应）将越来越大，从而降低构件性能直至最终失稳。

在考虑P-Δ效应的同时，还应考虑其它相应荷载，并考虑组合分项系数，然后进行承载力设计。

对于多层结构P-Δ效应影响很小。

对于大多数高层结构，P-Δ效应影响将在5%～10%之间。

对于超高层结构，P-Δ效应影响将在10%以上。

所以在分析超高层结构时，应该考虑P-Δ效应影响。

(P-Δ效应对高层建筑结构的影响规律:中间大两端小)框架为剪切型变形，按每层的刚重比验算结构的整体稳定剪力墙为弯曲型变形，按整体的刚重比验算结构的整体稳定整体抗倾覆的控制??基础底部零应力区控制D 注意事项>>结构的整体稳定的调整当结构整体稳定验算符合高规5.4.4条，或通过考虑P-Δ效应提高了结构的承载力后，对于不满足整体稳定的结构，必须调整结构布置，提高结构的整体刚度（只有高宽比很大的结构才有可能发生）。

高层建筑 混凝土结构技术规程
主要内容
一、修订背景/过程 二、章节安排 三、主要修订内容简介 四、各章主要修订内容介绍
一、修订背景/过程
➢《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》 JGJ3-91实施10年：层数越来越多，高度已突 破400m；平面和立面日益复杂；建筑功能/结 构体系/结构材料/多样化
二、章节安排（1/2）
➢共十三章和五个附录
➢1总则 、2术语和符号、 3荷载和地震作用、 4 结构设计的基本规定、5 结构计算分析、 6框架结构设计、 7剪力墙结构设计、 8框架 -剪力墙结构设计、9筒体结构设计、10复杂 高层建筑结构设计、11混合结构设计、12基 础设计、13高层建筑结构施工
➢附录：风荷载体型系数、底部剪力法、框架 节点抗震验算、墙体稳定验算、转换层等效 侧向刚度
1.2 结构设计概念 ▪ 国内外标准 ▪ 目标：安全、经济 ▪ 基本要求：
❖ 结构简单性 ❖ 结构的规则、均匀性（平面和竖向） ❖ 必要的承载力、刚度、延性； ❖ 整体性：构造设计；楼盖；基础
四.2、主要修订内容(术语和符号16条)
1、术语：（11条，有待补充）
2、符号：（5条）
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r bua
M
t c
14、调整了钢筋混凝土构件受力钢筋锚固 和连接的有关规定；
15、增加了剪力墙轴压比限制条件及约束 边缘构件的规定；调整了构造边缘构件的 有关要求；删去了部分有关剪力墙结构手 算方法的规定；增加了具有较多短肢剪力 墙的将力墙结构的有关要求；
三、主要修订内容简介（5/5）
16、修改了框架-剪力墙结构中框架柱地震 剪力的调整方法；增加了板柱-剪力墙结 构的有关规定
➢工程实践/理论和试验研究/震害经验/国外标准 ➢1997.7~2002.6；7次全体会；正式8稿；征求

1.高层建筑有哪些常用结构体系？试述每种结构体系的优缺点。

1) 框架结构优点：平面布置灵活，可提供较大的室内空间。

缺点：抗侧移刚度较小，主要用在层数不多、水平荷载较小的情况。

2) 剪力墙结构优点：抗侧移刚度较大，可承受较大的水平荷载。

用于层数较多，水平荷载较大的情况。

缺点：墙体多，难于布置面积较大的房间，主要用于住宅、公寓、旅馆等对室内面积要求不大的建筑物。

3) 框架－剪力墙结构优点：综合了框架和剪力墙结构的优点，既具有较大的抗水平力能力，又可提供较大的室内空间和较灵活的平面布置。

4) 筒体结构优点：具有更大的抗侧移刚度。

缺点：框筒体系在水平荷载下外框筒的剪力滞后效应较大，结构的潜能和空间效应发挥较差。

2.高层建筑的结构平面布置原则？结构平面形状宜简单、规则，质量、刚度和承载力分布宜均匀。

不应采用严重不规则的平面布置。

否则会产生过大的偏心，导致扭转过大。

3.分别叙述何时需设防震缝、伸缩缝和沉降缝？缝宽如何确定？伸缩缝：高层建筑结构未采取可靠的构造或施工措施来防止建筑物在温度变化过程中产生的温度应力时，需设伸缩缝。

沉降缝：在高层建筑中，当建筑物相邻部位层数或荷载相差悬殊或地基土层压缩性变化过大，从而造成较大差异沉降时，宜设沉降缝将结构划分为独立单元。

防震缝：当建筑物平面形状复杂而又无法调整其平面形状和结构布置使之成为较规则的结构时，宜设防震缝将其划分为较简单的几个结构单元。

伸缩缝宽度由线膨胀系数经计算求得。

沉降缝宽度由沉降转角计算后，建筑顶部不接触求得。

防震缝的最小宽度是根据地震中缝两侧的房屋不发生碰撞的条件确定的。

框架，当H≤15m时，δ=100mm设防烈度为6 7 8 9度H每增加5m 4m 3m 2m防震缝宽度增加20mm框架--剪力墙，缝宽为框架的70%，剪力墙，缝宽为框架的50%，缝宽均应≥100mm两侧房屋高度不同时，按较低的房屋高度确定；当两侧结构体系不同时，按不利的不利体系确定。

需抗震设防的建筑，其伸缩缝、沉降缝宽度应按防震缝宽度确定。