现浇钢筋混凝土剪力墙结构设计实例

现浇钢筋混凝土剪力墙结构设计实例探析【摘要】现浇钢筋混凝土结构目前已经广泛应用于高层建筑，对其进行优化设计具有现实意义。文章对结合实例，对现浇钢筋混凝土剪力墙结构的结构与抗震设计进行详细分析，并重点对钢骨混凝土节点的设计进行分析。

【关键词】钢筋混凝土；结构设计；抗震分析

引言

现浇钢筋混凝土组合结构是把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立结构形式。现浇钢筋混凝土组合结构是钢材和混凝土两种材料的组合，它充分发挥两种材料的优点，而克服了彼此的缺点，得到广泛的应用。文中工程位于上海浦业路东侧，地上由七栋十八层住宅及二栋二层配套公建组成，有一地下一层车库把5、6、7号房地下室联为一体。项目设计使用年限为50年，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，地震设计基本地震加速度值为0.1g，场地类型为iv类（上海地区），场地特征周期0.9s。建筑物安全等级二级，地基基础安全等级为一级。建筑物抗震设防类别为丙类。18层住宅为现浇钢筋混凝土剪力墙结构体系，剪力墙抗震等级为三级，2层配套公建框架抗震等级为三级。

1 项目结构分析

1）地下室楼盖采用现浇钢筋混凝土井字梁结构，楼板厚度：人防顶板200mm，地下一层顶板180mm，其他120mm。地上1层顶板采用钢筋混凝土主次梁结构体系，楼板厚度140mm，设备层到顶层楼

盖采用现浇钢筋混凝土梁板结构体系，室内除分户墙处设置次梁外，基本不设次梁，楼板厚度在电梯井和有次梁的处为120mm；其他区域均为200mm。

2）主要材料

楼板钢筋采用热轧钢筋基本采用hrb400钢，d≤10时采用hpb 235钢，主结构梁、柱、墙钢钢筋采用hrb400钢。附属结构钢筋采用hrb 335钢。钢筋混凝土柱及剪力墙混凝土等级：c45—c60。钢筋混凝土梁及楼板混凝土等级为c35。

2 计算模型

结构计算混凝土等级如表1所示。

3 结构的抗震设计

进行模型分析时，采用了刚性板假定。地震信息：地震烈度为8.00度；场地类别为3类；设计地震分组为一组；特征周期为0.40s；框架的抗震等级为1级；剪力墙的抗震等级为1级；活荷质量折减系数取0.50；周期折减系数取0.90；结构的阻尼比为4.50%。计算时考虑了恒载、活载、风载、x向地震作用、y向地震作用和竖向地震作用等工况，水平地震作用考虑了祸联振动的影响及双向地震作用的扭转效应。采用钢结构设计软件pkpm对塔1和塔2分别进行设计（图1）。

4 结果分析

在结构设计中，一般关注结构的前3个周期。下面我们选择塔1和塔2的前3个周期进行分析，结构的自振周期分别如表2，表3

所示。计算结果说明：

1）扭转为主的第1周期与平动为主的第1周期之比均小于0.9，满足规范要求。

2）结构计算时取了30个振型，x方向振型参与质量达到了96.5%，y方向振型参与质量达到了96.15%，均大于90%，满足规范的要求[1-4]。

5 层间位移

地震作用下最大位移如表4和表5所示。

从表4、表5可以看出，在单双向地震作用下，层移满足要求。

6 弹性时程分析

该结构采用了taft天然波（特征周期为0.45s）和elcentro天然波（特征周期为0.40～0.50s）及一条人工波（特征周期为0.40s）进行时程分析，其中：taft天然波记录时长均为40s，elcentro天然波记录时长均为11.98s，人工波记录时长均为30s；楼层底部与规范规定的地震反应谱（特征周期为0.40s）比较结果如表6，表7所示。

从表6，表7可以看出，每条时程曲线计算所得的结构底部剪力均大于振型分解反应谱法求得的底部剪力的65%；三条时程曲线计算所得的结构底部剪力平均值均大于振型分解反应谱法求得的底

部剪力的80%，满足规范要求。楼层底部弯矩如表8，表9所示。

从表8，表9可以看出：三条时程曲线计算所得的结构底部弯矩平均值均小于振型分解反应谱法求得的底部弯矩，可以按振型分解

反应谱法计算的地振内力进行结构设计。

7 与etabs软件进行的结构计算比较

塔的结构周期、最大层间位移角、结构计算总质量比较结果如表10—表13所示。

从以上各表可以看出，etabs结果与pkpm结果比较吻合。

8 典型节点分析

在本工程中，有一类相对比较特殊的节点，钢骨柱与混凝土梁的连接。对于混凝土梁与钢骨柱的连接，通常有以下3种方法：1）把混凝土梁中的钢筋进行穿筋处理，这样会削弱钢骨柱的截面。虽然经过孔洞的补强，理论上可以减小截面削弱的影响，但是实际效果需经过试验验证。

2）采用钢筋连接器进行处理，混凝土梁的所受的力通过连接器传递给柱子，经过实际的工程验证，该方法的传递效果较好。然而钢筋连接器对于施工的要求精度比较高，施工成本、连接器的成本相对比较大。这样无疑会增加造价。

3）本工程在柱子的翼缘（混凝土梁高范围内）上下各焊接了一个横的钢板，在竖向方向又焊接了一个竖钢板。然后钢筋混凝土梁的钢筋通过焊接在这上下两个钢板上进行力的传递。这种技术已经在某些工程中进行了应用，效果较好。与第二种方案相比，此种方案无论从成本还是施工精度上，都大大的节省了人力和物力。

9 结语

在现浇钢筋混凝土组合结构领域内，无论是理论研究或是工程

实践中，都已得到广泛应用。特别是在高层建筑和大跨桥梁方面的应用，发展十分迅速，要注意在实际工程中，综合考虑多方面的因素，对于一些比较复杂的节点形式，一定要本着满足结构受力的要求进行处理。

参考文献：

[1]gb 50011—2010 建筑抗震设计规范[s].

[2]gb 50007—2003 钢结构设计规范[s].

[3]gb 50009—2001 建筑结构荷载规范（2006版）[s].

[4]gb 50010—2010 混凝土结构设计规范[s].