剪力墙结构文献综述

毕业设计文献综述

题目：高层剪力墙结构住宅体系结构设计子题：大连市甘井子区恒大御景湾1号楼建筑结构设计

学院海洋与土木工程学院

专业土木工程

班级2012-1

姓名马浩涵

学号**********

导师上官子昌

2016年1月11 日

文献综述

一.剪力墙结构体系概述

结构体系是指结构抵抗外部作用构件的组成方式。利用建筑物墙体作为承受竖向荷载、抵抗水平荷载的结构，称为剪力墙结构体系。剪力墙是钢筋混凝土高层建筑中重要的基本构件，与竖向承力的框架柱相比，具有竖向高度大，平面长而厚度相对小等特点，属于混凝土构件中的“薄壁”构件。剪力墙在承载力和平面内刚度方面都具有突出的优点，但同时由于长度较长而厚度较薄，需要考虑其剪切变形并避免平面外受力等不利状况。当然，剪力墙结构的缺点和局限性也是很明显的：主要是剪力墙间距不能太大，平面布置不灵活，不能满足公共建筑的使用要求。此外，结构自重往往也较大。

二．高层建筑剪力墙结构体系的应用与发展

在较高的高层建筑中，现浇钢筋混凝土剪力墙结构的整体性好，刚度大，在水平荷载作用下侧向变形小，侧向变形是弯曲型，承载力要求也容易满足。墙体同时也作为围护及房间分隔构件。竖向荷载由楼盖直接传到墙上，因此剪力墙的间距取决于楼板的跨度。一般情况下，剪力墙间距为3～8m，适用于要求较小开间的建筑。当采用大模板、滑升模板或隧道模板等先进施工方法时，施工速度很快，可节省砌筑隔断等工程量。因此，剪力墙结构在住宅及旅馆建筑中可以得到广泛的应用。

以下两种结构是剪力墙结构体系的发展，可使其应用范围扩大。

1.底部大空间剪力墙结构

在剪力墙结构中，将底层或下部几层部分剪力墙取消，形成部分框支剪力墙以扩大使用空间。框支剪力墙的下部为框支柱，与上部墙体刚度相差悬殊，在地震作用下将产生很大的侧向变形。关于奥利弗医疗中心主楼的震害分析说明了完全又框支剪力墙构成的建筑在地震作用下造成的严重危害。因此，在地震区不允许采用完全的框支剪力墙结构体系。在底层大空间剪力墙结构中，一般应把落地剪力墙布置在两端或中部，并使纵向、横向墙围成筒体，在底层还要采取加大墙厚、提高混凝土强度等级等措施加大底层墙的刚度，使整个结构上下刚度差别减小。上部则应采用开间较小的剪力墙布置方案。因为框支剪力墙承受的剪力大部分要通过楼板传到落地剪力墙上，落地剪力墙之间的距离要加以限制，墙的距离与楼板宽度之比不超过3，抗震设计时不超过2～2.5,同时还要加强底层大空间与上部剪力墙之间的过渡层楼板的整体性和刚性，这层楼板应采用厚度较大的现浇钢筋混凝土板。在我国，这种底层大空间剪力墙结构已经被广泛应用。底部多层大空间的剪力墙结构也正在实践和研究中逐步发展。

2.跳层剪力墙结构

跳层剪力墙结构中，剪力墙与柱隔层交替布置。当把多片这样的单元组合成结构时，相邻两片的剪力墙布置层互相错开，即形成跳层结构。跳层剪力墙结构的优点是采用跨度不大的楼板，可以获得空间较大的房间，又可避免由柱形成的软弱层。如果从单片结构看，它的侧向变形将集中在柱层，这对柱的受力十分不利。但当相邻两片抗侧力结构的剪力墙交替布置时，

便可减小柱的侧向变形，使整个结构出现基本是弯曲型的变形曲线。跳层剪力墙结构在国内尚无建筑实例，国内在这方面的研究也较少。它的结构设计方法、抗震设计及构造等问题都需进行进一步的研究和实践，以便取得经验。

三．剪力墙结构的研究方法

1．计算方法的发展

20世纪50年代—70年代后期，由于计算机条件所限，高层建筑结构设计基本采用人工手算。随着剪力墙上洞口增设的多少和大小的不同，其变形和受力也呈现显著的变化，根据理论分析与实验研究的结果，对不同类别的剪力墙分别发展了适宜的手算方法。到20世纪80年代，计算机在我国得到了很大发展，微型计算机应用进入到科研及工程设计领域，结构矩阵分析与程序设计在土木工程领域也得到了广泛应用。其中，以杆件为单元的矩阵位移法在工程设计中的应用最为广泛，经历了协同工作分析法、空间结构分析法等多种形式。期间还发展应用了以解析、半解析方法为基础的常微分方程求解器方法以及到最后的多单元组合的有限元方法。使结构分析包括剪力墙结构在内的复杂受力构件的受力状态都能得到很好的求解，并形成结构分析通用程序，使工程设计人员从繁冗的手算工作中解脱出来，将经历更好地放在方案优化和概念设计上。

2.几种分析方法的介绍

剪力墙结构随着墙肢弯矩分布特点的改变和开洞大小的不同，结构内力与位移的计算方法与计算简图的选取也不同。目前，在实际设计中已广泛采用计算机点算方法，但对于简单结构采用手算计算是对机算方法的补充，对训练和建立基本概念也是十分必要的。除了整体墙和小开口整体墙基本上可以采用材料力学的计算公式外，其他情况大体上还有以下一些算法。（1）连梁连续化的分析方法

此法将每一个楼层的连梁假想为分布在整个楼层高度上的一系列连续连杆，借助于连杆的位移协调条件建立关于剪力墙基本未知量的微分方程，解微分方程便可求得所需内力。

（2）壁式框架分析法

将剪力墙简化为一个等效多层框架。由于墙肢及连系梁都较宽，在墙梁相交处形成一个刚性区域，在这区域内，墙梁的刚度为无限大。因此，这个等效框架的杆件便成为带刚域的杆件。（3）有限元及有线条带法

将剪力墙结构作为平面问题（或空间问题），采用网格划分为矩形或三角形单元，取节点位移作为未知量，建立各节点的平衡方程，用电子计算机求解。

（4）矩阵位移法

这是框架结构计算机计算的通用方法，也可以用来计算壁式框架。用矩阵位移法求解，不仅可以解一个平面框架，而且可以将整个结构作为空间问题求解。由于所作假定较少，应用范围较广，精确度也较高，已成为用计算机计算时的通用方法。

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