简谈剪力墙结构抗震设计

简谈剪力墙结构的抗震设计

[摘要]：针对7度地震区，乙类建筑，框剪结构在整体上如何合理地布置剪力墙，并有效地控制扭转效应和位移角、位移比，以及剪力墙结构的受力原理的设计体会。

[关键词]：剪力墙结构、位移比、位移角、扭转效应、底部加强区

一、工程概况

玲珑湾二期位于嘉定工业区，为16栋高层（结构17层）和一层地下室。设计地震第一组，ⅳ类场地，场地特征周期为0.90s。由于建筑物总高度约49.400米，所以风荷载按100年一遇风压取值为0.55kn/㎡，雪压取值为0.20kn/㎡。

本建筑结构形式为剪力墙结构，剪力墙抗震等级：三级。剪力墙一般200厚，地下室外墙300厚，地下室内墙250厚。地下室~2层为底部加强区。正负零为嵌固端，一层以上为了避免建筑长度过长，设了伸缩缝。

2.2、剪力墙的布置原则

1）剪力墙的平面布置原则是均匀、分散、对称、周边布置。均匀、分散原则是要求每片的剪力墙刚度不要太大，连续尺寸不要太长，使剪力墙的数量多一些，分散一些，每一片墙肢的弯曲刚度适中，不会因为个别墙肢的局部破坏而影响整体的抗侧力性能。刚度愈大的墙肢承担的吸收的荷载也愈大，同样的也要考虑墙肢开洞，来减轻个别墙肢的刚度集中问题。周边原则是为了使建筑物的刚度

中心和平面形心尽量吻合，保证建筑物抗扭能力。在周边布置的剪力墙，其抵抗扭转的内力臂较大，在剪力墙数量比较合适的情况下，不须增加剪力墙数量来满足使用要求。本项目中有条件的地方剪力墙长度尽量不小于1.7米，避免出现短肢剪力墙。

2）剪力墙的布置在应力易集中处（平面形状出现变化的地方）：端部转角处、凸凹角处等等。楼梯间、电梯间以及管道井等处由于开洞引起对楼板刚度的连续性形成严重破坏的，我们有必要在这些地方采取加强措施，增设剪力墙来补足薄弱。

2.3、位移、扭转效应的控制

初算结果：

1）第一周期扭转系数过大。

2）云线处位移比过大。

3）南面x向刚度过小。

4）刚心与质心的偏心距偏大，刚心偏后。

设计对应采取了以下措施：

1）增加结构外围刚度，加大了处剪力墙长度。

2）由于建筑立面限制，x向无法增加剪力墙，只能在处加大梁截面至200x800。

3）南面x向增加剪力墙，增加x向剪力墙，、、加大梁截面。

4）电梯井、剪力墙开洞，以减少建筑北面的整体刚度。

调整后标准层模型

经过多次调整，1）3）4）的问题都得到了解决，只有2）的节

点位移比始终偏大。于是改变思路，不再一味设法增加该节点x向刚度，而试图减弱建筑后方x向刚度，从而增大建筑整体位移，同样能达到减小最大位移比的目的。因此去掉了的剪力墙，效果非常理想。

2.4、计算结果

墙柱混凝土强度等级为c30，;梁板混凝土强度等级均为c30。主筋采用ⅲ级钢筋。整体计算结果详见表1

表1

三、结论体会

通过本次设计有以下体会：

剪力墙结构刚度大，整体性好，有条件情况下采用长墙情况下，用钢量较省。本项目为住宅，分隔墙较多，能与承重墙合二为一，不存在框架结构中框柱突出墙面的情况。但是同样存在缺点：由于砼墙体较多，使建筑物重量增加，从而引起较大地震反应，造成浪费。此外，剪力墙结构中各墙肢轴压比往往较低，使各墙肢的承载力得不到冲分发挥。

可以利用建筑平面中部抗侧刚度很大的楼梯间、电梯间作为一个抵抗水平力的抗剪核心筒，这个核心筒由多片剪力墙组成，用以抵抗大部分由风荷载和地震作用引起的水平力。同样在整体刚度不够或扭转过大的情况下，把剪力墙布置成核心筒比随意增加剪力墙的长度的效果好很多。

连梁超筋的问题。可能是由下列原因引起：连梁跨高比较小；与该连梁连接的剪力墙墙肢较长；上下洞口没有对齐。解决1）问题可采取窗台改为砖砌，连梁中间设一道贯穿缝或加大洞口宽度和高度的方法。解决2）个问题的方法是将较长墙肢中间开一结构洞，使之形成联肢墙。解决3）个问题的方法是使洞口对齐或计算时先化简为对齐，之后在设计过程中加强洞口抗震构造措施。若采取以上措施连梁扔超筋或者以上措施不便采用时，还可采取以下两种补救措施：将连梁刚度折减，刚度折减系数不得小于0.55，即在水平力作用下，允许连梁首先开裂，进入弹塑性状态；当某层连梁弯矩超过其最大受弯承载力时，可以降低这层连梁的弯矩设计值，并将相邻上下层的连梁弯矩设计值予以适当提高，以补偿减少的弯矩，满足平衡条件，但降低和提高均不得超过调整前弯矩设计值的20%，必要时也可以通过相邻墙肢的配筋，以满足极限平衡条件。

参考文献

[1] 混凝土结构设计规范（gb 50010-2002）

[2] 高层建筑混凝土结构技术规程（jgj3-2002,j186-2002），中国建筑工业出版社，2002

[3] 建筑抗震设计规范（gb 50011-2001），中国建筑工业出版社，2008

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。