某超高层剪力墙住宅结构抗震设计要点分析
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摘 要：随着我国经济的快速发展，城市化进程的不断加快，城市高层建筑数量在逐年递增。人们对建筑工程的施工质量要求也越来越高。剪力墙结构作为一种比较先进、科学的施工工艺，目前被广泛应用到高层建筑中。该技术不仅能够有效促进建筑工程的顺利开展，提高工程的整体施工质量，而且对建筑工程资源及施工材料起到很好的优化配置，经济效率高。不过同时也不能忽视高层建筑剪力墙结构设计中存在的某些问题。本文结合某一城市高层建筑项目，针对该工程中就高层剪力墙结构设计中存在的一些常见问题提出相关的解决措施，希望对以后类似工程有借鉴作用。
关键词：剪力墙;结构设计;抗震设计
随着城市人口数量的剧增，土地问题愈发紧张，而高层建筑能够很好解决这一问题，再加上人们生活质量水平的提高，对住宅，尤其是高层住宅平面与空间要求越来越高，传统的普通框架结构已经远远不能满足人们对住宅空间要求，由此产生了“短肢剪力墙结构”和“异性柱框架结构”型式，这两种结构型式不仅具有剪力墙的优势，同时也吸收了框架结构的优点，能够很好满足现代人们对高层住宅的需求。
1 工程概括
本工程为某一城市国际商贸城市中心区，是该城市今年的重点开发项目，本次建筑结构设计内容为其中的两栋均为50层的超高层住宅建筑。在本次建筑工程中，其结构形式为钢筋混凝土剪力墙结构;建筑结构的类别为丙类;设计使用年限为50年;抗震设防烈度为7度。
2 剪力墙布置
剪力墙布置的前提必须要符合国家颁布的有关规定要求，本次工程主要是针对剪力墙布置中的有关于短肢剪力墙和梁、墙布置。
（1）竖向刚度均匀。在高层建筑中，建筑结构的抗侧刚度起到很重要的作用，其直接受到剪力墙布置的影响。譬如剪力墙沿高度的不连续都会让结构沿高度刚度发生突变，这就要求剪力墙自上到下进行连续布置。在允许的范围内，沿高度来改变墙厚和混凝土等级，也可以通过减少部分墙肢的方式来让结构抗侧刚度沿高度逐渐减小。
（2）双向布置剪力墙及抗侧刚度。在高层建筑中，要求其具备良好的空间工作性能，因此工作人员需要双向布置剪力墙结构，而在设计抗震结构时，是不允许出现单向布置剪力墙，应该尽量让两个方向的抗侧刚度一致。另外为了最大程度的利用到剪力墙良好的抗侧刚度以及承载力，从而来减轻结构的重量及扩大剪力墙结构的可利用空间，工作人员在布置剪力墙结构时，不宜过密，要让它有个合适的侧向刚度。
（3）墙肢高宽比。为了发挥最好的抗震效果，在设计抗震结构的剪力墙结构时，要求其具有很好的延性，这就要求剪力墙结构的高宽不得小于3。如果遇到墙长度比较长的情况下，为了让每个墙段高度比都能够不小于3的要求，工作人员可以通过采取开设洞口的方式，把长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段。
（4）剪力墙洞口的布置。剪力墙的力学性能很大程度上直接受到剪力墙洞口布置的影响，所以需严格按照规定要求进行布置。①要按照规则、顺序来布置剪力墙洞口，让墙肢、连梁分布有序，这样能够很好保证抗震效果，防止出现墙肢刚度大程度不一致情况;②在布置剪力墙洞口时，有时会碰到错洞剪力墙和叠合错洞墙这两种不规则开洞的薄弱剪力墙，尤其是叠合错洞墙，会大大降低结构的抗震能力。这时常规计算已不适用，只能采用有限元方法来计算其实际内力，然后在洞口周邊采取加强措施或者采用其它轻质材料来填充，以便让叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或者框架结构;③无论是规则还是不规则的洞口剪力墙，其内力和位移计算都必须符合相关的规范要求。
（5）剪力墙和加强部位。①在抗震结构中，出现塑性铰的部位是最适合用来作为加强部位，不宜选用剪力墙顶层或者楼电梯等其它部位;②出现塑性铰的剪力墙，必须要求其具有很好的延性，工作人员需要在允许的范围之内采取加强构造措施，以便更好的加强其抗剪切破坏能力;③为了更好的发挥抗震效果，在设计过程中需要适当扩大剪力墙的加强部分。
3 短肢剪力墙抗震设计要求
截面厚度不超过30cm，以及墙肢截面高度和厚度之比在4与8之间的剪力墙（普通剪力墙比则〉8）统称为短肢剪力墙;若截面高度和厚度比低于4时，这时就需按照框架柱计算。
3.1 应用范围
①在高层建筑结构中，不能一味的都采用短肢剪力墙结构。在抗震设计时如果短肢剪力墙比较多时，就需要布置筒体或者一般剪力墙来形成一起对抗水平力的剪力墙结构;②相比规范中的剪力墙结构规定值，短肢剪力墙的剪力墙结构的最大适用高度要稍微低点，7度抗震设计不得超过100米，而8度则不得超过60米;③B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑不同于其它级别的建筑，无论有无设置筒体，都不适宜采用太多的短肢剪力墙的剪力墙结构;④不包括剪力墙结构中的个别小墙肢。
3.2 加强措施
为了提高短肢剪力墙的抗震效果，在进行抗震设计中需要采取以下几点措施。
①针对短肢剪力墙截面厚度的不一致性，不同地方厚度底部加强部分也是不同的，截面最小厚度的底部，其加强部分不得低于20cm，其它地方则不得低于18cm;针对那些无抗震设计要求的建筑，需要适当降低建筑的最大适用高度以及对墙肢厚度进行适当限制;②短肢剪力墙截面不同位置的的纵向钢筋，其配筋率是不同的。例如底部加强部分，若采用一二级钢筋，其配筋率不得低于1.2%，三四级钢筋的配筋率则不得低于10%;其它部分要求会相对低点，若一二级钢筋，其配筋率不得低于1.0%，三四级钢筋的配筋率则不得低于0.8%;③为了防止出现短肢剪力墙过早剪坏，工作人员需对剪力墙底部加强部分与其它部分分别进行适当调整，一、二等级应分别乘以增大系数1.4和1.2;④抗震设计时需要考虑到剪力墙的延性，抗震等级不同，各层短肢剪力在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比也是不同的，抗震等级为一、二、三时，其轴压比分别不得超过0.5、0.6、0.7;至于无翼缘或者端柱的一字形短肢剪力墙，它们的延性相对更弱，所以工作人员要把其轴压比限值降低0.1;⑤为了从构造上让短肢剪力墙的延性得到更好的提高，工作人员在抗震设计中，遇到短肢剪力墙比较多情况时，可以把抗震等级提高一级来采用;⑥剪力墙的数量过多会影响到建筑空间的使用，因此需要适当的进行限制。工作人员在进行抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不得低于结构总底部地震倾覆力矩的一半。
4 结语
随着建筑空间要求越来越高，对结构形式提出相对应要求，短肢剪力墙结构型式在高层建筑中逐渐得到广泛应用。为了能充分发挥短肢剪力墙性能，对其不同布置原则进行研究。结合工程案例，总结出一些实践经验如下：（1）对短肢剪力墙布置采取应当保证竖向刚度均匀;（2）为了发挥最好的抗震效果，考虑剪力墙结构具有较好延性，剪力墙结构的高宽不得小于3。（3）剪力墙出现塑性铰部位不宜选用剪力墙顶层或者楼电梯等部位。同时为了提高短肢剪力墙的抗震效果，建议对底部加强部位的剪力墙配筋适宜加大，宜不采用无翼缘或者端柱的一字形短肢剪力墙，以提高短肢剪力墙延性。
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