剪力墙结构设计论文范文

剪力墙结构设计论文篇1

论文摘要：剪力墙结构设计包括墙肢、连梁布置、截面计算及配筋构造等。本文着重论述剪力墙设计中应着重注意以下问题：

1、剪力墙的布置；

2、有关短肢剪力墙设计。

一、剪力墙布置

剪力墙布置除应符合规程中有关规定外，在本文中进一步对剪力墙的布置提出了一些要求，其中关于短肢剪力墙和梁、墙布置都属于本文着重阐述的内容。

1、双向布置剪力墙及抗侧刚度

高层建筑应有较好的空间工作性能，剪力墙结构应双向布置，形成空间结构。在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并宜使两个方向抗侧刚度接近，即两个方向的自振周期宜相近。

另一方面，剪力墙的抗侧刚度及承载力均较大，为充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，增大剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，使结构具有适宜的侧向刚度。

2、竖向刚度均匀

剪力墙布置对结构的抗侧刚度有很大影响，剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙肢，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。

3、墙肢高宽比

细高的剪力墙容易设计成受弯曲破坏的延性剪力墙，从而可避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中剪力墙结构应具有延性，设计中墙的高宽应比不应小于2。当墙的长度很长时，为了满足每个墙段高宽比大于2的要求，可通过开设洞口将长墙分成长度较小、较均匀的独立墙段，每个独立墙段可以是整体墙，也可以是联肢墙。

4、剪力墙洞口的布置

剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。因此，布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。

（1）规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置；

（2）对于错洞剪力墙和叠合错洞墙，二者都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际内力，构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构；

（3）具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断，必要时应进行补充计算和校核。

5、剪力墙和加强部位

（1）抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位，这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施，与由于温度、收缩等需要的加强措施区别；

（2）剪力墙塑性铰出现后，剪力墙应具有足够的延性，剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围，该范围内应当加强构造措施，提高其抗剪切破坏的能力；

（3）为安全起见，设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大，抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时，为避免加强区太高，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。

二、短肢剪力墙设计要求

短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。当截面高度与厚度之比小于3时，应按柱计算（当形成异型柱时，则应按异型柱的要求设计，但高层建筑中不允许采用异型柱框架结构），至于剪力墙高度与厚度之比大于3、又小于5的剪力墙，实际上也是短肢剪力墙，由于它们更弱，可以提出不宜采用小于5的墙肢，对这种小墙肢的轴压比应修予更严格的限制，因此即使采用短肢剪力墙，也要尽可能使墙肢截面高度与厚度之比大于5。

近年兴起的短肢剪力墙结构，有利于住宅建筑布置，又可进一步减轻结构自重，应用逐渐广泛。但是由于短肢剪力墙抗震性能较差，地震区应用经验不多，考虑高层住宅建筑的安全，其剪力墙不宜过少、墙肢不宜过短，可以对短肢剪力墙的应用范围应在设计中加以限制，并采取一些加强措施。

1、应用范围

高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计时应注意：短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构；其次，具有较短肢剪力墙的墙的剪力墙结构最大适用高度应比规范中剪力墙结构的规定值适当降低，7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m；第三，对于B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使设置筒体，也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；第四，如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不属于这种短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。

2、加强措施

对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。

（1）为限制过多的剪力墙的数量，在抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩50%；

（2）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；

（3）出于改善延性的考虑，抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7（对一般剪力墙，三级抗震等级时轴压比未限制）；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；

（4） 对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应调整，其他各层也要调整，一、二、级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墙过早剪坏；

（5）短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；

（6）对于短肢剪力墙截面最小厚度，无论抗震还是非抗震设计，其厚度都不应小于200㎜；对于非抗震设计，除要求建筑最大适用高度适当降低外，对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。

总之，在剪力墙布置中洞口宜上下对齐使之受力明确，尽量避免出现错洞与叠合错洞的出现。在短肢剪力墙设计中应注意其肢长、加强部位、构造要求等要求。

参考资料：

[1]吕文、钱稼茹，基于位移延性剪力墙抗震设计《建筑结构学报》1999.3 。

[2]《高层建筑混凝土结构技术规程》中国建筑工业出版社。

[3]袁端眼、虞焕新，《工程结构》同济大学出版社。

剪力墙结构设计论文篇2

关键词：建筑结构 剪力墙结构 设计 应用

1引言

剪力墙结构是由钢筋混凝土墙板来承受竖向力和水平力的结构，代替了以往框架结构中梁柱的作用，能够有效提高整体结构的水平支撑力。该种结构相比以往的材料具有很多的优越性。例如刚度大、形变小、抗震能力强等，而且剪力墙结构还有一个突出的特点就是整体性能好。对于大多数的现代高层建筑来说，房间的分隔墙较多，应用剪力墙结构能够把隔墙和承重墙合二为一，在很大程度上节约了成本。尽管剪力墙结构具有如此多的优点，但其在应用时还是有很多需要注意的问题。对于不同的建筑结构中剪力墙的应用有着不同的结构设计方法和尺寸，这就要求建筑设计人员能够根据实际情况和设计图纸进行剪力墙的优化设计和施工，从而保障剪力墙应用的更加科学合理。

2剪力墙结构的含义

墙体的界面高度与厚度比为5：8的剪力墙面称为剪力墙，在高层建筑中不宜全部采用剪力墙结构，当剪力墙结构的数量较多时反而要对其进行优化设计，通过剪力墙与普通墙的交叉使用，才能使剪力墙的作用得以充分发挥。在剪力墙的优化设计和应用时必须考虑到建筑物本身的抗震能力，墙体较少时剪力墙的抗震性能才能够获得更好的发挥。

3剪力墙结构的形式

3.1无洞单肢结构

无洞即是指在剪力墙的立面上没有洞口，属于竖向的悬臂结构，其弯曲和变形均符合平截面的假定，内力和形变计算都可以采用材料力学方法进行。

3.2小开口整体墙

墙面上有很小的开口，可以忽略不计，因此其实际上还是一个悬臂构件，横截面的形变也符合对平面的假定。若其开口大一些时，墙肢出现由于局部弯曲引起的应力但不超过整体弯曲应力的15%时仍然可以认为其变形符合对平面的假定，依然可以应用材料力学的方法进行计算，但要加以修正。

3.3联肢墙

该类剪力墙是由许多弯曲构建连接在一起的，实际上在住宅建筑中墙体上存在大量竖向的洞口，即窗户，若这些洞口位于建筑的内部，则是门或者走道。由于有这些所谓洞口的存在便将整个墙分开成为了楼板连接的墙肢，这就是联肢墙。剪力墙的整体性受到了洞口的破坏，导致其水平荷载作用下的正应力分布不再呈直线规律，墙肢的线刚度却有所增加，仅在少数楼层出现反弯点。

4剪力墙结构的优化设计措施

4.1优化剪力墙结构的设计理念和计算方法

设计理念的好坏直接决定了剪力墙结构设计的成败，是剪力墙结构优化设计中最为关键的一个步骤。在建筑施工中必须要保证剪力墙展现出良好的延性，而剪力墙在受弯时才能表现出该性质，根据这一特点，剪力墙在应用时要以高细为主，但如果剪力墙的长度过长也会出现一系列的问题，比如会形成低宽剪力墙，使之呈现脆性，抗震能力大大降低。因此，剪力墙的形式和高度等的选择必须要经过精确的计算得来，必须考虑到建筑本身的方方面面。在计算机信息技术如此发达的年代，单纯靠人工计算已经远远不能满足建筑行业的需求。在剪力墙结构设计中必须要重视计算机技术的开发与应用，充分利用这个有效工具提高工作效率和建筑设计的准确性，同时也不能忽略专业人员的经验判断，逐步形成以计算机软件计算设计为主、设计人员经验为辅的设计计算方法。

有了计算机的计算和专业人员的判断还是远远不够的，在很多实际构建的施工前，还必须进行结构试验，以保证计算结果的可靠性，降低施工的错误率及返工率。比如在剪力墙的边缘构件设计中，计算机计算的结果为增加墙肢面两端的翼缘可以提高剪力墙的延性，但实验的结果并非如此。因此，对于计算机计算的结果要慎重采用，施工前的实验对于一些比较特殊的构件来说是必不可少的，要将两者有机地结合起来，优化设计理念与计算结果，提高施工的可行性。

4.2提高建筑的整体性能

不论是建筑整体的设计优化还是剪力墙结构的设计优化，都应时时刻刻注意到剪力墙的抗震功能。这就需要在建筑的整体结构设计中尽量避免对剪力墙结构的压力，以简单规则为原则。在剪力墙结构的设计优化中，必须要明确其受力的大小和方向，以免在发生地震时出现局部压力过大抗震能力降低的情况的发生。还要注意结构的薄弱部位，尽量应用优化设计的手段弥补其薄弱性能，设计施工人员要根据以往的工作经验准确分析可能的薄弱部位，对整体的建筑进行预测，进而修改设计方案，采取相应的技术措施和设计手段，减少或消除薄弱部位，以提高剪力墙结构的整体抗震能力。

4.3优化基础方案和承重构件的设计

作为设计人员必须要亲临施工现场，实地考察施工情况，对于施工过程中可能出现的建筑质量和安全问题应及时发现及时解决。对于剪力墙基础设计方案的制定，要综合考虑施工现场的地质条件、技术指标以及相邻建筑等诸多方面，在此基础上进行科学合理的规划，使之发挥出实际作用。对于承重构件的选择和设计必须在设计人员进行实地考察以后才能确定，承重构件的选择关乎到建筑整体结构的安全性和可靠性。尤其重要的问题是墙体配筋率的问题，这对于剪力墙的抗震能力至为关键。随着近几年我国建筑行业的发展，我国的配筋率已逐步与国外建筑行业的要求接轨。因此，设计人员必须重视剪力墙基础设计方案的设计和承重构件的设计，科学合理地选择设计标准与工艺参数，要时时刻刻关注国家建筑管理部门颁布的一些最新的设计标准，减少方案的返工率。

5结语

综上所述，在剪力墙结构的应用中，必须要综合考虑剪力墙本身所具有的的特点、施工现场的地质条件、技术水平等诸多方面，借助计算机软件进行优化计算，结合设计人员的工作经验和知识水平，在不影响结构的抗震能力的前提下进行美观设计，提高剪力墙各方面的性能，同时降低施工成本，使剪力墙结构设计方案不断优化。同时要大力引进先进的设计手段和设计人才，为我国的建筑行业注入新的活力。

参考文献：

[1]杨兴春.建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用.《城市建设理论研究（电子版）》.2012年31期.

[2]韩亮.论建筑结构设计中剪力墙结构设计的运用.《城市建设理论研究（电子版）》 .2012年36期.

剪力墙结构设计论文篇3

关键词：短肢剪力墙；异形柱；抗震等级；延性；弯曲变形

中图分类号：TU74文献标识码：A

1.结构特点分析

1.1短肢剪力墙结构

短肢剪力墙结构指的是墙肢的宽厚比为5-8之间的剪力墙结构，常用的有“T”字型、折线型、“十”字型、“L”型、 “Z”字型、 “一”字型等。它具有：在结构形式上肢长长短变化多，有利于调整刚度中心；连接各墙的梁可以隐蔽在短肢墙内，空间利用性好；刚度控制灵活，有利于抗震性能的提高等特点。

1.2异形柱结构

异形柱结构是指柱肢的宽厚比在3-5之间，相对于正方形与矩形柱而言是为不规则柱子，包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙，常用的有“L”型、“T”型、“十”字型，一般角柱为L型，边柱为T型，中柱为十字型。它具有：由于截面的差异特性，墙肢平面内的刚度差异大，从而具有不同的各向承载力；弯曲变形性能有限，延性较差；较普通截面柱变形能力低，脆性破坏明显；其受力性能的复杂，设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性等特性。

2.结构设计分析：

对短肢剪力墙结构的设计计算时，因为剪力墙开口大，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用空间杆-墙组元分析方法或三维杆-系簿壁柱空间分析方法，最为常用的是空间杆墙组元分析方法，因为它计算精度高，计算模型更符合实际情况。在进行了结构分析以后，根据工程的各项指标和设计要求，确定工程的整体结构平面布置，如下图3-1。然后再进行短肢剪力墙和异形柱的设计分析。

图3-1 异形柱布置平面图

图3-2短肢剪力墙结构平面图

1）.结构和理性判断

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2001的规则要求，对于短肢剪力墙的不规则结构设计的数量要控制，不宜全部采取短肢剪力墙的结构体系。并且由于短肢剪力墙的墙肢较短，刚度比一般剪力墙要小，所以短肢剪力墙的设计要考虑侧移、自振周期和数量、水平地震的剪力系数（剪重比）等因素。其中剪重比是水平地震剪力和重力载荷的比值，受自振周期影响，结构楼层的剪力应满足下式要求：

表3-1 楼层最小地震剪力系数表

注：括号内数字为设计地震基本加速度为0.20g和0.30g的地区

2) 因为短肢剪力墙结构的抗震性差，结构布置时要加强抗震薄弱环节：连梁布置要有两个方向的梁和每道短肢剪力墙相接，短肢剪力墙两个方向上都有连接，在另一个方向设置翼缘，避免出现“一”字型短肢剪力墙；可采用强墙柱和弱连梁体系；均匀布置短肢剪力墙，墙的轴向应力不可有过大的差别，刚度中心要跟建筑物的型心保持一致，提高短肢剪力墙的抗震功能；适当增加长墙的数量，或者利用楼梯、电梯等结构形成刚度较大的核心筒增强短肢剪力墙的刚度，避免强烈冲击时结构产生较大变形；加大配筋量和墙肢的厚度、减小轴压比、增大箍筋和纵筋的配筋率等措施，以提高抗震性能。

3）剪力墙体系的设计受实际受力状况的影响，加上地震作用时很多不确定因素，因此设计时要采取一些构造措施：带有筒体和剪力墙的剪力墙体系混凝土强度等级要大于C25，墙肢截面全部纵筋的配筋率，底部的加强部位要大于1.2%，其他部位也要大于1.0%，见表3-3，结构的第一振型底部地震倾覆力矩要大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，以此限制短肢墙的数量。为达到抗震要求，短肢墙的高厚比不能小于5，短肢墙的相对受压区高度和轴压比超限时，要设置边缘构件，短肢墙的厚度由层高来控制，底部加强部位的厚度不小于层高的1/16，其他部位不小于1/20（本工程中底部的厚度要300mm，其他的厚度为200mm）。

表3-2框架梁的受拉钢筋最大配筋率

4）剪力墙洞口的布置时，要满足要求：1）开洞要规则，洞口位置要规范，应力分布就比较规则，成排或成列的洞口，形成明确的墙肢和连梁，减少了洞口设置使墙肢刚度的差异。2）在洞口设置时尽量避免错洞剪力墙和叠合错洞墙，避免因为洞口错开距离小或者叠合，墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，使构造和应力分布复杂。3）采用多种模型简化处理不规则洞口，合理准确地计算和校核分析判断洞口的布置。

5) 确定剪力墙的加强部位时，要注意剪力墙顶层和楼梯间墙不能作为加强部位，抗震结构中塑性铰部位应该为加强部位，并且在剪力墙的底部塑性铰的范围内加强措施，以提高剪力墙的延性和抗剪切破坏的能力。

2.异形柱的结构设计

1)异形柱框架的计算

异形柱的不规则界面形决定了在柱截面对称轴内受水平力作用时，其翘曲应力很小，在6度以上烈度区在Ⅲ类场地，在水平力较大，这时水平力作用在非主轴方向，按平截面假定翘曲应力则误差较大，应对异形柱框架结构进行有异形柱计算功能的计算软件有限元分析，决定内力和配筋位置及大小（配筋率见表3-1），能有效地满足结构安全性要求。

2)配筋构造

在确定结构和进行计算后，截面内钢筋的构造也是保证异形柱受力性能的重要因素。由于异形柱一般越靠肢端应力越大，因此在异形柱配筋时，应在肢端设暗柱，离端部厚度范围内设2Ф14的构造纵筋和箍筋，以此限制柱肢的砼裂缝的开展，提高异形柱局部抗压抗剪强度及变形能力。相同配箍率下，箍筋直径越大，其延性指标越好，因而箍筋选用Ф8、Ф10，其间距可比普通柱箍筋间距小。

3)轴压比控制

轴压比是影响砼柱延性的一个关键指标，对框-剪结构、框架结构中，柱的延性对于耗散地震能量，防止框架的倒塌，起着十分重要的作用。，增加箍筋用量在高轴压比情况下对提高柱的延性作用已很小，因此，要对轴压比进行合理设计。当高层建筑的高度达到35米以上时，水平力的影响会愈来愈显著，就提高了延性要求。可按不同的截面形式（L、T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的

参考文献:

[1] 赵云龙,胡国亮.高层建筑短肢剪力墙与异形柱结构受力分析与设计探讨[A]. 河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C]. 2009

[2] 胡欣,乔清朝.关于短肢剪力墙的若干问题[A]. 河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C]. 2010

[3] 张向杰,孙利平.短肢剪力墙在小高层中的应用[A]. 河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C]. 2010

剪力墙结构设计论文篇4

关键词：短肢剪力墙 配筋方式 结构设计

Abstract: This article sum up the author’s several years of construction experience, starting from the short shear wall ductility and seismic performance of short shear wall reinforcement, generalization of the system, provide a reference for the design and construction.Key words: short-pier shear wall; reinforcement way; structural design

中图分类号：TU74 文献标识码A 文章编号：

近年来，短肢剪力墙因以下优点在我国应用日渐广泛：

1、利于住宅平面布局；

2、墙肢较短，降低造价；

3、避免在满足结构刚度的要求下，结构刚度过大。

在短肢剪力墙日趋广泛应用于我国多层、小高层的住宅的同时，我国关于此类结构体系的配筋规范给点不是很具体，混凝土结构设计规范和高层建筑结构设计规范都没有关于短肢剪力墙设计的具体条文，理论落后于实际应用，阻碍了这种新型体系的发展。

在总结了近年的研究和应用经验后，《高层建筑砼结构技术规程》(JGJ3-2002)首次将短肢剪力墙纳入规程。这在很大程度上方便了设计。但在应用过程中，由于广大设计者对于规范的理解程度不同，同于同样的短肢剪力墙配筋方式的设计也不尽相同。笔者根据多年来的实践，对于短肢剪力墙的配筋构造提出以下一些个人看法，请大家批评指正。

1、短肢剪力墙的受力特点和抗震性能

1.1 《高规》对短肢剪力墙具有明确定义：指墙肢高度与厚度之比（简称墙肢高厚比）为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢高厚比大于8的剪力墙。短肢剪力墙是从异形柱演变而来，当墙肢高厚比≤4时，就是异形柱，异形柱变形后基本符合平截面假定，力学特性接近于柱，当异形柱墙肢加长就演变为短肢剪力墙。

1.2 短肢剪力墙的力学性能介于柱与剪力墙之间变化，变形由框架的剪切型逐渐过渡到剪力墙的弯曲型，大部分为弯剪型。弯曲型变形的剪力墙具有良好的延性，弯剪型的短肢剪力墙延性不如一般剪力墙，抗震性能也就不如一般剪力墙。为保证结构安全，应提高短肢剪力墙的抗震性能。

1.3《高规》对短肢剪力墙提出了8条抗震措施，其目的就是提高短肢剪力墙的延性，例如要求在结构体系中不应采用全部为短肢剪力墙，应布置一定的筒体和一般剪力墙，并且简体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50％，这条要求就是限制短肢剪力墙的数量，由具有良好延性的筒体和一般剪力墙占主导作用，保证整体结构具有良好的抗震性能；其它采取的措施如将短肢剪力墙抗震等级提高一级、限制墙肢轴压比、限制最小截面厚度、提高纵向配筋率、提高剪力设计值增大系数等，这些抗震措施均能有效提高短肢剪力墙的延性及抗震性能。

2、短肢剪力墙配筋方式讨论

《高规》第7.1.2条的第6点规定：抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋配筋率，底部加强部位不宜小于1.2％，其他部位不宜小于1.0％。工程设计中因设计者习惯不同，配筋方式也不同，归纳起来有三种方式：第一种为按照柱配筋方式，纵筋基本均匀分布在周边；第二种为按剪力墙的配筋方式，在墙端部设暗柱，纵筋主要配置在暗柱处；第三种为按柱配筋方式，但纵筋参照剪力墙布筋方式，主要配置在暗柱位置。

现在，我们就三种配筋方式讨论如下：

2.1 第一种为柱配筋方式。该种配筋方式与柱配筋方式相同，纵筋基本均匀分布在周边。剪力墙的特点是平面内刚度及承载力大，而平面外刚度及承载力都相对很小，短肢剪力墙的力学特性接近一般剪力墙，变形后符合平截面假定，受力时平面内两端受力大，因此配筋应集中在端部，才能发挥钢筋的强度。墙肢中部的配筋因距中和轴近，发挥作用小，配筋可小。由此可见，按照柱配筋方式，与短肢剪力墙受力特点不符，配筋不合理。这一点从异形柱的配筋也可看出，图二为异形柱的配筋方式，异形柱的配筋要求配置在端部边缘及折角处，腹部考虑受力翘曲影响，仅配置构造钢筋。因此短肢剪力墙的墙肢中部，按一般剪力墙墙身的构造配筋要求进行适当加强即可。

2.2 第二种为剪力墙配筋方式。因短肢剪力墙受力与一般剪力墙类似，按剪力墙配筋方式符合受力特点。通过在端部设置暗柱等边缘构件，由于边缘构件中的箍筋对砼的约束，使砼有较大的变形能力，避免受压区砼过早压碎破坏，同时也限制了裂缝发展，从而提高了剪力墙的延性及耗能能力。因此《高规》对剪力墙边缘构件的范围配筋有详细要求。但短肢剪力墙将全部纵向钢筋大部分配置在暗柱内时，可能使暗柱配筋率相当高。短肢剪力墙按全截面最小配筋率将全部纵向钢筋大部分配置在暗柱内，也是存在一定问题。

2.3 第三种为按柱配筋方式，但纵筋参照剪力墙布筋方式主要配置在暗柱位置处，该种方式主要考虑短肢剪力墙墙肢较短，设置暗柱后余下的剪力墙长度很短，剪力墙水平筋按要求必须锚入暗柱内，这样不同的墙段出现墙、柱两种构件，不便于施工，为此，为方便施工将剪力墙的水平筋与暗柱箍筋合二为一，纵筋设置则完全同第二种配筋方式，因此，该种配筋方式存在的问题也就与第二种存在的问题相同。

2.4 短肢剪力墙配筋设计建议

从上述讨论中可以看出，短肢剪力墙墙肢高厚比5—8，受力状态从柱过渡到剪力墙，变化幅度大，受力复杂，抗震性能较差。工程中剪力墙形状干变万化，设计中应根据实际情况，理解应用规范，提高短肢剪力墙的抗震性能，做到既安全又经济合理。

2.4.1 短肢剪力墙的抗震性能与短肢剪力墙的数量、抗震等级、位置、轴压比、墙肢高厚比等因素密切相关，应根据这些因素来确定对短肢剪力墙采取的抗震措施。《高规》第7．1．2条的8条措施也明确指出为短肢剪力墙较多的情况下应采用的，对短肢剪力墙数量少、抗震等级低、所处位置不在角部、轴压比小、墙肢高厚比大的情况，可根据实际情况来确定采取的抗震措施，不必全部满足《高规》第7．1．2条的8条措施。

2.4.2 短肢剪力墙与一般剪力墙受力相接近，纵向筋设置应主要布置在平面内的端部形成暗柱，暗柱范围可参照一般剪力墙的边缘构件要求确定。暗柱配筋率随墙肢高厚比增大而减少，当高厚比接近一般剪力墙时，暗柱配筋率可接近一般剪力墙边缘构件最小配筋率要求。暗柱配筋率应根据短肢剪力墙数量、抗震等级、位置、轴压比、墙肢高厚比等因素综合考虑确定，但最小配筋率不小于暗柱面积的1．2％，暗柱配筋率较高时，应同时提高配箍特征值，以保证短肢剪力墙“强剪弱弯”的要求。暗柱最小配箍特征值不宜小于0．20，非暗柱的墙肢中部配筋，可按一般剪力墙墙身配筋要求适当加强，当墙肢高厚比较小时，配筋应加强些。

剪力墙结构设计论文篇5

关键词: 剪力墙; 性能水平; 量化指标; 受力位移

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

本文在国内外试验研究基础上，建立基于性能的抗震设防目标，并针对剪力墙构件提出以受力变形为性能指标的量化限值。

1 钢筋混凝土剪力墙性能水平及抗震目标

1.1地震设防水准

我国规范采用了“三个水准”的设防标准。其中，众值裂度地震到罕遇地震超越概率相差较大，不能很好地满足结构多级设防的思想。因此本文采用文献［2］中划分的四级抗震水平，在众值裂度地震与基本裂度地震间加入中小震概念，取 50 年内超越概率为 40% ，重现期为 100 年，中小震烈度约比基本烈度低 1 度。

1.2 结构性能水平

美国 ATC － 40［3］和 FEMA 规范中将主体结构性能水平分为“正常运行、立即居住、生命安全和接近倒塌”四个等级。我国现行抗震规范将其分为“小震不坏、中震可修、大震不例”。本文为了控制墙体开裂后裂缝的发展程度，在美国 ATC － 40 规范基础上增加一个继续使用等级，将其性能水平分为五档，分别为“良好使用、继续使用、暂时使用、生命安全和接近倒塌”。

1.3 抗震设防目标

本文按照所选定的 4 个地震作用水平和 5 档结构性能水平，对钢筋混凝土剪力墙结构建立表 1 所示的抗震设防目标。表中①、②、③为不同组别的结构性能目标，根据结构重要性的不同，可划分为 3组，见表 2。

由此本文对钢筋混凝土剪力墙构件按照四个地震作用水平、五档结构性能水平建立了抗震性能目标，并将性能目标具体化。以上抗震设防目标的提出为实现钢筋混凝土剪力墙结构基于性能的抗震设计理论奠定了基础。

2 钢筋混凝土剪力墙变形性能指标

2. 1 钢筋混凝土剪力墙性能指标的选取

在高层建筑结构设计中，层间位移限值是结构变形限制的重要控制指标。剪力墙结构的层间位移是结构竖向构件总体刚度的平均反应。但在结构局部，特别是与框架相连接及结构角部的剪力墙构件，其变形往往大于层间位移。单一控制结构层间位移不能合理的反应构件在地震作用下的变形及破坏程度。因此，建议采用受力位移作为剪力墙构件变形控制指标。

2. 2 钢筋混凝土剪力墙受力变形

目前国内外关于剪力墙位移与延性的计算方法中，一般只考虑弯曲变形的影响，但有研究表明，在受力位移中，剪切变形是不可忽略的。以悬臂剪力墙构件为例，钢筋混凝土剪力墙在水平荷载作用下总移由以下三部分组成: 1) 弯曲变形，主要由弯矩引起的墙体弯曲变形 Δf以及深入基础的竖向钢筋应变产生的固定端转角位移 Δθ组成; 2) 剪力引起的墙体剪切变形 Δs; 3) 墙体与基础之间的滑移位移 Δsl。对于抗震设计的典型剪力墙而言，其滑移位移一般较小，因此，剪力墙受力位移可以看做由弯曲变形及剪切变形组成。则

Δi= Δf+ Δs ( 1)

3 钢筋混凝土剪力墙性能指标的量化

本文收集了国内 94 片钢筋混凝土剪力墙在水平荷载作用下位移试验数据，试件基本参数分布情况为: 剪力墙混凝土强度等级 C30 ～ C80; 纵筋强度 325 ～ 568 MPa; 高宽比 1 ～ 2. 5; 剪跨比 0. 8 ～2. 35; 配箍特征值 0. 05 ～ 0. 3; 轴压比 0. 1 ～ 0. 4。本文结合国内外学者在钢筋混凝土剪力墙延性方面的研究结果，分别推导了剪力墙试件在不同性能水平下的受力位移角计算公式，并通过统计分析给出了剪力墙性能指标量化限值。

3. 1 剪力墙良好使用状态受力位移角

文献［4］指出，在弹性状态下，剪力墙弯曲刚度及及剪切刚度保持恒定，剪力墙构件位移由剪力和弯矩引起的受力位移及底部端转角引起的刚移Δir= θi － 1hi两部分组成。当剪力墙构件处于良好使用状态时，墙体出现细微裂缝，但仍处于弹性阶段，构件的受力位移可由式( 2) 计算得出。

3.2 剪力墙性能指标限值的提出

根据对所收集的剪力墙构件试验数据的统计整理，结合试验结果的离散性和结构设计的安全性，考虑到保证率的需求，本文建议钢筋混凝土剪力墙良好使用、继续使用、暂时使用、生命安全和接近倒塌性能状态受力位移角限值如表 3 所示。

4 结 语

1) 将地震作用水平细化为四级，并将钢筋混凝土剪力墙性能水平划分为良好使用、继续使用、暂时使用、生命安全和接近倒塌五个水平，在此基础上建立了“四水准”抗震设防目标。

2) 建议采用受力位移角作为剪力墙构件变形控制指标，并推导了各性能状态下受力位移角简化计算公式。

3) 本文所提出的受力位移角计算公式中经验公式较多，四个性能水平的容许变形值也仅建立在我国少量试验基础上，还需要得到进一步的试验验证。

4) 受力位移影响结构的破坏程度，包括裂缝出现及其宽度发展等。但是刚移与受力位移一起影响结构的总位移，这对于建筑装饰、使用功能以及p － Δ 效应都有影响。在抗震设计中，受力位移及刚移都应予以重视。

参考文献

［1］ FEMA 356． Pre-Standard and Commentary for the SeismicRehabilitation of Buildings ［S］． Report FEMA356， FederalEmergency Management Agency，Washington DC，2000．

［2］ 杨君． 钢筋混凝土框架结构基于性能的抗震设计理论和方法［D］． 西安: 西安建筑科技大学，2007．

［3］ ATC － 40． Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings［S］． Applied Technology Council． Red Wood City，California，1996．

剪力墙结构设计论文篇6

关键字：高层剪力墙 结构设计

Abstract: This article from the case, analysis of high building shear wall structure system has the advantages of shear wall structure, layout, shear wall structure calculation and analysis of shear wall structure design should pay attention to the problems and shear wall structure requirements are described in detail.

Keyword：high building Shear wall Structure design

一、剪力墙的优点

剪力墙既保留了异形柱不凸出墙面的优点，又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点。由于住宅需求的增加和用于建造住宅的土地供应紧张，高层住宅的建造成为众多开发商的首选。

这种结构体系通常都是利用中部的竖向通道区设置较多的剪力墙，共同组成一个较为完整的或基本完整的筒体。也可以将由竖向交通区所构成的混凝土筒设置在结构外边，而靠中间的楼梯间可用混凝土剪力墙构成一个相对完整的半开放的筒体。这一部分的结构布置与建筑平面的划分较容易达成一致，易于实现；至于部分，可以根据建筑的要求而定。

因为住宅建筑对平面的划分要求比一般的商业建筑、办公建筑以及旅馆建筑要求更高，房间的顶板不宜有梁，墙角不宜有柱子突出，所以住宅建筑通常都在核心筒的布置混凝土剪力墙。建筑需要开较大的门窗洞口时局部采用短肢剪力墙，可以较好地满足住宅建筑的采光与通风要求而不改变剪力墙结构体系。剪力墙在建筑上起到对建筑平面的分隔作用，在结构上既可以承受竖向荷载，又可以抵抗水平地震的破坏力。

二、工程案例

本文所提案例为绍兴・金昌・柯桥湖东路住宅小区小区的A1#楼高层，嵌固在大底盘地下室顶板。上部结构体系采用剪力墙结构，框架抗震等级为四级，剪力墙抗震等级为四级。

三、自然条件：

1、基本风压： 0.45kN/；

2、基本雪压： 0.45kN/；

3、地面粗造度类别：B类；

抗震设防烈度为6度，地震动峰值加速度基本值为0.05g（g为重力加速度），设计地震分组为第一组，场地为软弱场地土，建筑场地类别为III类，特征周期为0.45秒。

四、设计要求：

1、结构设计使用年限：五十年；

2、建筑抗震设防类别：丙类建筑；

3、建筑结构安全等级：二级；

4、地基基础设计等级：乙级；

5、地下工程防水等级：二级；

6、地下防水混凝土设计抗渗等级：S6级

7、结构抗震等级：

1）上部高层采用钢筋混凝土剪力墙结构，框架抗震等级为四级，剪力墙抗震等级为四级；

2)地下室框架、剪力墙抗震等级均为抗震等级四级。

8、砌体施工质量控制等级： B级；

9、钢筋砼结构裂缝控制等级为三级，最大裂缝宽度对于一类环境类别（如上部结构）不大于0.3、二类环境（如地下室、水池）为0.2。

10、主要楼面活荷载标准值：

其它功能用房使用荷载均按规范取值，若有特殊或重大设备按实重另加。

五、结构设计：

1、基础: 各主楼桩基采用钻孔灌注桩，桩身混凝土强度等级为C30，静载试桩桩身混凝土强度等级为C35, (10-3a)层中风化凝灰岩或(10-3b)层中风化泥质粉砂岩，桩尖进入持力层深度不小于0.5m。

2、上部结构体系

采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，框架抗震等级为四级，剪力墙抗震等级为四级。

3、楼、屋面结构布置

均采用现浇梁板式钢筋混凝土楼面板和屋面板。

4、结构分析

本工程结构计算采用中国建筑科学研究院编制的PKPM系列“多、高层建筑结构空间有限元分析程序SATWE（2009.02版）计算软件分析计算。

5、材料

(1)钢筋： HPB235 fy=210N/mm2；HRB335 fy=300N/mm2；

HPB400 fy=360N/mm2。

(2)钢板、型钢：Q235B

(3)混凝土：构造柱、过梁、压顶均采用C20，基础垫层为C15,其余按图纸。

(4)填充墙和砂浆：

地面标高以下:采用MU15砼实心砖，M10水泥砂浆砌筑；

标高±0.000以上:采用240mm或200mm厚煤矸石空心砌块（容重≤9kN/），专用砂浆砌筑，卫生间墙均采用MU10砼实心砖（容重≤18kN/），M5水泥砂浆砌筑。

六、主要计算结果

1、结构自振周期

2、结构在地震及风荷载作用下的位移

七、设计要点

1、《高规》对剪力墙截面厚度的规定：按三、四级抗震等级设计的剪力墙的截面厚度，底部加强部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，不应小于160mm。分隔电梯井或管道井的墙肢截面厚度可采用160mm。

2、一般剪力墙分布钢筋的配置：竖向和水平分布筋的配筋率，一、二、三级抗震设计时不应小于0.25%，四级抗震设计和非抗震设计时不应小于0.20。竖向和水平分布钢筋间距均不应大于300mm，分布钢筋直径均不应小于8mm。

3、一般与短肢剪力墙的判别：

（1）短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比hw/bw为5~8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比hw/bw大于8的剪力墙。

（2）下列情况的剪力墙不认为是短肢剪力墙：

a)对于两肢以上的多肢墙(T,Z,十字形墙肢)，不论其墙肢的长短，均可不判定为短肢墙。

b)对于L形墙肢，当满足两肢长度均不小于5倍墙厚时，可不判定为短肢墙。

c)当墙肢截面高厚比虽为5~8，但墙肢两侧均与较强连梁（连梁的跨高比≤2.5）时，可不判定为短肢墙。

4、短肢剪力墙较多的剪力墙结构的判别标准：符合下列两款中的任一款，则可判定为短肢剪力墙较多的剪力墙结构。

（1）短肢剪力墙承受的倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的40%~50%；

（2）高层剪力墙结构，短肢剪力墙负荷的楼面面积与全部楼面面积的比值大于1/2时；多层剪力墙结构，短肢剪力墙负荷的楼面面积与全部楼面面积的比值大于2/3时。

5、高层一般剪力墙结构中，如果存在少量的短肢剪力墙，不必遵守《高规》第7.1.2条的规定。

6、剪力墙边缘构件钢筋配置原则：一个暗柱可采用两种直径的纵筋；纵筋间距不大于300mm；一个暗柱可采用两种直径的箍筋，但箍筋间距应相同；当为端柱且承受集中荷载时，纵筋间距、箍筋直径和间距应满足柱的相应要求；约束边缘构件的箍筋，每个方向拉筋的肢数不应多于该方向总肢数的1/3；构造边缘构件除外箍采用封闭箍外，其他箍筋采用拉筋。

7、控制剪力墙平面外弯矩：

（1）不宜布置与一字形短肢剪力墙单侧相交的楼面梁；

（2）与无壁柱或翼墙的剪力墙相交的楼面梁截面高度，不宜大于剪力墙厚度的2倍；

（3）与无壁柱或翼墙的剪力墙单侧相交的楼面梁连接，采取梁端铰接或半刚接，相应加大梁跨中弯矩。

八、结语

综合上述案例可知, 关于高层住宅建筑中剪力墙结构的设计,文章主要从剪力墙结构的布置、计算分析、构造要求及结构设计中应注意的问题这几个方面进行论述。目前,随着高层建筑的逐渐发展和人们对住宅使用功能要求的逐步提高,由于剪力墙结构可以灵活布置,可落地也可带转换层,房间内不会出现露梁露柱的现象,且剪力墙的抗震性能也优于异形柱剪力墙结构,因此在设计中根据其受力的特点,充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后,并选择合理的布置形式,正确掌握计算分析方法,它将在多、高层的住宅中有着广阔的发展前景。

参考文献:

[1]《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2004）

[2]《建筑桩基技术规范》 （JGJ94-2008）

[3]《建筑地基基础设计规范》（DB 33/1001-2003）

[4]《绍兴市混凝土多孔砖建筑技术暂行规定》 （绍市建管[2003]47号）

作者简介：

冯玉瑛(1977―），女，一级注册结构工程师，本科，建筑工程专业

剪力墙结构设计论文篇7

关键词：异形柱 短肢剪力墙 结构设计

现代住宅建筑要求大开间，平面及房间布置灵活、方便，室内不出现柱楞、不露梁等。异形柱与短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。

目前，现行国家规范或规程中尚未给出有关异形柱与短肢剪力墙结构设计的条款，因此，结构设计人员在设计中常会遇到一些规范或规程尚未论及的问题，需要设计人员积累经验，利用正确的概念进行设计。

本文旨在对异形柱与短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨，提出个人看法，供结构设计人员参考。

1 异形柱结构型式及其计算

异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架—剪力墙结构和异形柱框架—核心筒结构。

异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、抗震性能与矩形柱结构不同。由于异形柱截面不对称，在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载力带来的影响不容忽视。因此，对异形柱结构应按空间体系考虑，宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同，所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。

当采用不具有异形柱单元的空间分析程序（如TBSA 5.0）计算异形柱结构时，可按薄壁杆件模型进行内力分析。

对异形柱框架结构，一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力与位移分析。当刚度相等时，矩形柱比异形柱的截面面积大。一般，比值（A矩／A异）约在1.10-1.30之间［1］。因此，用矩形柱替换后计算出的轴压比数值不能直接应用于异形柱，建议用比值（A矩／A异）对轴压比计算值加以放大后再用于异形柱。

对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，由于异形柱分担的水平剪力很小，由此产生的翘曲应力基本可以忽略，为简化计算，可按面积等效或刚度等效折算成普通框架—剪力墙（或核心筒）结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况，且面积等效计算更为简便。但应注意，按面积等效计算时，须同时满足下面两式：

(1)A矩=A异；(2)b/h=(Ix异／Iy异)1/2

式中，A矩、A异——分别为矩形柱和异形柱的截面面积；

b、h——分别为矩形截面的宽和高；

Ix异 、Iy异——分别为异形柱截面x、y向的主形心惯性矩。

一般，按面积等效计算时，矩形柱的惯性矩比异形柱的小。但对有剪力墙（或核心筒）的异形柱结构，计算分析表明［2］，按面积等效与按刚度等效的计算结果是接近的。

异形柱的截面设计，可根据上述方法得出的内力，采用适合异形柱截面受力特性的截面计算方法进行配筋计算。

2 短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的5-8倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。

对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的［3］。

3 异形柱的受力性能及其轴压比控制

天津大学的试验研究结果表明［4］：异形柱的延性比普通矩形柱的差。轴压比、高长比（即柱净高与截面肢长之比）是影响异形柱破坏形态及延性的两个重要因素。

异形柱由于多肢的存在，其剪力中心与截面形心往往不重合，在受力状态下，各肢产生翘曲正应力和剪应力。由于剪应力，使柱肢混凝土先于普通矩形柱出现裂缝，即产生腹剪裂缝，导致异形柱脆性明显，使异形柱的变形能力比普通矩形柱降低。

作为异形柱延性的保证措施，必须严格控制轴压比，同时避免高长比小于4（短柱）。控制柱截面轴压比的目的，在于要求柱应具有足够大的截面尺寸，以防止出现小偏压破坏，提高柱的变形能力，满足抗震要求。广东《规程》按建筑抗震设计规范（GBJ11—89）中所规定的柱子轴压比降低0.05取用（按截面的实际面积计算）；天津《规程》则根据箍筋间距与主筋直径之比、箍筋直径及抗震等级共同确定，其要求比广东《规程》严格，例如，对s/d＝5、4（即箍筋间距s＝100mm，纵筋直径d分别为20mm、25mm的情况），箍筋直径dv＝8mm，抗震等级为三级的L形截面，其轴压比限值分别为0.60，0.65。异形柱是从短肢剪力墙向矩形柱过渡的一种构件，柱肢截面的肢厚比（即肢长／肢宽）不大于4。《高规》（JGJ3—91）第5.3.4条，“抗震设计时，小墙肢的截面高度不宜小于3bw”，“一、二级剪力墙的小墙肢，其轴压比不宜大于0.6”。根据上述分析，为便于应用，建议在6度设防区，对于异形柱框架结构，L形截面柱的轴压比不应超过0.6（按截面的实际面积计算，下同），T形截面柱的的轴压比不应超过0.65，十字形截面柱的轴压比不应超过0.8；对于异形柱框架—剪力墙（或核心筒）结构，由于框架是第二道抗震防线，所以框架柱的轴压比限值可放宽到0.65（L形）、0.70（T形）、0.90（＋字形），但对于转换层下的支承柱，其轴压比仍不应超过0.60。

短柱在压剪作用下往往发生脆性的剪切破坏，设计中应尽量避免出现短柱。根据高长比不宜小于4，在梁高为600mm的前提下，当标准层层高为3.0m时，异形柱的最大肢长可为600mm；底层层高为4.2m时，肢长可为900mm。

4 短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱

在现代高层住宅的地下室和下部几层，由于停车和商业用房需较大空间，就得通过转换层来实现。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。

据研究表明［5］，“框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部的‘框支’结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。这种结构体系不利于抗震。高烈度区（9度及9度以上）不应采用；8度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不宜超过3层；7度区可适当放宽限制。”因此，建议在6度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层，避免高位转换。转换层上下的层刚度比γ宜接近1，不宜超过2。转换层位置较高时，宜同时控制转换层下部“框支”结构的等效刚度（即考虑弯曲剪切和轴向变形的综合刚度），使EgJg与EcJc接近。EgJg为剪力墙结构的等效刚度，剪力墙结构高度取框支层的总高度，其平面和层高与转换层上部的剪力墙结构相同；EcJc为转换层下部“框支”结构的等效刚度。研究表明［5］，“控制转换层下部‘框支’结构的等效刚度对于减少转换层附近的层间位移角和内力突变是十分必要的，效果也很显著。”

规范对框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。框支剪力墙结构当转换层位置较高时，如何定义框支柱，涉及到安全与经济的问题。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。文献［6］计算了两个28层的结构，一为内筒外框架结构，一为内筒外框支结构，转换层设在18层。计算结果表明，转换层下二层的内力影响很大，下三层的内力误差最大为15%，下五层的内力已比较接近（最大误差小于10%），下八层的内力已基本一样（最大误差小于5%）。这说明框支柱只需在五层范围内加以考虑，其它层的柱子按普通框架柱处理即可。因此，建议当转换层位置不超过五层时，转换层下的各层柱均按框支柱处理；当转换层位置超过五层时，转换层下相邻的五层柱按框支柱处理，而其它层的柱按普通框架柱处理。由于高位转换对抗震不利，所以结构设计中应尽量避免高位转换。

转贴于 5 短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计

振动台模拟地震试验结果表明［7］，建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部的小墙肢，截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，使其刚度中心和建筑物质心尽量接近，以减小扭转效应；适当增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度（宜取250mm，对底部的小墙肢根据需要可取用300mm），加强墙肢端部的暗柱配筋，严格控制墙肢截面的轴压比不超过0.6，以提高墙肢的承载力和延性；高层结构中连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求；等。

参考文献

［1］戴教芳．多层框架异形柱设计探索［J］.工业建筑，1996，26(1):33-35.

［2］龙卫国．异形柱受力性能及结构设计有关问题探讨［J］．四川建筑，2000，20(2):50-52.

［3］赵玉祥．钢筋混凝土高层建筑设计中若干问题的探讨［J］．建筑结构学报.1998，19(2):12-22.

［4］赵艳静等．钢筋混凝土异形截面双向压弯柱延性性能的理论研究［J］．建筑结构.1999，29(1):16-21.

［5］徐培福等．转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响［J］．建筑结构.2000，30(1):38-42.

［6］肖文韬等．高层建筑结构计算模型的选取．第五届全国高层建筑抗震技术交流会论文集［S］.桐庐，1995.11．

剪力墙结构设计论文篇8

摘 要：本文从结构及其计算等方面对异形柱与短肢剪力墙结构在设计中做了一些对比，明确了其区别与联系，可为以后设计人员提供一些理论参考。 关键词：结构计算；异形柱；短肢剪力墙；抗震；区别与联系 一 、异形柱结构与短肢剪力墙的结构分析 1短肢剪力墙结构特点 短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚度的5～8 倍剪力墙结构,是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。常用的有“T”型、“十”字型、 “z ”字型、折线型、 “一”字型等。这种结构型式的特点是：(1)结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾;(2)墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置；(3)能灵活布置,可选择的方案较多,楼盖方案简单；(4)连接各墙的梁，随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内,形式上较为隐蔽；(5)根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。 2 异形柱结构特点 异形柱结构是指柱肢的截面高度与柱肢宽度的比值在2～4、相对于正方形或矩形柱而言是异形的柱子。它包括异形柱框架和异形柱框架剪力墙,常用的有“L”型、 “T”型、“十”字型。这种结构的特点是： (1)由于截面的特殊性,使得墙肢平面内外两个方向刚度对比相差较大,导致各向刚度不一致,其各向承载能力也有较大差异； (2)对于长柱(H ／h>4)可以不考虑剪切变形的影响,当控制轴压比较小时,受力明确,抗变形能力较好。而对短柱(H ／h(4),剪切变形占有相当比例,构件抗变形能力下降。异形柱通常在短柱范围使用,且属薄壁构件,即使发生延性的弯曲形破坏,也因其截面曲率M／E较小,使弯曲变形性能有限,延性较差； (3)异形柱由于是多肢的,其剪切中心往往在平面范围之外,受力时要靠各柱肢交点处核心混凝土协调变形和内力,这种变形协调使各柱肢内存在相当大的翘曲应力和剪应力,而该剪应力的存在,使柱肢易先出现裂缝,也使得各肢的核心混凝土处于三向剪力状态,它使得异形柱较普通截面柱变形能力低,脆性破坏明显； (4)特别是由于异形柱不同于矩形柱,它存在着单纯翼缘柱肢受压的情况,其延性更差。由于其受力性能的复杂,设计中必须通过可靠的计算和必要的构造措施来保证其强度和延性。目前,对于异形柱结构设计国家已经有了规范,JGJ149-2006混凝土异形柱结构技术规程已在06年8月1日开始实施。 二、异形柱结构与短肢剪力墙的结构计算分析 目前很多设计都是把异形柱作为短肢剪力墙，按短肢剪力墙结构利用PKPM等空间软件进行分析设计，误差大在所难免。 1短肢剪力墙结构计算 对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，前者如建研院的TBSA、TAT，广东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块，后者如建研院的TBSSAP、SATWE，清华大学的TUS，广东省建院的SSW等。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数），考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的5-8倍），本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的。 2异形柱结构计算 异形柱结构型式有异形柱框架结构、异形柱框架一剪力墙结构和异形柱框架一核心筒结构。异形柱结构自身的特点决定了其受力性能、 抗震性能与矩形柱结构不同。 由于异形柱截面不对称,在水平力作用下产生的双向偏心受压给承载带来的影响不容忽视。因此,对异形柱结构应按空间体系考虑,宜优先采用具有异形柱单元的计算程序进行内力与位移分析。因异形柱和剪力墙受力不同,所以计算时不应将异形柱按剪力墙建模计算。当采用不具有异形柱单元的空间分析程序( 如TBSA5.0)计算异形柱结构时,可按薄壁杆件模型进行内力分析。对异形柱框架结构,一般宜按刚度等效折算成普通框架进行内力的计算程序进行内力与位移分析。当刚度相等时,矩形柱比异形柱的截面面积大。一般,比值(A矩／A异)约在1.10―1.30之间。 对有剪力墙(或核心筒)的异形柱结构,由于异形柱分担的水平剪力很小,由此产生的翘曲应力基本可以忽略,为简化计算,可按面积等效或刚度等效折算成普通框架一剪力墙(或核心筒)结构进行内力与位移分析。按面积等效更能反映异形柱轴压比的情况,且面积等效更为简便。 三、 短肢剪力墙、异形柱的联系 异形柱的定义就是是指柱截面摈弃了惯用的矩形柱，而采用多个小墙肢的组合截面柱子，由剪力墙演变而来。从形状上看,普通剪力墙就是一个肢更长的异形柱,比异形柱更异型的柱。只要对异形柱的轴压比、配筋和位移加以适当的约束,即达到与普通剪力墙相当的程度,那么异形柱的抗震性能应优于普通剪力墙结构。从构件的直观感觉来讲,异形柱、短肢剪力墙和普通剪力属于同意性质的构件,短肢剪力墙比异形柱的墙肢更长,而普通剪力比短肢剪力墙的肢更长。从异形柱、短肢剪力墙到普通剪力墙结构墙肢是逐渐变化的,是一个连续的过程,结构的受力不会产生突变。在异形柱控制了轴压比以后,虽然两者受力有其各自的特点,但两者有很多的共性,两者应为为同一性质的构件,仅存在构件尺寸的差别,并无质的分别。 结语：短肢剪力墙与异形柱是现代建筑中常用的两种结构体系，设计人员应根据不同的结构特点，明确其各自性能上的优劣势，这样才能保证做出最合理的设计，保证工程的安全。 参考文献 [1]李建辉，论述异形柱轻型框架的设计，福建建筑高等专科学校学报，2000(2). [2] 唐丹.异形柱框架结构计算机辅助设计系统研究.湖南大学,2004.