高层建筑剪力墙结构设计实例分析

高层建筑剪力墙结构设计实例分析摘要：结合建筑工程实例，笔者介绍了高层建筑剪力墙结构的设计过程，主要包括设计参数的选取、结构的细部设计、构造措施、控制性参数以及施工图绘制过程中需要注意的问题。关键词：高层建筑、剪力墙结构、结构设计1工程概况某建筑，东西长56.14m，南北长19.4m，带一层的地下室。在轴线15-16之间设置抗震缝，并将结构分成双塔形式。主体建筑为18层，高度为54m。建筑基础采用筏板基础，地下室顶板可作为上部主体结构的嵌固端，上部结构采用的是剪力墙结构。上部主体结构采用SATWE软件计算，考虑耦连效应和双向地震作用。2基本设计参数(1)风荷载、雪荷载、地震烈度、场地类别。基本风压:0.30kN/m2，地面粗糙度为B类；基本雪压:不考虑；地震基本烈度:7度；场地设计基本地震加速度:0.10g；建筑场地类别:Ⅱ类。(2)抗震设防烈度、场地类别。根据地勘报告，该场地的抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第一组，设计特征周期0.35s。场地土属中硬土，场地类别为Ⅱ类建筑场地，处于建筑抗震有利地段。(3)建筑结构安全等级:二级；抗震设防类别:丙类；抗震设防烈度:7度，设计基本地震加速度为0.10g；结构设计使用年限为50年。3结构细部的处理3.1结构布置时需遵循的一般原则(1)尽量减少一字型剪力墙，如果出现一字型剪力墙则尽量布置在结构平面的对称轴上；且如有条件在一字墙端部加上端柱。一字墙尽量作成长肢。在转角位置尽量不设一字墙。布梁时，尽量支撑在一字墙端部。(2)墙肢与墙肢最好能通过梁连成一个连续的传力体系，而不要打断；且最好在墙肢上都能拉梁，有利于墙体的稳定和有效传力。所以一般情况下，墙最好要对齐。(3)转角窗位置处的地下室剪力墙，如有条件应尽量连接起来，可以减少对筏板的冲切影响。(4)根据结构刚心和重心的相对位置关系来调整剪力墙的布置，力求做到结构刚心和重心基本重合。在调整剪力墙的刚度时，应首先考虑外墙(因为速度最快)；其次是平面内部的墙体；再次是连接外墙的梁截面尺寸。增减剪力墙时，应该考虑到刚心与重心应力求重合，保证在墙体位置或截面调整后，结构的刚心和重心位置仍然接近，避免二者相距太远造成扭转效应过大。例如:建筑平面为对称平面时，墙体可以成对增减。(5)最好不要在连梁上搁置荷载较大的梁。3.2结构布置时对构造措施的考虑(1)防震缝的宽度。《高规》JGJ3－2010第4.3.10条取为150mm(实际计算113mm)。地下室顶板防震缝处的处理:本次设计是采用的双柱双轴线。(2)地下室顶板若不考虑作为嵌固端，最小板厚不得小于160mm；若作为上部结构的嵌固端则最小板厚不得小于180mm。本次设计把顶板作为嵌固考虑且顶板不设缝，故板厚取为180mm。(3)相邻短肢剪力墙间距控制不超过5.5m。(4)若地下室墙体变厚不满足短肢剪力墙的尺寸限值要求时，则水平截面高度应相应增大。地上建筑剪力墙的厚度由于层高变化，按《高规》7.2.2条分别设置了250mm和200mm两种墙厚。(5)梁高的设计。为保证外墙立面门窗的整齐统一，外围梁高统一为500mm。对于房间内的梁，布置时应尽量减少竖向力的传递环节，防止在程序计算时出错。梁宽设计:梁宽宜与墙宽一致。(原因:①保证建筑立面平整；②可利用墙身内的水平钢筋作为连梁腰筋)。(6)顶层大屋面板厚按《高规》4.5.5条取为120mm。(7)当梁与剪力墙垂直布置时，为保证梁内纵向钢筋有足够的锚固长度，需在剪力墙的相应位置设置端柱。端柱的设置还要考虑到建筑使用功能和美观的要求。例如:端柱最好布置在门后等其他不影响使用的位置。4结构控制性参数(1)单塔侧移刚度的比值和受剪承载力分别满足《高规》4.4.2、4.4.3条要求。刚重比满足《高规》5.4.4条要求，可以不考虑重力二阶效应。(2)位移比最大值未超1.4。(3)主要振型结构自振周期(S)、结构自振周期比、振型有效质量系数、剪重比。表1本结构周期比满足规范要求，振型有效质量系数均大于90%，振型个数15取用满足要求。5施工图绘制中一般问题的处理(1)剪力墙边缘构件的配筋，应同时满足《高规》构造要求和SATWE中计算结果的要求。(2)在剪力墙墙身的配筋中，构件内的分布钢筋间距一般控制在200mm范围内。对于水平分布钢筋:200mm厚的剪力墙一般配成8@200，对于竖向分布钢筋:200mm的剪力墙一般配成8/10@200间隔布置(主要是考虑直径过小时，墙身竖向分布钢筋架立效果不理想)。(3)为了便于查找剪力墙边缘构件，在分楼层段绘制剪力墙平面布置图时，尽量保证上段楼层中投影对应位置处的边缘构件编号一致。(4)在转角窗的位置处应加强。主要采取的加强措施如下:①设置暗梁用于拉结转角窗位置的两片墙体；②对转角窗位置处板厚和板配筋均作加强处理。(5)地下室底板两类后浇带的设置。在塔楼和裙房交界位置设置沉降后浇带，在两塔楼之间的位置设置温度后浇带。后浇带设置的基本原则是在结构构件中剪力较小的位置设置，一般位于构件中部。(6)沉降观测点的布置原则。观测点的设置，应能全面反应建筑物的变形并结合地质情况确定，且数量不少于六个点。参考文献:[1]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010.[2]混凝土结构设计规范（GB50010-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.[3]高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010）[S]．北京：中国建筑工业出版社，2010