1、剪力墻結(jié)構(gòu)文獻(xiàn)綜述摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，高層建筑逐漸成為現(xiàn)代城市建筑的發(fā)展趨勢。20 世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)的剪力墻結(jié)構(gòu)，由于其抗側(cè)剛度大，能有效地減小側(cè)移，且具 有較好的抗震性能,隨著滑升模板、大模板等新的施工工藝的采用而逐漸成為現(xiàn) 代高層筑中廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)體系。本文主要就剪力墻結(jié)構(gòu)的分類，剪力墻結(jié) 構(gòu)國內(nèi)外的研究方法，以及其發(fā)展前景進(jìn)行了論述，進(jìn)而聯(lián)系到本設(shè)計的主要注 意事項以及各個構(gòu)件的設(shè)計原則。關(guān)鍵詞：剪力墻分類國內(nèi)外研究方法前景概念設(shè)計剪力墻的基本概念1.1剪力墻的概念及優(yōu)缺點(diǎn)用鋼筋混凝土剪力墻抵抗豎向荷載和抵抗水平力的結(jié)構(gòu)稱作剪力墻結(jié)構(gòu)。本 設(shè)計采用的是現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻

2、，其整體性能好，抗側(cè)剛度大，承載能力大， 在水平力作用下側(cè)移小，經(jīng)過合理計算，能設(shè)計成抗震性能好的鋼筋混凝土延性 剪力墻，由于它變形小，在歷次地震中，剪力墻結(jié)構(gòu)破壞較小，表現(xiàn)出令人滿意 的抗震結(jié)構(gòu)中，剪力墻結(jié)構(gòu)破壞較小，表現(xiàn)出令人滿意的抗震性能(但僅就延性 而言，剪力墻不如框架)。但是，鋼筋混凝土剪力墻中，剪力墻的間距小，一般 為38m，平面布置不靈活、建筑空間受到限值由于自重大，剛度大，是剪力墻 結(jié)構(gòu)的基本周期短，地震作用下的慣性力比較大，這些是它的主要缺點(diǎn)，因此它 只適用于住宅、旅館等建筑。1.2剪力墻的分類1.2.1第一判別方法一依據(jù)結(jié)構(gòu)開洞面積的大小的分類方法高層剪力墻的受力特點(diǎn)、內(nèi)力

3、分布情況和變形狀態(tài)與其所開洞的大小和數(shù) 量有直接關(guān)系，因此，剪力墻是按其本身開洞的情況而分類的?？煞譃椋赫孛婕袅Γ簺]有門窗洞口或只有很小的洞口，即墻面上門窗、洞口等開 孔面積不超過墻面面積15%，且洞口間的凈距及孔洞全墻邊間的凈距大于孔長 邊尺寸的剪力墻，它們的受力性能如同一個整體的懸臂墻一樣，墻肢的法向應(yīng)呈 線性變化，截面變形符合平面假定，這類剪力墻成為整截面剪力墻(如圖一 a所 示)。小開口整體剪力墻：門窗洞口沿豎向成列布置，洞口的總面積不超過墻體總 面積的15%，其墻肢的法向應(yīng)力分布偏離直線規(guī)律，相當(dāng)于在整體彎曲的直線 分布應(yīng)力上迭加了局部彎曲應(yīng)力，當(dāng)局部彎矩不超過整體傾覆彎矩的15

4、%時， 可認(rèn)為剪力墻仍基本復(fù)合平截面假定，這種開洞剪力墻稱為小開口整體剪力墻 (如圖一b示)。聯(lián)肢剪力墻：洞口開得較大，梁剛度比墻肢剛度小得多時，截面整體性已破 壞，各墻肢單獨(dú)工作作用較顯著，這種稱為聯(lián)肢剪力墻。僅開有一排較大洞的剪 力墻稱為雙肢剪力墻(如圖一c所示)；開有多排較大洞口的剪力墻稱為多肢剪力 墻(如圖一d所示)。當(dāng)剪力墻的洞口尺寸較大，墻肢寬度較小，連梁的線剛度接近于墻肢的線剛 度時，剪力墻的受力性能已接近框架，這種剪力墻稱為壁式框架?？蛑Ъ袅Γ寒?dāng)?shù)讓有璐罂臻g時，可以將底層作為框架。底層為框架的剪力 墻稱為框支剪力墻，它是剪力墻的一種特殊的形式。圖一S)整體墻小開口整體墻1.2

5、.2第二判別方法一依據(jù)剪力墻整體系數(shù)a和墻肢慣性矩比I. /I的分類方法 1.2.2.1整體系數(shù)a整體系數(shù)a是剪力墻的一個重要的幾何參數(shù)，整體系數(shù)a表示連梁與墻肢的 相對剛度。a系數(shù)影響墻肢內(nèi)力分布，a 1時可近似看作幾個獨(dú)立墻肢； 小時，墻肢以局部彎曲為主，a較大時，墻肢以整體彎曲為主。a的具體取值方法如下：對于雙肢剪力墻：a = H Th(對于多肢剪力墻：a= HI6IJ F1 +212 V a21 Z j hjbj公式公式(1)(2)時.I:j1 j=i其中t 軸向變形影響系數(shù)，當(dāng)34肢時取0.8，57肢時取0.85, 8肢以 上取0.9；I剪力墻對組合截面形心的慣性矩；I n 扣除墻肢

6、慣性矩后剪力墻的慣性矩，I n = I 一四I ； j=i j1 hj第j列連梁的折算慣性矩；m洞口列數(shù);h 層高；a, a 第j列洞口兩側(cè)墻肢截面形心距離；i 第j列連梁計算跨度，取洞口寬度加梁高的一半; hj1 第j墻肢的截面慣性矩；j&系數(shù)，由a及層數(shù)查表確定。1.2.2.2墻肢慣性矩比I /I整體工作系數(shù)a愈大，說明剪力墻整體性很強(qiáng)，這樣的剪力墻可能是整體小 開口墻，也可能是壁式框架。因?yàn)楹笳吡壕€剛度大于柱線剛度，其a值很大，結(jié) 構(gòu)整體性也很強(qiáng)，但它的受力特點(diǎn)與框架相同。因此，除應(yīng)根據(jù)a值進(jìn)行剪力墻 分類判別外，還應(yīng)判別沿高度方向墻肢彎矩圖是否會出現(xiàn)反彎點(diǎn)。墻肢是否出現(xiàn)反彎點(diǎn)，與墻肢慣

7、性矩的比值I n /I、整體性系數(shù)a和層數(shù)n等 多種因素有關(guān)。I n /I值反映了剪力截面削弱的度,I n/I值大，說明截面削弱較 多，洞口較寬，墻肢相對較弱。因此，當(dāng)I/I增大到某一值時，墻肢表現(xiàn)出框 架的受力特點(diǎn)，即沿高度方向出現(xiàn)反彎點(diǎn)。因此，通常將In/I與其限值&的關(guān) 系式作為剪力墻分類的第二個判別式。1.2.2.3剪力墻分類般別式當(dāng)剪力墻無洞口或雖有洞口但洞口面積與墻面面積之比不大于0.16，且 孔洞口凈距及孔洞邊全墻邊距離大于孔洞長邊尺寸時，按整截面墻計算。當(dāng)a 1時，可不考慮連梁的約束作用，各墻肢分別按獨(dú)立的懸臂墻計算當(dāng)1 a IO,且I./I獎時，按整體小開口墻計算。當(dāng)a 10

8、，且I /I&時，按壁式框架計算。剪力墻結(jié)構(gòu)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀剪力墻結(jié)構(gòu)是由一系列的豎向縱、橫墻和平面樓板組合在一起的空間盒子式 結(jié)構(gòu)體系。它所承受的荷載除樓板傳來的豎向荷載外。還有水平作用的地震荷載 或風(fēng)荷載。剪力墻在豎向荷載作用下的計算比較簡單，主要討論水平荷載下的計 算問題。2.1國內(nèi)外關(guān)于短肢剪力墻的研究現(xiàn)狀和問題通常將肢長和厚度比在58之間的抗震墻稱作短肢剪力墻，墻體之間通過 連梁連接，中間由非承重砌體填充。由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較晚，所以目前對它的研究還不多。由文獻(xiàn)檢索知, 國外還沒有關(guān)于短肢剪力墻的文獻(xiàn)和工程報導(dǎo)，國內(nèi)發(fā)表的論文也不多。其中， 只有為數(shù)不多的幾篇從理論或試驗(yàn)上對短肢

9、剪力墻的力學(xué)性能、動力特性等幾個 方面進(jìn)行了分析，對工程設(shè)計有一定的指導(dǎo)意義。由于缺少研究，國內(nèi)規(guī)范對短肢剪力墻的布置、抗震等級以及軸壓比等比普 通的剪力墻采取了更嚴(yán)格的限制,而對短肢剪力墻的計算模型、適用高度、構(gòu)造 措施等沒有作明確的說明。這些限制的合理性還有待于進(jìn)一步分析驗(yàn)證。由于這 種結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)較晚,對它的研究不多，故目前工程界對短肢剪力墻的力學(xué)特性、抗 震性能以及設(shè)計方法還缺乏一致的看法。這已經(jīng)造成了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的混 亂，許多高層住宅結(jié)構(gòu)由于開洞過大，使得剪力墻墻肢過短,連梁高度過大，剪力 墻實(shí)際上被設(shè)計成了扁柱，給結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟(jì)性造成了不利影響。因此，明確 短肢剪力墻的定義

10、、對其力學(xué)性能、破壞形態(tài)、動力特性、抗震性能以及設(shè)計方 法等進(jìn)行系統(tǒng)的研究,形成一套完整的設(shè)計理論，是建筑工程設(shè)計中急需解決的 課題。2.2國內(nèi)外關(guān)于聯(lián)肢剪力墻的研究現(xiàn)狀和問題國外對聯(lián)肢墻理論的研究比較早，早期的研究多為分析方法的研究,在計算 機(jī)普遍應(yīng)用于結(jié)構(gòu)分析之前，人們多采用解析法求解聯(lián)肢墻問題,其中應(yīng)用最廣 泛的是由Chitty于1947年提出的所謂的連續(xù)連接介質(zhì)法，許多學(xué)者基于這種方法 對聯(lián)肢墻進(jìn)行了靜力或動力分析。前南斯拉夫?qū)W者Rosman于1964年應(yīng)用這種方法: 將沿剪力墻高度規(guī)則分布的連梁等效為均勻分布在兩墻肢之間的連續(xù)連接介質(zhì)， 并假定在水平荷載作用下，連梁的反彎點(diǎn)在其跨中，

11、墻肢和連梁的特征值沿墻高 為常量，由平衡條件、協(xié)調(diào)條件（連梁反彎點(diǎn)豎向位移為零）得到聯(lián)肢墻在水平載 作用下的控制微分方程，求得了聯(lián)肢墻在頂點(diǎn)集中荷載作用下的近似解。因此， 有些文獻(xiàn)將連續(xù)連接介質(zhì)法稱為Rosman方法。國內(nèi)對聯(lián)肢墻的分析基本上都是應(yīng)用Chitty連續(xù)連接介質(zhì)法（Rosman方 法），到的控制微分方程是以連梁的分布彎矩為基本未知函數(shù)，求得了聯(lián)肢墻在水 平均布荷載、倒三角形分布荷載和頂點(diǎn)集中荷載作用下的解，這些成果已經(jīng)應(yīng)用 于工程設(shè)計。剪力墻結(jié)構(gòu)的基本研究方法及其優(yōu)缺點(diǎn)多年來，國內(nèi)外的學(xué)者針對剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)建立了許多分析方法和計算模 型。分析方法可以歸納為三大類：數(shù)值計算方法、解

12、析方法和半數(shù)值半解析方法。 下面對各類方法作一簡單介紹：3.1解析法解析法又稱等效連續(xù)化法或微分方程法。將結(jié)構(gòu)各層的受力構(gòu)件沿高度方向 進(jìn)行連續(xù)化，然后用微分方程來求解結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形。解析法中應(yīng)用最多的是 等效夾層梁法，最早是由Chitty提出來并用于分析框架結(jié)構(gòu)，剪力墻出現(xiàn)后被推廣 應(yīng)用于聯(lián)肢剪力墻。開始時，這個方法被用于剪力墻的靜力分析,70年代被推廣于 動力分析。這種方法局限性很大,只能用于形狀和開洞規(guī)則的剪力墻，且此方法對 低層和多層建筑誤差較大。3.2數(shù)值解法此法又稱等效離散化法。把一個整體結(jié)構(gòu)連續(xù)體離散化為大小和類型不同的 單元體，通過節(jié)點(diǎn)連接成整體來代替原有結(jié)構(gòu),使之滿足整體的

13、平衡條件和變形協(xié) 調(diào)條件，從而可以通過位移法一力法和混合法等方法進(jìn)行數(shù)值求解。由于這種方 法通用性強(qiáng)，易于編制計算程序，又有較高的計算精度,在工程界廣為應(yīng)用。根據(jù)所 采用的單元類型的不同，可分成微觀模型和宏觀模型兩大類。3.2.1微觀模型隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和鋼筋混凝土本構(gòu)關(guān)系的深入研究，誕生于20世紀(jì)60 年代的鋼筋混凝土有限元方法被運(yùn)用到分析剪力墻結(jié)構(gòu)上。目前,有限元方法還 處于不斷發(fā)展和完善之中,許多理論問題尚待深入研究。同時，龐大的自由度引起的數(shù)值分析上的困難和需要繁重的計算工作量，使得這一方法目前主要用于分析 結(jié)構(gòu)部件或局部結(jié)構(gòu)以及試驗(yàn)的計算機(jī)模擬,而在分析和設(shè)計實(shí)際結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較 少

14、。目前，用于剪力墻結(jié)構(gòu)的微觀模型主要有平面應(yīng)力膜單元和板殼單元。3.2.2宏觀模型這種模型相對比較簡單，計算量小,力學(xué)概念清晰、直觀。所以，從分析實(shí)際結(jié) 構(gòu)考慮，宏觀模型是目前最主要的研究和使用的模型,已在工程設(shè)計中廣泛應(yīng)用。 下面對幾種主要的宏觀模型說明一下：鼻性it分著貌性敷切,圖一（1）等效梁模型用等效梁單元對剪力墻沿墻軸線進(jìn)行離散。該單元的全部非彈性變形集中到 兩端的塑性鉸上，可用兩端的非線性彈簧表示，中間部分為彈性的，如圖一（a）所 示。這種模型是最早建立和目前應(yīng)用最廣的模型，其最大缺陷是沒有考慮到剪力 墻橫截面中性軸的移動,假設(shè)其轉(zhuǎn)動始終圍繞著墻橫截面的形心軸。事實(shí)上,隨著 墻體線

15、性反應(yīng)的產(chǎn)生，其中和軸向受壓區(qū)移動,形心軸和中性軸不再重合。（2）墻板單元模型該模型將墻用墻柱代替,上下端設(shè)剛域，并與框架梁柱節(jié)點(diǎn)鉸接，如圖一（b）所 示。采用了受力前后剪力墻橫截面保持平面和剛周邊的假設(shè)，該模型在進(jìn)行非線 性分析時，存在著與等效梁模型一樣的缺點(diǎn)，且對墻體剛度用一個剛度降低系數(shù)作 折減，顯得過于粗糙。（3）等效支撐模型此模型將墻用具有等效抗剪剛度的支撐替換，同時，對支撐兩側(cè)柱截面面積按 等效抗彎剛度進(jìn)行修正,與框架梁柱節(jié)點(diǎn)鉸接,如圖一（c）所示，主要用于框架一 剪力墻結(jié)構(gòu)。此模型不能體現(xiàn)軸向剛度，在剛度替換過程中導(dǎo)致剪力墻力學(xué)性能 的變化，不全符合結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況，計算結(jié)果存在

16、一定誤差,因此,這一模型應(yīng)用 很少。（4）三垂直桿元模型1984年，在美日合作的高層鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的模擬振動臺試驗(yàn) 基礎(chǔ)上,Kabeyasawa等提出了三垂直桿元模型，如圖一（d）所示。三個垂直桿元 由位于一樓層上下樓板位置處的無限剛性梁聯(lián)結(jié)，其中外側(cè)的兩個桿元代表了墻 兩邊柱的軸向剛度，中間單元由位于底部的垂直、水平和轉(zhuǎn)動彈簧組成，各代表 了中間墻板的軸向、剪切和彎曲剛度，墻體的滯回特性由這三個桿元分別模擬。 這個模型的主要優(yōu)點(diǎn)是克服了等效梁模型的缺點(diǎn)!能模擬墻橫截面中性軸的移 動。其主要缺點(diǎn)是代表中間墻板彎曲特性的轉(zhuǎn)動彈簧很難與邊柱的變形協(xié)調(diào)。 （5）.多垂直桿元模型為了解決三

17、垂直桿元模型中的彎曲彈簧與兩邊柱變形協(xié)調(diào)的問題，基于模擬 彎曲性能的纖維單元模型的思想，Vulcano和Bertero于 1988年提出了一個修正模 型，即多垂直桿元模型，如圖一 （e）所示。在這個模型中位于一樓層上下樓板位 置處的無限剛性梁由許多個相互平行的垂直桿單元相連，其中，兩側(cè)桿元代表兩 邊柱的軸向和彎曲剛度。而其它內(nèi)部的垂直桿元代表了中間墻板的軸向和彎曲剛 度，位于由高度處的水平彈簧代表了墻體的剪切剛度、墻體的轉(zhuǎn)動圍繞著形心軸 上的A點(diǎn)發(fā)生，即A點(diǎn)為底梁和頂梁的相對轉(zhuǎn)動中心。這個模型克服了三垂直桿 元模型的缺點(diǎn)，而保留了其優(yōu)點(diǎn)。其滯回特性只需用剪切彈簧和軸向受力桿的滯 回特性來描述，

18、力學(xué)概念清晰，計算量不大，是目前最為理想的一種宏觀剪力墻 模型。（6）空間薄壁桿件模型在高層結(jié)構(gòu)分析程序TBSA和TAT系列中應(yīng)用了此計算模型。這種模型考慮 了桿件的彎曲、剪切和軸向變形的影響，在目前高層結(jié)構(gòu)分析中廣為應(yīng)用。工程 應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)表明：對于高度較大0結(jié)構(gòu)布置比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)，薄壁桿件模型是比較 理想的，精度足以滿足工程設(shè)計要求!但對于高度較低或布置比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)!此 模型不夠理想。（7）殼元墻元模型北京大學(xué)推出的SAP84結(jié)構(gòu)分析軟件中的墻單元模型是在板殼單元基礎(chǔ)上， 根據(jù)靜力凝聚原理開發(fā)的一種四節(jié)點(diǎn)矩形單元。該單元既有墻所在平面內(nèi)的剛度! 又具有平面外的彎曲剛度。3.3半解析半數(shù)值法有

19、限元法的優(yōu)點(diǎn)是眾所周知的，但對于許多具有規(guī)則幾何形狀的平面和簡單 邊界條件的結(jié)構(gòu)來說，完全的有限元分析常常是既浪費(fèi)又不必要。以力學(xué)問題經(jīng) 典的數(shù)學(xué)分析方法（解析法）與純數(shù)值方法結(jié)合產(chǎn)生的半解析半數(shù)值法，吸收了 兩者的優(yōu)點(diǎn)!精度高而未知量不多，目前用于剪力墻結(jié)構(gòu)分析的主要是有限條法。 但有限條法與解析法一樣，有較大的局限性，主要適合于形狀及開洞都比較規(guī)則 的剪力墻。通過上述分析知道，多垂直桿元模型是目前較為理想的一種計算模型。剪力墻研究的發(fā)展動向4.1鋼板剪力墻鋼板剪力墻（下簡稱鋼板墻）結(jié)構(gòu)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型抗側(cè) 力結(jié)構(gòu)體系。鋼板墻單元由內(nèi)嵌鋼板和豎向邊緣構(gòu)件（柱或豎向加勁肋）

20、、水平邊 構(gòu)件（梁或水平加勁肋）構(gòu)成。當(dāng)鋼板沿結(jié)構(gòu)某跨自上而下連續(xù)布置時，即形成鋼 板剪力墻體系。鋼板墻整體的受力特性類似于底端固接的豎向懸臂組合梁：豎向 邊緣構(gòu)件相當(dāng)于翼緣，內(nèi)嵌鋼板相當(dāng)于腹板，而水平邊緣構(gòu)件則可近似等效為橫 向加勁肋。過去30年來，關(guān)于鋼板墻作為主要水平抗側(cè)力體系的試驗(yàn)研究和數(shù)值 分析揭示了其獨(dú)特的表現(xiàn)，包括較大的彈性初始剛度、大變形能力和良好的塑性 性能、穩(wěn)定的滯回特性等。鋼板墻已成為一種非常具有發(fā)展前景的高層抗側(cè)力體 系尤其適用于高烈度地震區(qū)建筑。鋼板墻的如下破壞形式:鋼板在對角受壓區(qū)的壓屈破壞;連接鋼板及周邊梁、 柱耳板的螺栓發(fā)生滑移破壞；鋼板在對角拉力帶發(fā)生拉伸屈服

21、破壞；鋼板在對角 拉力帶因拉伸開裂導(dǎo)致的破壞；邊緣梁因彎曲而破壞；邊緣柱受壓破壞等。我國高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ9998）鋼板墻的設(shè)計極限狀態(tài)， 尚沒有利用板件彈性局部屈曲后強(qiáng)度。這樣可能造成鋼板較厚或加勁肋很密，加 勁肋增加了施工難度。正在修訂的高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程，試圖改進(jìn) 這一設(shè)計準(zhǔn)則，使其能夠包括和推進(jìn)薄鋼板及薄鋼板加勁墻的應(yīng)用。關(guān)于鋼板墻的研究在我國時間還不長，還需要在試驗(yàn)和研究方面做大量的工 作，以指導(dǎo)我國相應(yīng)規(guī)范的制訂和完善。4.2核芯型鋼混凝土（CSRC）結(jié)構(gòu)核芯型鋼混凝土（CSRC）結(jié)構(gòu)（見圖二）是型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（SRC）和核心鋼 管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展。相對于普

22、通的鋼筋混凝土剪力墻和框架結(jié)構(gòu)有良好的抗震 性能，可與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱結(jié)構(gòu)體系相結(jié)合，形成核心型鋼混凝土結(jié)構(gòu) 短肢剪力墻和核芯型鋼混凝土異形柱結(jié)構(gòu)體系。核芯型鋼混凝土（CSRC）結(jié)構(gòu)能 夠有效的實(shí)現(xiàn)小高層住宅和辦公樓的建筑、結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)三者的合理協(xié)調(diào)，在小高 層住宅和辦公樓結(jié)構(gòu)中體現(xiàn)出較好的應(yīng)用推廣前景。CSRC結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用于小高層住宅和多高層辦公樓中，相對于其他的鋼筋混凝 土結(jié)構(gòu)形式有如下的優(yōu)點(diǎn)：CSRC結(jié)構(gòu)可以有效的提高柱的軸壓力限值、有效的減 小柱截面尺寸，增加建筑的使用空間，減少短柱的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時由于型鋼主要 配置在柱截面核心，可有效提高柱抗剪承載力，有效提高剪力墻結(jié)構(gòu)的彈塑性變

23、 形能力和延性，非常有利于結(jié)構(gòu)的防倒塌能力。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有良好的建筑功能和經(jīng)濟(jì)性能，是一種具有較高潛在應(yīng)用 前景的高層住宅結(jié)構(gòu)體系，但是其應(yīng)用的主要瓶頸是短肢剪力墻的抗震性能較 差，且端部配筋復(fù)雜。高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ9998）對短肢剪 力墻的設(shè)計規(guī)定和構(gòu)造要求較高，導(dǎo)致短肢剪力墻暗柱配筋暗柱處容易超筋和截 面尺寸偏大等問題，影響了其性能的發(fā)揮。若在短肢剪力墻暗柱（或端柱）處配 置CSRC短肢剪力墻，可有效提高暗柱（或端柱）的配筋量，避免暗柱（或端柱） 處出現(xiàn)超筋現(xiàn)象。同時有效提高短肢剪力墻的軸壓比限值，使短肢剪力墻設(shè)計更 加靈活方便。圖二概念設(shè)計階中的注意事項5.1加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

24、概念設(shè)計，做好結(jié)構(gòu)布置5. 1. 1概念設(shè)計的基本內(nèi)容和方法概念設(shè)計是指從結(jié)構(gòu)的宏觀整體出發(fā)，用結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的觀點(diǎn)，著眼于結(jié)構(gòu)整體 反應(yīng)，正確地解決總體方案、材料使用和細(xì)部構(gòu)造。以達(dá)到合理抗震設(shè)計的目的。 結(jié)構(gòu)抗震概念設(shè)計的目標(biāo)是使整體結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地震能量的作用，避免結(jié)構(gòu)出 現(xiàn)敏感的薄弱部位。地震能量的聚散，如果僅集中在少數(shù)薄弱部位，必會導(dǎo)致結(jié) 構(gòu)過早破壞，目前各種抗震設(shè)計方法的前提之一就是假定整個結(jié)構(gòu)能發(fā)揮耗散地 震能量的作用，在此前提下才能以多遇地震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算、構(gòu)件截面設(shè)計并 輔以相應(yīng)的構(gòu)造措施，必要時采用彈性時程分析法進(jìn)行補(bǔ)充計算，試圖達(dá)到罕遇 地震作用下結(jié)構(gòu)不倒塌的目標(biāo)。不論是(G

25、BSO011-2001)建筑抗震設(shè)計規(guī)范， 還是(JGJ32002)(高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程均在相關(guān)條文中強(qiáng)調(diào)了建筑 與結(jié)構(gòu)概念設(shè)計的重要性，要求我們在高層建筑設(shè)計中應(yīng)特別重視有關(guān)概念設(shè)計 的條文規(guī)定。合理確定其抗側(cè)剛度中心位置，使水平合力作用點(diǎn)通過或靠近剛度中心，避 免產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)影響。屋面小的塔樓設(shè)計要合理，整體上應(yīng)注意利用贅余桿件來增多 抗震防線，掌握強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁等設(shè)計概念。剪力墻的布置 應(yīng)力求各向均勻，且有利于使斷面受力均勻。結(jié)構(gòu)的剛度中心和質(zhì)量中心盡量接 近，減少地震作用下產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。過長的房屋避免在兩端設(shè)置縱向剪力墻，保證電 梯、樓梯井所構(gòu)成的抗側(cè)力核心區(qū)墻體及樓

26、面梁板剛度。房屋四周陽角宜用“L” 形墻、內(nèi)墻用“I“十”型墻，防止出現(xiàn)“一”字墻。平面及豎向結(jié)構(gòu)布置 均應(yīng)滿足規(guī)范的基本規(guī)定。5. 1. 2連梁的概念設(shè)計在剪力墻結(jié)構(gòu)中，連接墻肢與墻肢的梁稱為連梁。連梁對于剪力墻的剛度、 承載力和延性等都有十分重要的影響，它又是實(shí)現(xiàn)剪力墻二道設(shè)防設(shè)計的重要構(gòu) 件。連兩端承受反向彎矩作用，截面厚度較小，是一種對剪切變形十分敏感、且 容易出現(xiàn)斜裂縫和容易剪切破壞的構(gòu)件。設(shè)計連梁的特殊要求是：在小震和風(fēng)荷 載作用下的正常使用狀態(tài)下，它起著聯(lián)系墻肢、且加大剪力墻剛度的作用，它承 受彎矩和剪力，不能出現(xiàn)裂縫；在中震下，它允許首先出現(xiàn)彎曲屈服，耗散地震 能量；在大震作用

27、下，可能、也允許它發(fā)生剪切破壞。對于本設(shè)計的聯(lián)肢剪力墻(開洞規(guī)則的剪力墻)，連梁的設(shè)計既要通過限制 軸壓比和受彎鋼筋配筋率來防止過早地出現(xiàn)剪切破壞，有要嚴(yán)格地按照建筑設(shè)計 的各項尺寸確定構(gòu)件的截面大小，因此有時是無法同時滿足各種要求的。我們在 設(shè)計時應(yīng)當(dāng)在了解連梁受力和變形性能的基礎(chǔ)上，在可能的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整、采 取對策。下面歸納一下概念設(shè)計上關(guān)于連梁設(shè)計的幾個措施：抗風(fēng)結(jié)構(gòu)(非抗震結(jié)構(gòu))可以用加大連梁尺寸的方法提高連梁的剛度，從 而增大聯(lián)肢剪力墻的剛度，以滿足結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度的要求。計算時，連梁不 易折減，內(nèi)力也不易調(diào)幅。而抗震結(jié)構(gòu)不易采用加大連梁尺寸的方法提高 剪力墻剛度，相反，開洞剪力墻中的

28、連梁易較小，如結(jié)構(gòu)剛度不足時，可 采用其他方法增大結(jié)構(gòu)總剛度。（2）抗震結(jié)構(gòu)要考慮彈塑性性能以抵抗中震和大震，因此不宜采用剛度很大的 連梁，不宜設(shè)計類似整體懸臂（整體小開口剪力墻）的聯(lián)肢剪力墻，聯(lián)肢 剪力墻的整體系數(shù)a宜取小于10，也不宜采用配筋很多的連梁，應(yīng)通過連 梁的彎矩調(diào)幅設(shè)計強(qiáng)墻弱梁的延性剪力墻。（3） 當(dāng)剪力墻的長度很大時，可開一個大洞口，減小梁高，形成相對較小的連 梁，即采用“弱連梁”將剪力墻分割成長度較小的墻（每段墻可以是聯(lián)肢 剪力墻，也可以是獨(dú)立獨(dú)立墻肢等），“弱連梁”對墻肢約束彎矩很小， 整體系數(shù)a 1的連梁屬于弱連梁，計算弱連梁的剛度也不宜折減。（4）抗震剪力墻可通過連梁內(nèi)

29、力調(diào)幅降低連梁彎矩，但調(diào)整后的連梁彎矩不能 低于風(fēng)荷載下的連梁彎矩，也不能低于小震下的連梁彎矩。（5）跨高比小于2.5的連梁多數(shù)出現(xiàn)剪壞，為避免脆性剪切破壞，主要措施是 控制剪壓比和適當(dāng)增加箍筋數(shù)量。（6）為了限制連梁截面剪壓比，應(yīng)當(dāng)控制連梁的受彎鋼筋數(shù)量，受彎鋼筋不超 過最大配筋率，也不小于最小配筋率。（7）當(dāng)連梁破壞對承受豎向荷載沒有很大影響時，在大震作用下，允許連梁出 現(xiàn)剪切破壞，按照多道設(shè)防的概念設(shè)計聯(lián)肢剪力墻。5.2加強(qiáng)結(jié)構(gòu)分析尋求更合理的結(jié)構(gòu)方案前期方案設(shè)計的好壞對結(jié)構(gòu)設(shè)計的材料耗量影響最 大，有資料表明前期設(shè)計工作將影響到投資的25%80%。一般情況下，剪力墻 結(jié)構(gòu)中無論采用大開

30、間或小開間方案。都能滿足規(guī)范中規(guī)定的要求，其墻體配筋 一般只是構(gòu)造配筋。在以往設(shè)計中，常常是一種方案一次電算定方案，結(jié)果造成 結(jié)構(gòu)自重大、剛度過大、地震自振周期短、位移值不合理等情況。一些資料已表 明，若將傳統(tǒng)的小開間剪力墻方案改為大開間并適當(dāng)合理地采用一些短肢墻或異 形柱，合理地減少墻體用量，經(jīng)過計算分析調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，不但能使結(jié)構(gòu)取得較 好的經(jīng)濟(jì)效果還能取得較好的建筑功能效果。所以應(yīng)盡量避免用小開間剪力墻。 這也就是我們這次設(shè)計之所以采用大開間剪力墻的原因所在。5.3加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論的研究要設(shè)計考慮好結(jié)構(gòu)中的問題，首先應(yīng)該了解到各種結(jié)構(gòu)受力的基本特點(diǎn)、基 本概念，靈活地運(yùn)用規(guī)范條文。剪力墻

31、是一平面構(gòu)件，它承受沿其平面作用的水 平剪力和彎矩，還承擔(dān)豎向壓力，在軸力、彎矩、剪力的復(fù)合狀態(tài)下工作，其受 水平力作用時，類似于一根底部嵌固于基礎(chǔ)上的懸臂深梁，彎曲變形和剪切變形 是墻體側(cè)移的主要成份，而平面外的剛度和承載力很小。因此，設(shè)計中必須在滿 足必要的強(qiáng)度的前提下，通過概念設(shè)計，考慮好構(gòu)造措施，以提高整個結(jié)構(gòu)特別 是薄弱部位的變形能力。若能先利用剪力墻整體系數(shù)判別剪力墻的所屬類別后， 便可根據(jù)各類墻的受力性能合理考慮其構(gòu)造措施。在一般剪力墻結(jié)構(gòu)中，外縱墻 屬于壁式框架，山墻屬小開口墻或整體墻，內(nèi)橫墻和內(nèi)縱墻屬聯(lián)肢墻或小開口墻， 因此應(yīng)有針對性地根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特性和破壞形態(tài)考慮設(shè)計方案

32、和構(gòu)造措施。 5.4加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性在高層建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋對于結(jié)構(gòu)的整體性起到非常重要的作用，樓蓋相當(dāng) 于水平隔板，它不僅聚集和傳遞慣性力到各個豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)，而且要使這些 子結(jié)構(gòu)能協(xié)同承受地震作用，特別是當(dāng)豎向抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)布置不均勻或布置復(fù)雜 或抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)水平變形特征不同時，整個結(jié)構(gòu)就要依靠樓蓋使抗側(cè)力子結(jié)構(gòu)能 協(xié)同工作。樓蓋體系最重要的作用是提供足夠的平面內(nèi)剛度和內(nèi)力。并與豎向子 結(jié)構(gòu)有效連接，當(dāng)結(jié)構(gòu)空曠、平面狹長、平面凹凸不規(guī)則。樓蓋開大洞口時更應(yīng) 特別注意，設(shè)計中不能誤認(rèn)為，在多遇地震作用計算中考慮了樓板平面內(nèi)彈性變 形影響后，就可以削弱樓蓋體系。5.5加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的

33、延性是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在承載力沒有顯著下降的情況下，承受變 形的能力。結(jié)構(gòu)的延性好則變形能力好，抗震性能好，有利于防止大地震時結(jié)構(gòu) 突然倒塌。參考一些試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，在壓彎共同作用下，實(shí)際影響延 性最根本的原因是受壓區(qū)相對高度，當(dāng)受壓區(qū)相對高度增加時，延性減小。從具 體的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可以得到這樣的結(jié)論：（1）軸向壓力大時，受壓區(qū)相對高度越大，延性越??；（2）大偏心受壓的剪力墻受壓區(qū)高度小，其延性教小偏心受壓剪力墻要好；有 翼緣或明柱的1字形剪力墻可以減少受壓區(qū)的高度，延性較好；（3）分布鋼筋配筋率高，受壓區(qū)加大，對彎曲延性不利，但可以提高抗剪能力， 防止脆性破壞；（4）提高混凝土強(qiáng)度等級可

34、以減小受壓區(qū)高度，也可以提高延性。因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)該設(shè)法提高結(jié)構(gòu)中的重點(diǎn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件和關(guān)鍵部位的延性。 例如，在平面布置上，注意提高房屋周邊轉(zhuǎn)角處以及復(fù)雜平面各翼相接處的構(gòu)件 及聯(lián)接的延性。在豎向應(yīng)注意提高有可能出現(xiàn)塑性變形集中的相對薄弱樓層的桿 件延性，著重加強(qiáng)底層桿件的延性?？傊Y(jié)構(gòu)中何處應(yīng)加強(qiáng)其結(jié)構(gòu)剛度，何處 需加強(qiáng)其配筋，控制其桿件的尺寸及配筋率要求等均應(yīng)做到有利于提高結(jié)構(gòu)的延 性。所以應(yīng)考慮好強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎的原則，防止盲目加強(qiáng)或 削弱結(jié)構(gòu)的某一部分，影響其結(jié)構(gòu)延性?？傊?，在剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中一定要 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)分析、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法、加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體

35、性和 加強(qiáng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性，綜合考慮各種因素的影響，最終使剪力墻結(jié)構(gòu)安全可靠、經(jīng) 濟(jì)合理。本設(shè)計的研究內(nèi)容及步驟6.1工程概況和設(shè)計條件6.1.1建筑概況與結(jié)構(gòu)選型本畢業(yè)設(shè)計為鄭州機(jī)械學(xué)校一棟住宅樓的設(shè)計。目前，剪力墻結(jié)構(gòu)作為小康 住宅主要建筑結(jié)構(gòu)體系之一，隨著大模現(xiàn)澆施工方法的普遍采用，該結(jié)構(gòu)向大跨 度開放式發(fā)展，以克服傳統(tǒng)剪力墻開間小，空間劃分不靈活的缺點(diǎn)。本畢業(yè)設(shè)計 擬在鄭州市某小康示范小區(qū)的設(shè)計高層住宅（全現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)）多棟。結(jié)構(gòu)地 上1222層，地下12層。戶型及戶室比：二室一廳，5060%；三室一廳， 2030%； 一室一廳：1020%，結(jié)構(gòu)布置體現(xiàn)小康住宅的特點(diǎn)。鄭州機(jī)械學(xué)校的住宅

36、樓，設(shè)有一層地下室，地面以上為十八層住宅，局部（電 梯機(jī)房）為20層，室內(nèi)外高差為600mm，層高均為2.8m，建筑高度（室外地面 全主要屋面板的板頂）為51.00m。住宅內(nèi)部設(shè)有兩部電梯和兩個樓梯。建筑沿x 軸方向的寬度為55.2米，沿y軸方向的寬度為11.4米。根據(jù)建筑的實(shí)用功能、房屋的高度與層數(shù)、場地條件、結(jié)構(gòu)材料以及施工技 術(shù)等因素綜合考慮，抗側(cè)力結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系。剪力墻墻 體的厚度一般均為200mm，地下室混凝土剪力墻厚度為250mm。剪力墻結(jié)構(gòu)的 平面布置見建筑平面圖，除圖中注明者外，墻體定位均為軸線居中。樓蓋結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板，樓板厚度分別為100mm,

37、120mm、160mm三 種；地下室頂板作為上部結(jié)構(gòu)的嵌固部分，其樓板厚度為180mm。基礎(chǔ)采用現(xiàn) 澆鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)。6.1.2設(shè)計的基本條件6.1.2.1建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限、安全等級以及建筑設(shè)防類別本工程屬于普通高層民用住宅樓，屬于一般建筑。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè) 計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)第1.0.5條，結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為50年。按照建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)弟1.0.8條和第7.0.3條，建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)Y = 1.0安全等級為一級，結(jié)構(gòu)重要1 土系0。根據(jù)建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)鎧3.0.2條和第10.0.2條，建筑抗震設(shè)防類別 為丙類。建筑室外地面全檐口的高度為m,建筑高

38、寬比為4.82，根據(jù)高層建筑混凝土 結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(以下簡稱高規(guī))第4.2.2條和第4.4.3條，本設(shè)計屬于A級 高度鋼筋混凝土高層結(jié)構(gòu)土高層建筑結(jié)構(gòu)。6.1.2.2雪荷載根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范附錄D.4全國各城市的50年一遇雪壓和風(fēng)壓， 鄭州地區(qū)的基本雪壓:為0.4kN/m2。6.1.2.3風(fēng)荷載基本風(fēng)壓本工程的房屋高度小于60m,對于風(fēng)荷載不是很敏感，按照高規(guī)第3.2.2條 規(guī)定，基本風(fēng)壓-應(yīng)該按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范附錄D.4全國各城市的50年 一遇雪壓和風(fēng)壓中50年一遇的風(fēng)壓，基本風(fēng)壓巧=0.40kN/m2。 地面粗糙度0本工程位于有密集建筑群的城市市區(qū)，地面粗糙度類別為C類。6.1.2.4抗震

39、設(shè)防的有關(guān)參數(shù)擬建場地土層的等效剪切波速為，屬于土，建筑場地覆蓋層的厚度為m，根 據(jù)建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)表4.1.6的規(guī)定，建筑的場地類別為II類。按照建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)附錄A我國主要城鎮(zhèn)抗震設(shè)防烈度、 設(shè)計基本地震加速度和設(shè)計地震分組的規(guī)定，鄭州市的抗震設(shè)防烈度為7度， 設(shè)計基本地震加速度值為0.15g，設(shè)計地震分組為第一組。本工程建筑主要屋面的高度為51.00m，根據(jù)高規(guī)第4.8.2條規(guī)定，剪力墻 的抗震等級為三級。6.1.3混凝土結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范第3.4.1條，本工程混凝土結(jié)構(gòu)可根據(jù)其所處環(huán) 境條件的不同，劃分為一類和二b類兩種，地下室底板，底梁和地下室外墻是二 b

40、類，其他均為一類。6.2結(jié)構(gòu)計算模型6.2.1基本假定剪力墻在水平荷載作用下的分析，均采用如下的基本假定：各棉剪力墻在自身平面內(nèi)的剛度大。而在其平面外的剛度很小，可忽略不計。 這樣就可把布置在縱、橫兩個方向上的剪力墻分開考慮。每根剪力墻只承受其平 面內(nèi)的水平力，空間結(jié)構(gòu)即可作為平面結(jié)構(gòu)處理。樓蓋在其自身平面內(nèi)的剮度很大，可視為剮度為無窮大的剮土樓蓋；而在其 平面外，則剛度很小，可以忽略不計。因此在水平荷載作用下，樓蓋只產(chǎn)生剛體 運(yùn)動，這就意味著各片剪力墻的側(cè)移是相等的。因而整體結(jié)構(gòu)上所承受的水平荷 載就可以根據(jù)各片剪力墻的等效抗彎剛度按比例分配給各片剪力墻，然后再分別 對各片剪力墻進(jìn)行內(nèi)力和位

41、移的計算。目前，在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)(特別是剪力墻結(jié)構(gòu))設(shè)計時，大都采用三維空 間有限元軟件進(jìn)行計算。無論是在豎向荷載作用下，還是在風(fēng)荷載或者多遇水平 地震作用下，均假定結(jié)構(gòu)和構(gòu)件處于理想彈性狀態(tài)，故此可以采用彈性方法計算高層混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)的變形和內(nèi)力。由于高層建筑結(jié)構(gòu)的計算模型比較復(fù)雜，為了減少結(jié)構(gòu)的自由度，在進(jìn)行計 算分析時，通常引入“樓板在其平面內(nèi)剛度無限大，在平面外剛度為零”的假定， 使得每一樓層中任何構(gòu)件在樓層平面內(nèi)的平移和轉(zhuǎn)動都可以用該層參考點(diǎn)的平 移和轉(zhuǎn)動表示，從而大大減少了結(jié)構(gòu)的自由度和計算量。6.2.2計算軟件本工程采用由中國建筑科學(xué)研究院PKPM

42、CAD工程部開發(fā)的多層及高層建筑結(jié) 構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件SATWE進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)計算。6.3豎向荷載計算剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向荷載包括樓面及屋面荷載、墻體及門窗等重力荷載。墻體 包括承重的鋼筋混凝土墻和輕質(zhì)隔墻。應(yīng)分別按各自的厚度及材料容重標(biāo)準(zhǔn)值計 算，其兩側(cè)的粉刷層（或貼面）重量應(yīng)計入墻自內(nèi)。設(shè)計時荷載采用的時屋面和樓 面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值，以及墻體永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值。6.4風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力和位移的計算6.4.1風(fēng)荷載作用下的內(nèi)力計算公式（3）垂直于建筑物表面上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值按公式3計算。z四S 其中表示風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（KN/m2）； 6表示高度z處的風(fēng)振系數(shù)；R表 示風(fēng)荷載體形系數(shù)；R表示風(fēng)壓高

43、度變化系數(shù)；W。表示基本風(fēng)壓（KN/m2）， 可以按查規(guī)范給出的50年一遇的風(fēng)壓，但不得小于0.3 KN / m 2。將由公式3所得風(fēng)荷載乘以房屋各層受風(fēng)面寬度可得沿房屋高度的分布風(fēng)荷載（kN/m），然后按靜力等效原理將其換算為作用于各樓層標(biāo)高處的集中荷載Ft（kN）。風(fēng)荷載作用下的位移計算對于整體小開口剪力墻，其頂點(diǎn)位移按下式計算:qH 44 旦 EI、u = 1.2 x (1 +)8 EIGAH 4U=1.2 X W/ 4 (1 +EE)120 EI GAH 2PH 33 旦 EI、u=1.2 x(1 +)3 EIGAH 2（均布荷載）（倒三角形分布）（頂點(diǎn)集中荷載）公式（4）其中A截面總

44、面積，A =四A。j=1 J對于聯(lián)肢墻，其頂點(diǎn)位移按下式計算:u = 1 x ETC eq11 V H 3u x 060 E Iu 1 x V 0H 33 7（均布荷載）（倒三角形分布）（頂部集中荷載）公式（5）6.5地震作用下的內(nèi)力和位移計算我國建筑抗震設(shè)計規(guī)范中提出的抗震設(shè)防的基本方針是“小震不壞、中 震可修、大震不倒”。在高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中.通過兩階段抗震設(shè)計 方法來實(shí)現(xiàn)“三個水準(zhǔn)抗震設(shè)防的目標(biāo)。第一階段抗震設(shè)計是對結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下進(jìn)行彈性分析，主要驗(yàn)算結(jié)構(gòu) 的樓層位移、層間位移、整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力。對于大多數(shù)建筑 結(jié)構(gòu)，可以只進(jìn)行第一階段抗震設(shè)計，通過擾震概

45、念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施來滿足 第二和第三水準(zhǔn)的抗震震設(shè)防。6.5.1地震作用下的內(nèi)力計算根據(jù)高規(guī)第3.3.4條和4.6.4條，本工程建筑高度大于40m,宜采用振型分 解反應(yīng)譜法進(jìn)行結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下內(nèi)力和變形的彈性計算。由于本工程不屬 于質(zhì)量與剛度分布明顯不對稱、不均勻的結(jié)構(gòu)，按照（高規(guī)第3.3.2條的規(guī)定， 可以只計算單向水平地震作用下的扭轉(zhuǎn)影響。振型分解反應(yīng)譜法將結(jié)構(gòu)視為多質(zhì)點(diǎn)體系，計算前若十個自振周期與振型， 利用正則變換，將多自由度體系分解為多個彼此獨(dú)立的廣義單自由度體系。根據(jù) 地震加速度反應(yīng)譜曲線.確定各單自由度體系的最大慣性力，并用靜力方法進(jìn)行 結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算。將各振型的位移與內(nèi)力

46、進(jìn)行組合，從而可以得到結(jié)構(gòu)在水平地 震作用下的位移與內(nèi)力。由于振型分解反應(yīng)譜法在落十算過程中綜合考慮了地震 地面運(yùn)動的強(qiáng)弱、建筑場地的性質(zhì)以及結(jié)構(gòu)自身動力特性的影響，因而是目前在 結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中最基本和最常用的計算方法。地震作用下的位移計算見6.4.2,與風(fēng)荷載作用下的位移計算方式相同。6.6 荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合6.6.1無地震作用無地震作用時，根據(jù)高規(guī)縮.6.1條，荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值按下列公式公式（4）確定：S 7 S +甲y S +甲y SG Gk Q Q Qk W W Wk 式中S荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值；wkSk,S成S 分別為永久荷載、樓面活荷載和風(fēng)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；分別是永久

47、荷載、樓面活荷載和風(fēng)荷載效應(yīng)的分項系數(shù);分別是樓面活荷載和風(fēng)荷載效應(yīng)的組合值系數(shù)。無地震作用效應(yīng)組合時，荷載的分項系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定采用:當(dāng)進(jìn)行承載力計算時永久荷載的分項系數(shù)YG :當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)不利時，對由可變荷載效應(yīng)控制的 組合應(yīng)取1.2,對由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1.35；當(dāng)其效應(yīng)對結(jié)構(gòu)有利時， 應(yīng)取1.00。樓面活荷載的分項系數(shù)y Q :一般情況下應(yīng)取1.4。風(fēng)荷載的分項系數(shù)Y應(yīng)取1.4。W當(dāng)進(jìn)行位移計算時，公式4中的各分項系數(shù)均取.0,無地震作用效應(yīng)組合時，當(dāng)永久荷載效應(yīng)起控制作用時，中q =0.7,平即=0。 當(dāng)可變荷載效應(yīng)起控制作用時，甲q =1.0,平即=0.6或甲廣0.7,

48、甲廣I。6.6.2有地震作用有地震作用時。根據(jù)高規(guī)第5.6.3條，荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)組合的設(shè) 計值應(yīng)按照下面公式（5）確定：S =y S +y S +y S +甲 y S公式（5）G GE Eh Ehk EV EVkW Wk式中S荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值；S gES k 一分別為重力荷載代表值、風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)；SEk，SEVk 分別為水平地震荷載標(biāo)準(zhǔn)值和豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)Y G, Y W 分別是重力荷載、風(fēng)荷載的分項系數(shù)；Y副,Yw 分別為水平地震作用和豎向地震作用的分項系數(shù)；甲w是風(fēng)荷載效應(yīng)的組合值系數(shù)。有地震作用效應(yīng)組合時，荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)的分項系數(shù)應(yīng)按下列規(guī)定 采用:當(dāng)進(jìn)

49、行承載力計算時，公式（5）中的各分項系數(shù)應(yīng)按建筑抗震設(shè)計規(guī) 范中規(guī)定的數(shù)值采用。對于本設(shè)計，層高小于60m,7度抗震設(shè)計時：Yg =1.2, YEh =1.3, Yw和Yw不考慮。當(dāng)重力荷載效應(yīng)對結(jié)構(gòu)承載力有利時，表371 中的Y g不應(yīng)大于1.0o當(dāng)進(jìn)行位移計算時，全部分項系數(shù)均應(yīng)取1.0,有地震作用效應(yīng)組合時，風(fēng)荷載的組合值系數(shù)價應(yīng)取01.0。對于有地震作用效應(yīng)組合的情況，除應(yīng)按公式（5）進(jìn)行荷載效應(yīng)和地震作 用效應(yīng)組合外，尚應(yīng)按公式（4）們進(jìn)行荷載效應(yīng)組合，以保證各種工況下結(jié)構(gòu) 的安全性。6.6.3荷載效應(yīng)和地震作用效應(yīng)的各種工況組合情況本工程的建筑高度小于60m,抗震設(shè)防烈度為7度，各

50、種工況的荷載效應(yīng)和地震 作用效應(yīng)的組合。豎向荷載的效應(yīng)組合1.2永久荷載十1.4活荷載1.35水久荷載+0.7x1.4活荷載1.0永久荷載十1.4活荷載豎向荷載和風(fēng)荷載的效應(yīng)組合組合一：1.2永久荷載十1.4鳳荷載1.1. 0永久荷載十1.4風(fēng)荷載組合二1.2永久荷載+1.4活荷載十0.6x1.4風(fēng)荷載1.2水久荷載+0.7x1.4活荷載+1.4風(fēng)荷載1.0永久荷載+1.4活荷載十0.6x1.4風(fēng)荷載1.0永久荷載十0.7x1.4活荷載+1.4風(fēng)荷載豎向荷載和水平地震作用的效應(yīng)組合（永久荷載+0.5活荷載）十1.3水平地震作用1.0永久荷載十0.5活荷載）+1.3水平地震作用豎向荷載、水平地震

51、作用及風(fēng)荷載效應(yīng)組合1.2（永久荷載十0.5活荷載）+1.3水平地震作用+0.2x 1.4風(fēng)荷載1.0 （永久荷載十0.5活荷載）+1.3水平地震作用+0.2x1.4風(fēng)荷載6.6.4構(gòu)件承載力計算表達(dá)式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力應(yīng)按下列公式驗(yàn)算：無地震作用組合 Y SR公式（6）有地震作用組合S R/ Y re公式（7）式中7 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對安全等級為一級或設(shè)計使用年限為100年及以上的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不應(yīng)小于1.1；對安全等級為二級或設(shè)計使用年限為50年的結(jié)構(gòu)構(gòu) 件，不應(yīng)小于1.0；S作用效應(yīng)組合的設(shè)計值；R構(gòu)件承載力設(shè)計值；Y RE 構(gòu)件承載力抗震調(diào)整系數(shù)。6.7各個構(gòu)件配筋量的計算剪力墻截面的特點(diǎn)

52、是墻肢長度遠(yuǎn)大于墻體厚度，在其自身平面內(nèi)具有很大的 側(cè)向剛度度，在結(jié)構(gòu)中往往承受較大的水平作用.是一種有效的抗側(cè)力構(gòu)件。從 受力狀態(tài)來看，墻肢屬于偏心受壓或偏心受拉構(gòu)件。在進(jìn)行墻膠的截面設(shè)計時， 應(yīng)進(jìn)行斜截面受剪承載力計算、偏心受壓或偏心受拉狀態(tài)下的正截面承載力計算 以及墻體平面外軸心受壓承載力計算等。這些計算內(nèi)容在房屋建筑結(jié)構(gòu)這門 課程中我們就已經(jīng)學(xué)習(xí)過了，所以一些基本的計算理論和公式就不在贅述了。6.8撓度和裂縫寬度驗(yàn)算6.8.1撓度驗(yàn)算鋼筋混凝土受彎構(gòu)件在正常使用極限狀態(tài)下的撓度，可根據(jù)構(gòu)件的剛度用結(jié) 構(gòu)力學(xué)方法計算。在等截面構(gòu)件中，可假定各同號彎矩區(qū)段內(nèi)的剛度相等，并取用該區(qū)段內(nèi)最 大

53、彎矩處的剛度。當(dāng)計算跨度內(nèi)的支座截面剛度不大于跨中截面剛度的兩倍或不 小于跨中截面剛度的二分之一時，該跨也可按等剛度構(gòu)件進(jìn)行計算，其構(gòu)件剛度 可取跨中最大彎矩截面的剛度。受彎構(gòu)件的撓度應(yīng)按荷載效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮荷載長期作用影響的剛度B進(jìn) 行計算，所求得的撓度計算值不應(yīng)超過本規(guī)范表3.3.2規(guī)定的限值。矩形、丁形、倒丁形和1形截而受彎構(gòu)件的剛度B，可按下列公式計算：公式(9)眼 M(。M+ M BsqK式中M 按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合計算的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩值;KM 按荷載效應(yīng)的準(zhǔn)永久組合計算的彎矩，取計算區(qū)段內(nèi)的最大彎矩 值;B荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合作用下受彎構(gòu)件的短期剛度；S0考慮荷載長期

54、作用對撓度增大的影響系數(shù)。裂縫寬度驗(yàn)算根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2002) 第8.1.2條規(guī)定：在矩形、T 形、倒丁形和1形截面的鋼筋混凝土受拉、受彎和偏心受壓構(gòu)件及預(yù)應(yīng)力混凝土軸 心受拉和受彎構(gòu)件中，按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用影響的最大裂縫寬 度(mm)可按下列公式計算：d )1.9c + 0.08 尹Jb句=以中es公式(10)/ 咋 1.1 - 0.65 p 寸.te skE nd 2 d =_i-eq EnvdD A +A 1 P，e= SV公式中各項內(nèi)容應(yīng)該參照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的具體規(guī)定計算。在這里就不 在贅述。6.9基礎(chǔ)設(shè)計基礎(chǔ)設(shè)計部分采用6.10電算部分采

55、用PKPM軟件中的SATWE部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體力學(xué)設(shè)計。具體的電算部分見設(shè) 計說明。設(shè)計中各個細(xì)部設(shè)計的注意事項7.1剪力墻墻肢的加強(qiáng)措施7.1.1剪力墻的布置原則剪力墻應(yīng)雙向或多向布置，宜拉通對齊.不同方向的剪力墻宜分別聯(lián)結(jié)在 一起，避免僅單向有墻的結(jié)構(gòu)布w形式。當(dāng)剪力墻雙向布且相互聯(lián)結(jié)時，縱墻(橫 墻)可以作為橫墻(縱墻)的翼緣，從而提高其承載力和剛度。在地震區(qū)，宜將剪力墻設(shè)計成高寬比HIB較大的墻，因?yàn)榈桶珘?H/B1.5) 屬剪切脆性破壞，抗震性能差。因此，當(dāng)剪力墻較長時，可用樓板無連梁)或跨 高比不小于5的連梁將其分為若干個獨(dú)立的墻段，每個獨(dú)立墻段可以是實(shí)體墻、 整體小開口墻、聯(lián)肢墻

56、或壁式框架，每個獨(dú)立墻段的HIB不宜小于2,且墻肢長 度不宜大于8m。當(dāng)房屋高度不是很大，為使整個剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的剛度適當(dāng)，除抗震等級為 一級的結(jié)構(gòu)外，也可采用大部分由短肢剪力墻組成的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肚剪力墻是 指墻肢截面高度與截面厚度之比為5 一 8且墻厚不小于200mm的剪力墻，這種墻 因高寬比比較大。其延性和耗能能力均比普通墻好，因而近年來得到廣泛應(yīng)用。錯洞墻及洞口布置不合理的剪力墻，受力及杭震性能較差，因此剪力墻的 門窗洞口宜上、下對齊，成列布置，形成明確的墻肢和連梁?？拐鹪O(shè)計時，一、 二、三級坑震等級的剪力墻不宜采用錯洞墻，當(dāng)必須采用錯洞墻時，洞口錯開距 離d沿橫向及豎向都不宜小丁 2

57、m。為避免剪力墻墻肢剛度不均勻，墻肢過弱， 要求墻肢截面高度與厚度之比不宜小于4。剪力墻宜自下到上連續(xù)布置，不宜突然中斷，避免剛度突變。7.1.2剪力墻的截面尺寸按一二級抗震等級設(shè)計的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或 剪力墻墻支長度的1/16,且不應(yīng)小于200mm;其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支 長度的1/20,且不應(yīng)小于160mm。當(dāng)為無端柱或翼墻的一字形剪力墻時其底部加強(qiáng) 部位截面厚度尚不應(yīng)小于層高的1/12;其他部位尚不應(yīng)小于層高的1/15，且不應(yīng) 小于180mm。按三四級抗震等級設(shè)計的剪力墻的截面厚度，底部加強(qiáng)部位不應(yīng)小于層高或 剪力墻無支長度的1/20,且不應(yīng)小于160

58、mm;其他部位不應(yīng)小于層高或剪力墻無支 長度的1/25,且不應(yīng)小于160mm。7.1.3墻體最小厚度及鋼筋配筋原則建筑抗震設(shè)計規(guī)范(GB50011-2001)規(guī)定，三四級剪力墻的最小厚度為 16mm，從有過的6層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)例來看，采用雙層配筋的16mm厚的墻體， 鋼筋容易走位，混凝土不易振搗密實(shí)。故不宜在整個建筑中大面積采用，對某些 沒有門窗洞口的短墻段，作為個別情況尚可考慮，如采用單排配筋，施工無困難。 由于單排配筋不利于承受平面外的彎距，不利于混凝土的抗裂，故不宜采用于承 重墻體。高層建筑剪力墻中豎向和水平分布鋼筋不應(yīng)采用單排配筋，當(dāng)剪力墻截面 厚度b不大于400mm時,可采用雙排配

59、筋；當(dāng)b大于400mm，但不大于700mm時,宜 采用三排配筋;當(dāng)b大于700mm時，宜采用四排配筋。受力鋼筋可均勻分布成數(shù) 排。各排分布鋼筋之間的拉接筋間距不應(yīng)大于600mm,直徑不應(yīng)小于6mm,在底部加 強(qiáng)部位，約束邊緣構(gòu)件以外的拉接筋間距尚應(yīng)適當(dāng)加密。在墻體配筋方面，多層和高層住宅剪力墻結(jié)構(gòu)按計算多為構(gòu)造配筋，理論上 講滿足規(guī)范規(guī)定的最小含鋼率要求是可以的，這也是住宅開發(fā)商向設(shè)計單位提出 降低用鋼量的根據(jù)，此問題涉及到結(jié)構(gòu)安全度的考慮，如從結(jié)構(gòu)的抗震能力、結(jié) 構(gòu)的耐久性，從長期的經(jīng)濟(jì)效益看，過多的追求降低用鋼量指標(biāo)，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜 合比較中并非合理，考慮到住宅開發(fā)商的經(jīng)濟(jì)承受能力，多層剪力

60、墻結(jié)構(gòu)雙層配 筋的最小配筋量不應(yīng)小于。8200mm，高層剪力墻結(jié)構(gòu)雙層配筋的最小配筋量不 應(yīng)小于。10200mm。對居住建筑中的陽臺，當(dāng)挑長較大時，宜采用由培體伸出 的挑梁方案，此時的墻體厚度不應(yīng)小于180ram，陽臺懸挑長N1 500mm，時在支 座板底宜附加鋼筋。8200mm，鋼筋長度可取挑長的l / 2。7.1.4墻體分布鋼筋的設(shè)置本設(shè)計的剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)置豎向和橫向分布鋼筋，分布鋼筋的作用是多方 面的：抗剪、抗彎、減少收縮裂縫等。如果豎向鋼筋分布過少，墻肢端部的縱向 受力鋼筋屈服以后，裂縫將迅速開展，裂縫的長度大且寬度也大；如果橫向分布 鋼筋過少，斜裂縫一旦出現(xiàn)，就會迅速發(fā)展成一條主要