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剪力墙结构的抗震设计与经济性分析 【摘要】在高层建筑结构设计中，剪力墙结构体系因具有整体性好、刚度大、侧向变形小、抗风与抗震性能好等特点，因而在高层建筑特别是住宅建筑中被大量采用。本文笔者根据多年来的工程设计实践，对高层建筑剪力墙结构的抗震设计与经济性进行了分析。 【关键词】剪力墙抗震设计经济性 中图分类号：s611文献标识码：a 文章编号： 随着经济的发展,目前我国城市用地紧张，住宅建设项目多向空间纵深发展，建筑控制高度通常接近100m。一个值得注意的现象是,设计者出于结构的安全或设计进度等方面的考虑而对结构设计采取相对保守的结构布置方案,一定程度上忽略了结构的合理性和经济性。因此对剪力墙结构的布置进行适当的优化分析显然十分必要。 一、剪力墙抗震设计目标 剪力墙的抗震设计目标是指剪力墙在遇到不同程度的地震时，对建筑结构、建筑构件的损坏程度及人身安全的综合要求。根据《建筑抗震设计规范》，将抗震设计的目标与3种强度的地震对应，分为三个级别，具体描述如下： 第一种级别：在正常荷载使用或遭遇多遇地震（也称小震）作用下，剪力墙不受损坏或不经修理仍可使用；第二种级别：当遭受中等强度地震作用时，剪力墙遭受一定的损坏，经一般修理或不经修理仍可使用；第三种级别：在遭受罕遇地震作用下，剪力墙不能够倒塌或发生危及生命的严重损坏。行业内通常将其总结为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。 二、剪力墙抗震设计要点 1、剪力墙的概念设计 剪力墙的概念设计是指在难以进行精确力学分析的情况下，不经过确定的数值计算 ， 从整体角度对剪力墙的结构和具体实施进行宏观控制。在方案设计阶段 ， 就应该进行深入的概念设计 ， 建立多道抗震防线 。 剪力墙结构主要适用于下列形式 ： 内外墙为现浇混凝土结构 、 内墙为现浇混凝土结构外墙为框架结构 、 短肢剪力墙较多的剪力墙结构。短肢剪力墙指的是 墙肢 厚度不大于 300mm 时，墙肢 的长度为厚度的 4 -8 倍剪力墙结构 。 实践表明，建筑外边缘和角点墙肢、底部外围墙肢、连梁等是剪力墙结构抗震薄弱环节 ， 对于这些薄弱点 ， 要加强概念设计 。 墙段与墙肢的高度比应大于 2 ，墙肢超 8 米要设洞口 ， 各墙段之间设连梁 ， 连梁长度不宜超 6.0 米 ， 否则会形成局部长剪力墙 。墙段边翼长度大于厚度的 3 倍，尽量双向布置，避免一字墙。《 高层建筑混凝土结构技术规程 》中规定了剪力墙的最小厚度。 同时《抗规》根据层高和剪力墙的长度对剪力墙的厚度也做出了规定：一、二级时不宜小于层高或无支长度的 1/20 ， 三 、 四级时不宜小于层高或无支长度的 1/25 ； 无端柱或翼墙时 ， 一 、 二级时不宜小于层高或无支长度的 1/16 ， 三 、 四级时不宜小于层高或无支长度的 1/20 ；底部加强区的墙厚 ， 一 、 二级时不宜小于层高或无支长度的 1/16 ， 三 、 四级时不宜小于层高或无支长度的 1/20 ；无端柱或翼墙时，一、二级时不宜小于层高或无支长度的 1/12 ，三 、 四级时不宜小于层高或无支长度的 1/16 。 2、剪力墙的平面设置 剪力墙结构的竖向荷载和水平向荷载都由剪力墙的墙体承受，所以剪力墙结构应沿着主轴线方向布置。剪力墙平面上力求简单、规则、对称，否则建筑物的质心和刚度中心会有较大偏移，一旦受到水平荷载作用，剪力墙结构会绕着刚度中心发生扭转。单片剪力墙的突出长度不能过长，过长的剪力墙容易受剪，抗震性脆弱，一般要求剪力墙的墙段长度不宜大于8m。剪力墙的侧向刚度不能过大,《高层建筑混凝土结构技术规程》中明确规定：对于a级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的80％；对于b级高度高层建筑的楼层抗侧力结构的层间受剪承载力不宜小于其相邻上一层受剪承载力的75％”。 3、剪力墙的抗震计算 概念设计完成以后，开始对剪力墙主体和各个构件进行细化计算。剪力墙主体抗震计算涉及到以下几个变量值：《抗规》规定：一、二、三级抗震墙在重力荷载代表值的作用下墙肢的轴压比，一级时，9度不宜大于0.4,7、8度时不宜大于0.5，二三级时不宜大于0.6。轴压比越大剪力墙的延性越差。同时《高规》和《抗规》对楼层最小地震剪力系数值做了明确规定。 刚度比代表剪力墙竖向规则性，水平位移比，周期比，刚重比代表结构的稳定性。考虑偶然偏心影响的规定水平地震作用下，a级高度剪力墙结构楼层竖向构件最大水平位移和层间位移位移比不宜大于楼层平均值的1．2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。结构扭转为主的第一自振周期与平动为主的第一自振周期比不应大于0．9；另外《高规》还规定，高度不大于150m的剪力墙结构按弹性方法计算的风荷载或多遇地震标准值作用下的楼层层间最大水平位移与层高之比不宜大于1/1000。 剪力墙结构的构件