剪力墙结构的抗震设计探讨.docx

剪力墙结构的抗震设计探讨【摘要】剪力墙结构是高层建筑中常用的一种结构形式。本文就高层建筑剪力墙结构抗震设计中的几个问题进行探讨。【关键词】剪力墙结构；结构优化；设计引言随着社会的发展城市化进程的步伐不断加快高层建筑、超高层建筑是城市发展的必然趋势。在建设高层建筑的过程中剪力墙结构因为具有较高的抗压与载重能力而受到业界人士的广泛关注是建筑工程中最常见的一种结构形式。但是在实际工作中由于各种建筑物的具有不同的使用功能因此在建设过程中很多施工环节都没有满足设计要求甚至是在设计阶段都已出现了各种问题导致搞成建筑的抗震性达不到设计要求最终影响到其正常使用。一、剪力墙的合理布置1.1剪力墙的平面布置（1）在抗侧刚度、抗扭刚度满足规范要求的前提下均匀布置长墙减小剪力墙和边缘构件的数量有效控制结构用钢量。剪力墙的最大长度以结构中震弹性分析时墙肢的名义剪应力不超限为原则且不大于8m最小长度为墙肢厚度的8倍。（2）两个主轴方向的侧向刚度基本接近结构最大层间位移小于并接近1/1000的规范限值在满足规范各项要求的前提下减少结构地震作用效应（3）两个方向的剪力墙互为翼墙形成L、T、十字形分别抵抗两个主轴方向的地震剪力和梁端弯矩。（4）剪力墙可采用跨高比大于5的框架梁连接的单肢墙也可采用跨高比小于2.5的强连梁连接的联肢墙。单肢墙在中震弹性分析时较少出现名义剪应力超限的情况；墙身、边缘构件的配筋也大多按照构造设置其经济性较好但连接单肢墙的框架梁应该具有足够的刚度协调两端剪力墙的变形并作为结构的耗能构件。在较长墙肢上开洞口形成的联肢墙具有弯曲破坏的延性变形特征连梁具有良好的耗能能力。但联肢墙的连梁在中震作用下名义剪应力普遍超限墙肢也常出现名义剪应力超限的情况；联肢墙的墙身、边缘构件和连梁的配筋率往往很高。为减少联墙肢和连梁的名义剪应力超限和边缘构件配筋过大的情况受力较大的联肢墙的连梁的剪跨比不应小于1.5。1.2剪力墙的立面布置剪力墙的墙肢自下而上连续布置避免因刚度突变在强烈地震作用下造成地震作用效应集中；门窗洞口上下对齐成列布置形成明确的墙肢和连梁；剪力墙截面厚度和混凝土强度等级自下而上逐步降低。二、结构的延性设计2.1结构抗震性能目标在多遇地震作用下剪力墙结构的主要受力构件处于弹性工作状态；设防烈度地震作用下剪力墙墙肢和跨高比小于2.5的连梁的名义剪应力满足规范限值要求剪力墙水平施工缝满足抗滑移承载力设计要求墙肢不出现偏心受拉的组合内力底部加强部位墙肢抗剪钢筋处于弹性工作状态。2.2剪力墙墙肢和连梁的延性设计从汶川地震的震害调查报告中发现汶川地震的震害绝大部分是脆性破坏有梁柱节点、短柱、连梁、剪力墙、填充墙的斜截面剪切破坏有剪力墙墙肢施工缝的水平剪切破坏。汶川地震的震害表明结构的延性设计十分重要。剪力墙结构的延性设计包含剪力墙、连梁的名义剪应力控制、强剪弱弯设计、墙肢轴压比控制和剪力墙施工缝抗滑移设计。（1）控制墙肢的名义剪应力剪力墙墙肢的名义剪应力过高时墙肢会过早出现斜裂缝抗剪钢筋不能充分发挥作用即使配置很多抗剪钢筋也难以避免剪力墙的脆性剪切破坏。在工程结构设计时剪力墙墙肢的名义剪应力按照中震弹性控制避免剪力墙出现斜截面破坏。（2）控制墙肢的轴压比设置边缘构件和翼墙剪力墙为偏压构件墙肢截面相对受压区高度内的平均压应力大小和边缘构件内箍筋对混凝土的约束程度是影响剪力墙延性的重要因素。严格控制墙肢的轴压比、将大部分抗弯纵筋集中配置于边缘构件并提高边缘构件的配箍特征值可以提高边缘构件范围内混凝土的抗压承载力和塑性变形能力改善墙肢消耗地震能量的能力。控制轴压比、设置翼墙可以减小截面的墙肢受压区高度提高其抗弯承载力。在工程设计时除尽可能设置翼墙外墙肢的轴压比严格控制在0.5以下。（3）连梁的塑性耗能设计按照我国现行规范的要求连梁是剪力墙结构最重要的耗能构件。然而在汶川地震中连梁的破坏几乎都是剪切破坏较少出现耗能能力较好的弯曲破坏即连梁没有体现规范期望的塑性耗能特征。从汶川地震的教训看跨高比小于2.5的连梁要避免剪切破坏仅按现行规范的要求用调整后的剪力设计值配置箍筋是不够的应该配置对角交叉配筋抵抗地震作用下不断改变的剪力有效防止斜裂缝的开展提高连梁的抗剪承载力和曲率延性系数。连接单肢墙的框架梁的跨高比应该控制在5一6之间确保具有足够的刚度协调单肢墙的变形并具有足够的塑性耗能能力。（4）剪力墙底部加强部位的塑性耗能设计底部加强部位是高层剪力墙结构实现塑性耗能保证结构安全的关键部位。高规7.2.5条采用对底部