浅析高层住宅剪力墙结构设计.docx

浅析高层住宅剪力墙结构设计摘要:剪力墙是近年来发展速度较快的一种结构体系具有诸多的优点目前在城市高层住宅建设中得到应用及推广。本文结合工程实例介绍了住宅建筑结构特点着重就高层住宅剪力墙结构设计进行探讨并深入阐述了剪力墙结构优化工作以供实践借鉴。关键词:高层住宅；剪力墙；结构布置；优化设计中图分类号：TU97文献标识码：A文章编号：剪力墙作为一种新型的结构体系具有结构刚度大、整体性好、用钢量少和施工方便等优点能够承担各类荷载引起的内力且可以有效控制结构的水平力目前剪力墙结构在高层住宅建筑中有着广泛的应用及推广。但剪力墙结构属于复杂高层建筑结构其抗震性能与普通高层结构相比更为不利若设计人员没有做好住宅建筑剪力墙结构的设计工作很可能影响到剪力墙整体性能的发挥甚至影响到住宅建筑的质量安全。因此建设单位必须清晰认识到剪力墙结构设计的重要性通过探讨剪力墙结构的设计工作采取必要的防震措施并在确保安全的基础上对剪力墙结构进行优化设计从而有效提高住宅建筑的抗震性能及经济性。1工程概况某高层剪力墙住宅抗震设防烈度为7度设计基本地震加速度为0.10g设计地震分组为第二组建筑物场地类别为III类场地场地特征周期为0.45s设防类别为标准设防类。本工程为地下1层地上18层的带错层高层剪力墙结构住宅建筑总长度为30.6m总宽度为15.2m屋面高度为54.0m室内外高差0.3m高宽比约为3.6长宽比约为2.0非错层部位层高3.0m错层部位层高为4.5m在高度方向将3个3.0m设计成2层每隔3层(9m)有一个平层平层处楼板是拉通的。错层部分所占平面比例约为35%标准层平面和剖面图见图1。图1楼层错层平面及剖面2结构布置从图1a可以看出本工程建筑平面布置基本对称和规则的因此结构的平面布置也是基本对称的是规则的这样就避免了引起较大的扭转效应同时为了减少竖向抗侧力结构的不规则程度和错层对剪力墙的不利影响与建筑专业充分协调尽量避免在受力复杂的错层处的剪力墙上开洞。另外从图1b可以看出本工程每隔3层(错层)有一平层平层楼板相连通这些平层加强了各竖向抗侧力结构构件之间的联系协调了非错层及错层竖向构件的差异变形作用非常重要。鉴于此对平层的构造措施进行了加强使其更有效地传递地震产生的剪切作用力。3分析结果论述根据JGJ3―2010第10.1.1条规定错层剪力墙结构属于复杂高层建筑结构。JGJ3―2010第5.1.12条规定应采用至少两个不同力学模型的三维空间分析软件进行整体内力分析计算所以除了用SATWE计算外还采用了MIDAS和ETABS两种软件对本结构进行整体内力分析并对三种不同软件的计算结果进行了对比分析。运用SATWE分析时错开的楼层均各自参加结构整体计算故结构建模时按每个错开楼层进行建模。选取计算参数时结构体系采用复杂高层结构考虑平扭耦连计算结构的扭转效应并考虑偶然偏心。根据JGJ3―2010第3.9.3条的规定设防烈度为7度房屋高度不大于60m的一般剪力墙结构其剪力墙抗震等级应为三级。3.1周期及剪重比根据JGJ3―2010第3.4.5条的要求结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比A级高度高层建筑不应大于0.9。B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及JGJ3―2010第10章所指的复杂高层建筑(含错层结构)不应大于0.85。为了控制结构的在地震作用下的扭转效应侧重控制的是侧向刚度与扭转刚度之间的相对关系因此JGJ3―2010用周期比来反映整体结构的抗扭能力三种不同分析软件计算所得的周期及周期比见表1。表1周期比由表1可以看出对于错层剪力墙结构三种软件计算的周期值稍有差异第一扭转周期和第一平动周期的比值相差很小。计算时应该注意必须在强制刚性楼板假定下进行计算这样才能消除错层结构中的局部振动。3.2结构平面不规则验算根据JGJ3―2010第3.4.5条的要求在考虑偶然偏心影响的地震作用下楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍不应大于该楼层平均值的1.5倍。B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及JGJ3―2010第10章所指的复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍不应大于该楼层平均值的1.4倍。位移比反映的是结构平面布置的规则性其目的也是限制结构的扭转效应避免产生过大的偏心而导致结构产生较大的扭转效应。由于本工程为错层结构输出的计算结果是每个结构层的位移比也包括错层部位这种结果是不准确的根据相关资料可以采用按实际层考虑错层结构中的位移比及层间位移角的方法即某一竖向构件以有水平