張莉

長(zhǎng)春市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)剖析

張莉

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高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，起到抗震的作用。在我國(guó)城市化高速發(fā)展的背景下，高層建筑占據(jù)很大的比重，剪力墻結(jié)構(gòu)中，實(shí)行抗震設(shè)計(jì)，目的是加強(qiáng)高層建筑的安全性控制，預(yù)防高層建筑發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而維護(hù)高層建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。本文主要探討高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。

高層建筑；剪力墻；抗震設(shè)計(jì)

1 前言

高層建筑設(shè)計(jì)與施工的過(guò)程中，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，成為主要的內(nèi)容。地震對(duì)高層建筑的破壞性很大，造成大規(guī)模的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，強(qiáng)調(diào)抗震設(shè)計(jì)的應(yīng)用，一來(lái)維護(hù)剪力墻在高層建筑中的抗震性能，二來(lái)提升高層建筑體系結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，全面保護(hù)高層建筑。

2 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震要求

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，對(duì)抗震有一定的要求，設(shè)計(jì)時(shí)，按照“小震不壞”、“中震可修”、“大震不倒”的要求，落實(shí)高層建筑剪力墻的設(shè)計(jì)工作，促使剪力墻在地震的作用下，彈性變形不超限，保持足夠的承載力，確保高層建筑的安全狀態(tài)。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，抗震要求還要注重變形驗(yàn)算，按照特殊結(jié)構(gòu)的要求，對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)行抗震設(shè)計(jì)，即使剪力墻的構(gòu)件屈服，也不能降低剪力墻的承載力，促使其具備變形的能力，通過(guò)延性，吸收掉地震能量。

3 高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

剪力墻是高層建筑中的一種結(jié)構(gòu)方式，剪力墻在高層建筑的體系結(jié)構(gòu)中，同一單元結(jié)構(gòu)內(nèi)，剪力墻利用樓板，連接建筑的框架，防止發(fā)生獨(dú)立的彎曲或變形問(wèn)題。剪力墻承擔(dān)了高層建筑中的剪力作用，采用對(duì)稱(chēng)的方式布置到高層建筑內(nèi)，增強(qiáng)抵抗扭轉(zhuǎn)的能力。高層建筑的剪力墻，經(jīng)常設(shè)計(jì)在應(yīng)急集中位置，如：端角、凹角以及角隅，由此要注重高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，全面實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的抗震性。結(jié)合高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，分析抗震設(shè)計(jì)的表現(xiàn)，如下：

3.1 平面布置的抗震設(shè)計(jì)

地震具有突發(fā)性的特征，高層建筑在設(shè)計(jì)期間，是不能預(yù)知地震的參數(shù)的，需采取計(jì)算的方式，規(guī)劃抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容。平面布置，是高層建筑剪力墻抗震設(shè)計(jì)的首要內(nèi)容，平面布置直接關(guān)系到了剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性。經(jīng)多項(xiàng)案例研究表明，高層建筑的剪力墻結(jié)構(gòu)，采取簡(jiǎn)單的平面布局，遵循對(duì)稱(chēng)原則，設(shè)計(jì)均勻分布的剛度與質(zhì)量，設(shè)計(jì)明確的傳力路徑，有利于提高剪力墻的抗震能力，在地震環(huán)境中，高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，不容易受到破壞。平面布置的抗震設(shè)計(jì)中，可以大概估算出結(jié)構(gòu)體系的效應(yīng)，預(yù)先得出剪力墻平面布置在地震時(shí)的反應(yīng)，以便合理的采取抗震措施，注重發(fā)揮剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震作用。

3.2 體系選擇的抗震設(shè)計(jì)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中的體系選擇，比較好的是多道防線。以某高層建筑為例，分析體系選擇時(shí)的抗震設(shè)計(jì)。該案例為高層住宅樓群，總占地面積20.28萬(wàn)㎡，分為1、2、3、4區(qū)，1區(qū)與4區(qū)地上24層，2區(qū)和3區(qū)，地上22層，地下結(jié)構(gòu)均為兩層。該案例中全部采用剪力墻結(jié)構(gòu)，根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的要求，規(guī)劃剪力墻的體系，剪力墻的全高厚度是350mm，除了窗洞以外，外立面都設(shè)計(jì)成高1200mm的結(jié)構(gòu)連梁，促使剪力墻的整體具備很強(qiáng)的抗扭剛度，維護(hù)結(jié)構(gòu)在地震時(shí)的整體性，該案例剪力墻體系結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，適度的強(qiáng)化剪力墻底部的側(cè)向剛度，減輕上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，案例中的高層住宅區(qū)，地處8度抗震設(shè)防區(qū)，體系選擇時(shí)，借助ETABS與SATWE力學(xué)軟件分析，即使剪力墻結(jié)構(gòu)受到小震作用，也能及時(shí)補(bǔ)充彈性。剪力墻體系選擇的抗震設(shè)計(jì)上，對(duì)布筋以及邊緣構(gòu)件縱筋，也實(shí)行的強(qiáng)化設(shè)計(jì)，加強(qiáng)剪力墻體系結(jié)構(gòu)的抗震性能。

3.3 結(jié)構(gòu)薄弱層的抗震設(shè)計(jì)

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)中，如有承載突變、剛度不均或構(gòu)件不連續(xù)的問(wèn)題時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)薄弱層。薄弱層是最先受到地震破壞的位置，規(guī)劃抗震設(shè)計(jì)，提高薄弱層的抗震性能。高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)在薄弱層位置，提供變形控制，促使薄弱層具備變形的能力，避免薄弱層結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)移，不會(huì)對(duì)周?chē)募袅Y(jié)構(gòu)造成破壞。

4 剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

高層建筑體系中，剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)中，規(guī)劃了幾點(diǎn)注意事項(xiàng)，完善剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，優(yōu)化高層建筑的運(yùn)營(yíng)環(huán)境，進(jìn)而降低地震的破壞性。

首先是根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，處理高層建筑的地基基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)人員到高層建筑的施工現(xiàn)場(chǎng)，勘察地質(zhì)信息，分析高層建筑是否具有穩(wěn)定的地基基礎(chǔ)，為了確保地基基礎(chǔ)在剪力墻結(jié)構(gòu)抗震中的穩(wěn)定性，要在地基基礎(chǔ)中，配合一定的處理措施，確保地基能夠滿(mǎn)足剪力墻的抗震需求，避免剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，增加地基基礎(chǔ)出現(xiàn)承載不足的情況，保障地基基礎(chǔ)的承載穩(wěn)定，才能支持剪力墻的抗震設(shè)計(jì)。

然后是剪力墻抗震設(shè)計(jì)中，注意建筑的高度與抗震設(shè)防等級(jí)。高度與等級(jí)，均是剪力墻抗震設(shè)計(jì)中的重要因素，促使抗震設(shè)計(jì)符合剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際需求。剪力墻抗震設(shè)計(jì)中，對(duì)高層建筑的高度有要求，而且不同高度的建筑，也會(huì)對(duì)應(yīng)不同的剪力墻體系，當(dāng)剪力墻與建筑高度不相符時(shí)，就會(huì)影響抗震設(shè)計(jì)的效果?？拐鹪O(shè)防等級(jí)，規(guī)范了剪力墻抗震設(shè)計(jì)的過(guò)程和方式，設(shè)計(jì)人員充分掌握建筑的抗震設(shè)防等級(jí)，才能有效的規(guī)劃剪力墻的抗震設(shè)計(jì)。

最后在高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中，注意計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)軟件緩解了結(jié)構(gòu)抗震中的計(jì)算壓力，取代了人工操作，同時(shí)計(jì)算機(jī)軟件可以在剪力墻的抗震設(shè)計(jì)方面，提供仿真的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員利用計(jì)算機(jī)軟件，評(píng)估抗震設(shè)計(jì)與高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)是否匹配。抗震設(shè)計(jì)中注重計(jì)算機(jī)軟件，規(guī)避了計(jì)算與設(shè)計(jì)上的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)抗震設(shè)計(jì)的控制力度，保障剪力墻結(jié)構(gòu)中，能夠匹配最優(yōu)的抗震設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)束語(yǔ)

高層建筑中的剪力墻結(jié)構(gòu)，要注意強(qiáng)度與剛度要求，采取抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，落實(shí)抗震設(shè)計(jì)的內(nèi)容，同時(shí)結(jié)合注意事項(xiàng)，改善高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)的性能，促使其具備抗震的能力，以便維護(hù)高層建筑的基礎(chǔ)性與安全性，在根本上預(yù)防風(fēng)險(xiǎn)。

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