高層建筑剪力墻結構的抗震設計剖析

張莉

長春市建筑設計研究院有限公司

高層建筑剪力墻結構的抗震設計剖析

張莉

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高層建筑剪力墻結構，起到抗震的作用。在我國城市化高速發(fā)展的背景下，高層建筑占據(jù)很大的比重，剪力墻結構中，實行抗震設計，目的是加強高層建筑的安全性控制，預防高層建筑發(fā)生風險，進而維護高層建筑的結構穩(wěn)定。本文主要探討高層建筑剪力墻結構的抗震設計。

高層建筑；剪力墻；抗震設計

1 前言

高層建筑設計與施工的過程中，剪力墻結構的抗震設計，成為主要的內容。地震對高層建筑的破壞性很大，造成大規(guī)模的人員傷亡和財產損失，強調抗震設計的應用，一來維護剪力墻在高層建筑中的抗震性能，二來提升高層建筑體系結構的穩(wěn)定性，全面保護高層建筑。

2 高層建筑剪力墻結構的抗震要求

高層建筑剪力墻結構，對抗震有一定的要求，設計時，按照“小震不壞”、“中震可修”、“大震不倒”的要求，落實高層建筑剪力墻的設計工作，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)。高層建筑剪力墻結構設計的過程中，抗震要求還要注重變形驗算，按照特殊結構的要求，對剪力墻結構實行抗震設計，即使剪力墻的構件屈服，也不能降低剪力墻的承載力，促使其具備變形的能力，通過延性，吸收掉地震能量。

3 高層建筑剪力墻結構的抗震設計

剪力墻是高層建筑中的一種結構方式，剪力墻在高層建筑的體系結構中，同一單元結構內，剪力墻利用樓板，連接建筑的框架，防止發(fā)生獨立的彎曲或變形問題。剪力墻承擔了高層建筑中的剪力作用，采用對稱的方式布置到高層建筑內，增強抵抗扭轉的能力。高層建筑的剪力墻，經常設計在應急集中位置，如：端角、凹角以及角隅，由此要注重高層建筑剪力墻結構的抗震設計，全面實現(xiàn)結構體系的抗震性。結合高層建筑剪力墻結構，分析抗震設計的表現(xiàn)，如下：

3.1 平面布置的抗震設計

地震具有突發(fā)性的特征，高層建筑在設計期間，是不能預知地震的參數(shù)的，需采取計算的方式，規(guī)劃抗震設計的內容。平面布置，是高層建筑剪力墻抗震設計的首要內容，平面布置直接關系到了剪力墻結構的抗震性。經多項案例研究表明，高層建筑的剪力墻結構，采取簡單的平面布局，遵循對稱原則，設計均勻分布的剛度與質量，設計明確的傳力路徑，有利于提高剪力墻的抗震能力，在地震環(huán)境中，高層建筑剪力墻結構，不容易受到破壞。平面布置的抗震設計中，可以大概估算出結構體系的效應，預先得出剪力墻平面布置在地震時的反應，以便合理的采取抗震措施，注重發(fā)揮剪力墻結構的抗震作用。

3.2 體系選擇的抗震設計

高層建筑剪力墻結構抗震設計中的體系選擇，比較好的是多道防線。以某高層建筑為例，分析體系選擇時的抗震設計。該案例為高層住宅樓群，總占地面積20.28萬㎡，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，地下結構均為兩層。該案例中全部采用剪力墻結構，根據(jù)抗震設計的要求，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，外立面都設計成高1200mm的結構連梁，促使剪力墻的整體具備很強的抗扭剛度，維護結構在地震時的整體性，該案例剪力墻體系結構抗震設計中，適度的強化剪力墻底部的側向剛度，減輕上部結構的質量，案例中的高層住宅區(qū)，地處8度抗震設防區(qū)，體系選擇時，借助ETABS與SATWE力學軟件分析，即使剪力墻結構受到小震作用，也能及時補充彈性。剪力墻體系選擇的抗震設計上，對布筋以及邊緣構件縱筋，也實行的強化設計，加強剪力墻體系結構的抗震性能。

3.3 結構薄弱層的抗震設計

高層建筑剪力墻結構中，如有承載突變、剛度不均或構件不連續(xù)的問題時，就會出現(xiàn)薄弱層。薄弱層是最先受到地震破壞的位置，規(guī)劃抗震設計，提高薄弱層的抗震性能。高層建筑剪力墻結構設計中，重點在薄弱層位置，提供變形控制，促使薄弱層具備變形的能力，避免薄弱層結構發(fā)生轉移，不會對周圍的剪力墻結構造成破壞。

4 剪力墻結構抗震設計的注意事項

高層建筑體系中，剪力墻結構的抗震設計中，規(guī)劃了幾點注意事項，完善剪力墻結構的抗震設計，優(yōu)化高層建筑的運營環(huán)境，進而降低地震的破壞性。

首先是根據(jù)剪力墻結構的抗震設計，處理高層建筑的地基基礎，設計人員到高層建筑的施工現(xiàn)場，勘察地質信息，分析高層建筑是否具有穩(wěn)定的地基基礎，為了確保地基基礎在剪力墻結構抗震中的穩(wěn)定性，要在地基基礎中，配合一定的處理措施，確保地基能夠滿足剪力墻的抗震需求，避免剪力墻結構抗震設計時，增加地基基礎出現(xiàn)承載不足的情況，保障地基基礎的承載穩(wěn)定，才能支持剪力墻的抗震設計。

然后是剪力墻抗震設計中，注意建筑的高度與抗震設防等級。高度與等級，均是剪力墻抗震設計中的重要因素，促使抗震設計符合剪力墻結構的實際需求。剪力墻抗震設計中，對高層建筑的高度有要求，而且不同高度的建筑，也會對應不同的剪力墻體系，當剪力墻與建筑高度不相符時，就會影響抗震設計的效果。抗震設防等級，規(guī)范了剪力墻抗震設計的過程和方式，設計人員充分掌握建筑的抗震設防等級，才能有效的規(guī)劃剪力墻的抗震設計。

最后在高層建筑剪力墻結構抗震設計中，注意計算機軟件的應用，計算機軟件緩解了結構抗震中的計算壓力，取代了人工操作，同時計算機軟件可以在剪力墻的抗震設計方面，提供仿真的設計，設計人員利用計算機軟件，評估抗震設計與高層建筑剪力墻結構是否匹配?？拐鹪O計中注重計算機軟件，規(guī)避了計算與設計上的風險，加強抗震設計的控制力度，保障剪力墻結構中，能夠匹配最優(yōu)的抗震設計方案。

5 結束語

高層建筑中的剪力墻結構，要注意強度與剛度要求，采取抗震設計時，要結合剪力墻結構的實際情況，落實抗震設計的內容，同時結合注意事項，改善高層建筑剪力墻結構的性能，促使其具備抗震的能力，以便維護高層建筑的基礎性與安全性，在根本上預防風險。

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