高层建筑剪力墙结构的抗震设计剖析

2017-03-08张莉

绿色环保建材 2017年5期

关键词：平面布置剪力墙抗震

张莉

长春市建筑设计研究院有限公司

高层建筑剪力墙结构的抗震设计剖析

张莉

长春市建筑设计研究院有限公司

高层建筑剪力墙结构，起到抗震的作用。在我国城市化高速发展的背景下，高层建筑占据很大的比重，剪力墙结构中，实行抗震设计，目的是加强高层建筑的安全性控制，预防高层建筑发生风险，进而维护高层建筑的结构稳定。本文主要探讨高层建筑剪力墙结构的抗震设计。

高层建筑；剪力墙；抗震设计

1 前言

高层建筑设计与施工的过程中，剪力墙结构的抗震设计，成为主要的内容。地震对高层建筑的破坏性很大，造成大规模的人员伤亡和财产损失，强调抗震设计的应用，一来维护剪力墙在高层建筑中的抗震性能，二来提升高层建筑体系结构的稳定性，全面保护高层建筑。

2 高层建筑剪力墙结构的抗震要求

高层建筑剪力墙结构，对抗震有一定的要求，设计时，按照“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”的要求，落实高层建筑剪力墙的设计工作，促使剪力墙在地震的作用下，弹性变形不超限，保持足够的承载力，确保高层建筑的安全状态。高层建筑剪力墙结构设计的过程中，抗震要求还要注重变形验算，按照特殊结构的要求，对剪力墙结构实行抗震设计，即使剪力墙的构件屈服，也不能降低剪力墙的承载力，促使其具备变形的能力，通过延性，吸收掉地震能量。

3 高层建筑剪力墙结构的抗震设计

剪力墙是高层建筑中的一种结构方式，剪力墙在高层建筑的体系结构中，同一单元结构内，剪力墙利用楼板，连接建筑的框架，防止发生独立的弯曲或变形问题。剪力墙承担了高层建筑中的剪力作用，采用对称的方式布置到高层建筑内，增强抵抗扭转的能力。高层建筑的剪力墙，经常设计在应急集中位置，如：端角、凹角以及角隅，由此要注重高层建筑剪力墙结构的抗震设计，全面实现结构体系的抗震性。结合高层建筑剪力墙结构，分析抗震设计的表现，如下：

3.1 平面布置的抗震设计

地震具有突发性的特征，高层建筑在设计期间，是不能预知地震的参数的，需采取计算的方式，规划抗震设计的内容。平面布置，是高层建筑剪力墙抗震设计的首要内容，平面布置直接关系到了剪力墙结构的抗震性。经多项案例研究表明，高层建筑的剪力墙结构，采取简单的平面布局，遵循对称原则，设计均匀分布的刚度与质量，设计明确的传力路径，有利于提高剪力墙的抗震能力，在地震环境中，高层建筑剪力墙结构，不容易受到破坏。平面布置的抗震设计中，可以大概估算出结构体系的效应，预先得出剪力墙平面布置在地震时的反应，以便合理的采取抗震措施，注重发挥剪力墙结构的抗震作用。

3.2 体系选择的抗震设计

高层建筑剪力墙结构抗震设计中的体系选择，比较好的是多道防线。以某高层建筑为例，分析体系选择时的抗震设计。该案例为高层住宅楼群，总占地面积20.28万㎡，分为1、2、3、4区，1区与4区地上24层，2区和3区，地上22层，地下结构均为两层。该案例中全部采用剪力墙结构，根据抗震设计的要求，规划剪力墙的体系，剪力墙的全高厚度是350mm，除了窗洞以外，外立面都设计成高1200mm的结构连梁，促使剪力墙的整体具备很强的抗扭刚度，维护结构在地震时的整体性，该案例剪力墙体系结构抗震设计中，适度的强化剪力墙底部的侧向刚度，减轻上部结构的质量，案例中的高层住宅区，地处8度抗震设防区，体系选择时，借助ETABS与SATWE力学软件分析，即使剪力墙结构受到小震作用，也能及时补充弹性。剪力墙体系选择的抗震设计上，对布筋以及边缘构件纵筋，也实行的强化设计，加强剪力墙体系结构的抗震性能。

3.3 结构薄弱层的抗震设计

高层建筑剪力墙结构中，如有承载突变、刚度不均或构件不连续的问题时，就会出现薄弱层。薄弱层是最先受到地震破坏的位置，规划抗震设计，提高薄弱层的抗震性能。高层建筑剪力墙结构设计中，重点在薄弱层位置，提供变形控制，促使薄弱层具备变形的能力，避免薄弱层结构发生转移，不会对周围的剪力墙结构造成破坏。

4 剪力墙结构抗震设计的注意事项

高层建筑体系中，剪力墙结构的抗震设计中，规划了几点注意事项，完善剪力墙结构的抗震设计，优化高层建筑的运营环境，进而降低地震的破坏性。

首先是根据剪力墙结构的抗震设计，处理高层建筑的地基基础，设计人员到高层建筑的施工现场，勘察地质信息，分析高层建筑是否具有稳定的地基基础，为了确保地基基础在剪力墙结构抗震中的稳定性，要在地基基础中，配合一定的处理措施，确保地基能够满足剪力墙的抗震需求，避免剪力墙结构抗震设计时，增加地基基础出现承载不足的情况，保障地基基础的承载稳定，才能支持剪力墙的抗震设计。

然后是剪力墙抗震设计中，注意建筑的高度与抗震设防等级。高度与等级，均是剪力墙抗震设计中的重要因素，促使抗震设计符合剪力墙结构的实际需求。剪力墙抗震设计中，对高层建筑的高度有要求，而且不同高度的建筑，也会对应不同的剪力墙体系，当剪力墙与建筑高度不相符时，就会影响抗震设计的效果。抗震设防等级，规范了剪力墙抗震设计的过程和方式，设计人员充分掌握建筑的抗震设防等级，才能有效的规划剪力墙的抗震设计。

最后在高层建筑剪力墙结构抗震设计中，注意计算机软件的应用，计算机软件缓解了结构抗震中的计算压力，取代了人工操作，同时计算机软件可以在剪力墙的抗震设计方面，提供仿真的设计，设计人员利用计算机软件，评估抗震设计与高层建筑剪力墙结构是否匹配。抗震设计中注重计算机软件，规避了计算与设计上的风险，加强抗震设计的控制力度，保障剪力墙结构中，能够匹配最优的抗震设计方案。