住宅建筑剪力墙结构抗震设计研究

住宅建筑剪力墙结构抗震设计研究

赵梦鸽

中机工程有限公司        浙江杭州市       310000

摘要：地震具有较强的破坏性和不可预测性，当地震灾害等级较高时，不单单会导致建筑物在短时间内坍塌，还会对交通以及通讯产生不良影响，甚至让人们面临一定的生命安全问题。所以在住宅建筑工程项目建设过程中，要对地震所产生的影响进行考量，使得住宅建筑质量得到保障，从而尽可能地保证人们的生命财产安全。但是，在实际设计过程中可能会存在一定的不利因素，使得效果明显低于预期，所以要对抗震设计的技术要点展开详细分析。

关键词：住宅建筑；剪力墙结构；抗震设计

1.剪力墙类型

目前，我国住宅建筑剪力墙结构主要分为壁式框架、截面式、双肢和多肢等类型：

（1）壁式框架剪力墙。此类剪力墙结构的洞口尺寸相对较大，墙肢线部分、连梁线部分的刚性相似。受力后为剪切型，受力的特点和框架结构具有一定的相似性，具有提高住宅建筑工程结构刚性和稳定性的作用。但是在高层住宅建筑项目中，设计壁式框架剪力墙就可能会出现反弯点，易在楼层位置的反弯方面出现冲突。

（2）截面剪力墙。此类剪力墙的墙体部分不设计开洞，或者是开洞的面积占墙体面积15%以内，受力后呈现弯曲型。总体而言是和悬臂墙较为相似，在高层住宅建筑工程项目中设计截面剪力墙不会出现反弯点，也不会发生反弯冲突的问题。

（3）双肢或是多肢剪力墙。此类剪力墙具有开口大的特点，洞口呈现出成列分布的状态。在双肢剪力墙设计期间，墙面上设计一排洞口，多肢剪力墙设计中墙面上设计多排洞口，设计人员可按照住宅建筑工程项目的特点和情况，选择双肢或是多肢剪力墙的形式。

（4）小开口剪力墙。此类剪力墙具有开口小的特点，但是开洞面积大，通常开洞的面积在整体剪力墙面积的15%以上。在墙体结构受力后变形为弯曲型，整个墙肢不会出现反弯点，但是弯矩图中心的位置可能会出现突变的现象。因此在设计小开口剪力墙期间，必须要合理进行弯矩图中心点的分析和控制。

（5）短肢剪力墙。此类剪力墙结构在住宅建筑工程项目中属于抗侧力构件，能够进行异形柱体的保留，使其不会突出于墙面，避免异形柱体抗震性能的问题。同时，还能对墙体轴压比进行控制，在实际设计中，需要准确分析短肢剪力墙的力学特点、破坏形态特点和抗震性能特点等，选择最佳的设计方式，确保结构设计效果。

2.住宅建筑剪力墙结构抗震设计措施

2.1黏滞阻尼抗震技术

在住宅建筑结构抗震设计中对黏滞阻尼抗震装置有效应用，能够使住宅建筑结构抗震性能明显提升。该技术的工作原理是利用阻尼装置来替换住宅建筑结构的支座，这样当地震波作用在住宅建筑上时，该装置能够产生一定的阻尼，以此有效吸收地震能量，从而使地震对住宅建筑所产生的危害性得到降低。

2.2橡皮支座抗震技术

在住宅建筑结构抗震设计过程中，也可以利用支座结构设计来实现提升住宅建筑结构稳定性的目标。将住宅建筑划分成两大结构，即基础和主体，并将支座装置放置在两个主体之间。住宅建筑的竖向结构具有一定的强度，当地震横波来临时，支座上部结构会发生位移现象，传统刚性结构支座缺乏活动余量，就会导致结构连接处被破坏。将橡皮支座装置放在连接处，结构连接处在外力作用下出现位移，以此来使地震对住宅建筑结构所产生的破坏得到缓解，进而使住宅建筑结构的稳定性得到保障。

2.3增加短柱的受压承载力

在开展住宅建筑结构抗震设计时，对短柱的受压承载力进行增加，有利于减小短柱的截面面积，同时，能够提升住宅建筑结构的剪跨比，从而使住宅建筑结构抗震能力得到有效加强。若仅仅是增加短柱的受压承载力，不再进行其他操作，这样则会导致剪切破坏现象得以出现。此外，对住宅建筑混凝土结构强度等级不断提升，这样能够降低柱截面大小，有助于住宅建筑结构剪跨比的提升。要想使住宅建筑混凝土的强度等级得到提升，还可以对新型高强混凝土进行应用，使得住宅建筑短柱的受压承载力得到改善的同时，还可以降低轴压比。

需要注意的是，在对高强混凝土进行应用时，由于该混凝土的延展性相对较差，所以仍然需要利用相关施工技术来妥善处理，进而使提高住宅建筑结构综合性能指标的目标得以实现。

2.4合理应用分体柱设计

当住宅建筑结构处于受力状态时，受力不均现象就会出现在短柱承受抗弯和抗剪承载力中。若此时出现地震，短柱的部分部位的抗剪能力不足，短柱不仅出现明显的裂痕，而且会出现错位倒塌等现象，从而使得住宅建筑结构的抗弯以及抗剪能力都无法正常发挥。由此可知，在性能划定过程中，要对住宅建筑抗弯和抗剪承载能力等进行妥善协调，这样当地震到来时，建筑物的柱子先保持抗弯强度极限状态，并发生延性破坏现象。要想使该现象得到妥善解决，要合理化应用分体柱的设计，以此来强化短柱抗弯和抗剪承载效果。同时，在人力的辅助下，适当消减住宅建筑结构中的抗弯性能，确保两者处于动态平衡的状态。

2.5结构扭转效应的改进

为了有效改进高层住宅建筑的结构扭转，需要格外注意周期比。周期比是结构扭转为主的第一周期Tt与平动为主的第一周期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、混合结构高层建筑及复杂高层建筑不应大于0.85。周期比的本质是控制结构的扭转刚度，避免扭转破坏，增加结构的抗扭能力。设计人员在设计时，这是一个重要的参照数据，这个数据可以准确反映高层建筑结构扭转的抗扭能力，另外，在结构扭转的过程中，会产生惯量值，借助周期比也可以准确测出惯量值。因此，需要采用有效的方法计算周期比，借助刚性楼板假定计算周期比。若结构产生了扭转，可以判断出该结构具有很多安全隐患，抗地震的效果比较差，这时就需要采取有效的措施，把周期比调整到最合理的范围内，设计人员需要使用抗侧力构件，并且抗侧构件在使用时也有一定的要求，例如使用要对称，确保结构的稳定性。同时，抗侧力构件的使用要促使结构中部位置的刚度有所削弱，这时可以采用削减墙肢、减小结构横截面等方法。与此相对应，结构周围部位的刚度需要加强，这时可以采用增加外围、加梁等方法。周期比不满足时具体调整方法：

（1）总体调整原则是加强结构外部刚度，削弱内部刚度。（2）找到位移大的位置，加大刚度。（3）当第一振型为扭转时，说明结构的扭转刚度相对于其两个主轴（第二振型转角方向和第三振型转角方向，一般都靠近X轴和Y轴）的侧移刚度过小，此时沿两主轴加强结构外围的刚度，并削弱结构内部的刚度。（4）当第二振型为扭转时，说明结构沿两个主轴方向的侧移刚度相差较大，结构的扭转刚度相对其中一主轴（第一振型转角方向）的侧移刚度是合理的；但相对于另一主轴（第三振型转角方向）的侧移刚度则过小，此时宜适当削弱结构内部沿“第三振型转角方向”的内部刚度，并适当加强结构外围（主要是沿第一振型转角方向）的刚度。

结语

综上所述，住宅建筑工程中的剪力墙主要分为壁式框架、短肢、双肢或多肢、小开口等类型，每种类型在住宅建筑工程中具有一定的优势，但是也可能会存在缺点。因此，在住宅建筑结构设计阶段，需要科学合理进行剪力墙结构设计，明确具体的设计原则，合理控制连梁超限问题，沿着主轴向周围进行设计，保证剪力墙和平面外梁的良好衔接。

参考文献

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