高层建筑结构中高强混凝土剪力墙抗震性能分析

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高层建筑结构中高强混凝土剪力墙抗震性能分析1
摘要: 随着高层建筑结构的发展，其主要抗侧力构件剪力墙越来越多的采用高强混凝土，但高强混凝土剪力墙延性较差，不利结构抗震。本文首先着重分析了高强混凝土的力学性能，具有高强、高弹性模量和高耐久性特点以及在高层建筑上的应用。然后，分析高强混凝土剪力墙的抗震性能，并从轴压比、剪跨比、配筋因素和剪力墙结构形式对其抗震性能产生的影响；最后，从基于位移的抗震设计方法方面，对高强混凝土剪力墙的设计加以概述。
关键词：高层建筑结构；高强混凝土；剪力墙；抗震性能
1.        引言
随着世界经济的发展和建筑设计技术的进步，高层建筑主要呈现以下几点特点：建筑高度不断增加，据不完全统计，我国在2008年底，150m以上的高层建筑已超过200栋，如上海环球金融中心492m、广州新电视塔高610m，等；结构体型日趋复杂，高层建筑除了要满足建筑使用功能要求外，也更加重视建筑个性化的设计，如中央电视台新台址采用巨型的倾斜框架带70m的大悬挑十三层楼、北京的当代万国城为9座高塔楼，由高度不一的大跨度走廊相连，形成体形复杂的建筑群等；以混合、组合结构为主，大量采用钢—钢筋混凝土组合结构，如上海环球金融中心钢筋混凝土核心筒，外框为型钢混凝土柱及钢柱；涌现一些新型结构体系，如330m高的北京国贸三期主塔楼采用了钢-混凝土框架-核心筒结构、337m高天津津塔主要抗侧力体系由钢管混凝土柱框架+核心钢板剪力墙体系+外伸刚臂抗侧力体系组成，等[1-3]。
如上述可知，目前高层建筑结构被广泛应用到各种住宅、公共建筑上，并且其结构形式逐步向复杂性、多样性、超高性方向发展。由于，我国是一个地震频遇的国家，当前通过两个阶段设计方法来实现建筑“小震不坏、中震可修、大震不倒”三个水准要求[4]，可能无法满足超高层的结构抗震设计要求。但在高层建筑采用的钢筋混凝土结构体系如：剪力墙结构体系、框架-剪力墙结构体系、框架-核心筒结构体系、筒中筒结构体系、多筒结构体系等都是剪力墙或剪力墙组成的筒体，剪力墙和由剪力墙组成的筒体构成高层建筑结构抗震的核心抗侧力部件。这是由于剪力墙：刚度大、空间整体性能好、结构顶点水平位移和层间位移变化小、即能承受竖向荷载也能抵抗水平荷载，因此，剪力墙抗震性能对于高层建筑的安全可靠有着至关重要的作用，研制抗震性能好的剪力墙，是高层建筑抗震设计的关键技术之一。国内外不少学者致力于剪力墙的抗震性能方面研究，一方面探索钢筋混凝土剪力墙在地震作用下的恢复力模型[5-7]；另一方面提出了各种具有良好抗震性能新型的剪力墙，开缝剪力墙如清华大学叶列平提出的双功能带缝剪[8]、组合剪力墙如带钢管混凝土边框的钢板剪力墙模型的抗震性能试验[9]。