住宅建筑剪力墙布置

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   现在十多层的住宅建筑比较多，在7度区，采用框架剪力墙结构比较普遍。一般来说，剪力墙布置的越多，抗震越有利，但无限制的增加剪力墙会增加造价，而且无法发挥框剪结构的优越性。另外我们知道，增加剪力墙以后，结构刚度增加，自振周期就会缩短。一般我们的建筑物自振周期应该在Tg~5Tg（Tg为特征周期），看一下地震影响系数曲线，在这个区段里，周期缩短会增大地震作用效应，而且幅度挺大，对材料的消耗又会大大增加。今天在网上看到一位朋友的11层框剪住宅布置图，满眼都是长剪力墙，只看到寥寥几个柱子，这种布置还不如做成纯剪力墙结构，因为低一个抗震等级，至少用钢量可以小一点。    那么合理的剪力墙数量应该是多少呢，理论上讲同时都满足规范的要求时，最少的剪力墙数量最优。在李国盛《混凝土结构设计禁忌及实例》一书中认为：满足规范的位移限制要求，满足剪力墙承受的地震倾覆力矩不小于总倾覆力矩的50%，且为了使框架充分发挥作用，满足框架承受楼层剪力不小于0.2Fek，这时的剪力墙数量最合理。书中还有一套手算的判定方法（这种方法一些研究论文上都有），可以在方案或者扩初阶段不上机就可以布置出合理的剪力墙。   那么在实际工程中，究竟如何操作呢。每个工程都想做到李老师说的最优是不可能的，因为户型千变万化，每栋建筑都有其特殊性。那么我们就应该从规范的几点规定着手来研究这个问题。   首先在方案阶段，从概念上来布置剪力墙。《高规》8.1.7条就是框剪结构中剪力墙布置的一些概念性要求，这些规定其实真的很实用，有些朋友光盯着一些参数、盯着配筋，对这些实用的规定毫不在意（因为其不是强条），在模型调整时走了好多弯路。结合本人的一些经验，说说布置剪力墙的步骤：首先考虑建筑物的周边，可以从四角到四边均匀布置，然后考虑楼电梯间，再考虑一些平面转角处，最后看看剪力墙间距较大的位置中间点缀一两片墙。剪力墙最好布置成非一字形，两个方向都要布，宜短不宜长，个人认为在开始布置时只要满足一般剪力墙的最小长度即可，后面可以根据计算要求加长，应该说按照这种要求布置出来的平面看起来是很舒服的。总之框剪结构中的剪力墙布置应该是有目的的和点缀性的，切忌一上来就大片的布置剪力墙。    下一步就是上机验算，首先不需要去看配筋，可以先看周期，合理的第一周期范围，《全国技术措施》上讲在0.08~0.12N(N为层数)，超出这个范围，说明结构太刚或太柔，剪力墙太多或太少，可以作相应的调整，当然在这个范围内以周期长一点为佳。第一、第二周期一般应该分别是Y向和X向（假定X向为长方向）的平动周期（平动系数为1.0最佳，但有些时候也不一定要追求完美，接近即可。）。第三周期为扭转周期，它和第一平动周期的比值应该不大于0.9，否则说明扭转刚度不足。再看剪重比是否满足规范要求，不满足也说明抗恻刚度不足，地震力偏小。层数较多的建筑物允许有2~3层按规范要求调整地震力（调整差值控制在5%以内），超过这个就要求调整抗侧力构件了。    再看位移，层间位移角应不大于1/800，这也是衡量结构抗侧刚度的一个指标，太大太小都应该先找出这个位置，再作相应调整。不考虑偶然偏心时的位移比一般应该都在1.2以内，考虑偶然偏心时，1.2的限值比较难满足（尤其是长条形的建筑），只要不大于1.5即可，这是衡量扭转刚度的一个指标（前面讲个周期比是衡量扭转刚度的另一个指标），不满足时应该先考虑建筑物周边抗侧力构件的调整（对于长条形建筑就是长方向两侧），可以增大剪力墙，也可以加高连梁等。    最后看框架抗倾覆力矩占总抗倾覆力矩的比例，两个方向接近且在40%~50%间较好。注意，软件给出了每一层的比例，只要底部加强部位满足即可，根据框剪结构的受力特性，框架所承担的抗倾覆力矩是越往上越大的。    高规8.1.4条，框架总剪力在不小于0.2V0时不需要调整，是利用材料最充分的，但经过前面的几轮调整，要做到这一点不容易，做不到就要按规范要求放大，放大系数接近1.0较好。    做工程，还是要根据自己的掌握的知识和工程经验，多动脑筋，在保证安全性的基础上，多在经济性上下功夫。