高層建筑結(jié)構(gòu)中高強混凝土剪力墻抗震性能分析

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高層建筑結(jié)構(gòu)中高強混凝土剪力墻抗震性能分析1
摘要: 隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展，其主要抗側(cè)力構(gòu)件剪力墻越來越多的采用高強混凝土，但高強混凝土剪力墻延性較差，不利結(jié)構(gòu)抗震。本文首先著重分析了高強混凝土的力學性能，具有高強、高彈性模量和高耐久性特點以及在高層建筑上的應(yīng)用。然后，分析高強混凝土剪力墻的抗震性能，并從軸壓比、剪跨比、配筋因素和剪力墻結(jié)構(gòu)形式對其抗震性能產(chǎn)生的影響；最后，從基于位移的抗震設(shè)計方法方面，對高強混凝土剪力墻的設(shè)計加以概述。
關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；高強混凝土；剪力墻；抗震性能
1.        引言
隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和建筑設(shè)計技術(shù)的進步，高層建筑主要呈現(xiàn)以下幾點特點：建筑高度不斷增加，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國在2008年底，150m以上的高層建筑已超過200棟，如上海環(huán)球金融中心492m、廣州新電視塔高610m，等；結(jié)構(gòu)體型日趨復雜，高層建筑除了要滿足建筑使用功能要求外，也更加重視建筑個性化的設(shè)計，如中央電視臺新臺址采用巨型的傾斜框架帶70m的大懸挑十三層樓、北京的當代萬國城為9座高塔樓，由高度不一的大跨度走廊相連，形成體形復雜的建筑群等；以混合、組合結(jié)構(gòu)為主，大量采用鋼—鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)，如上海環(huán)球金融中心鋼筋混凝土核心筒，外框為型鋼混凝土柱及鋼柱；涌現(xiàn)一些新型結(jié)構(gòu)體系，如330m高的北京國貿(mào)三期主塔樓采用了鋼-混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)、337m高天津津塔主要抗側(cè)力體系由鋼管混凝土柱框架+核心鋼板剪力墻體系+外伸剛臂抗側(cè)力體系組成，等[1-3]。
如上述可知，目前高層建筑結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用到各種住宅、公共建筑上，并且其結(jié)構(gòu)形式逐步向復雜性、多樣性、超高性方向發(fā)展。由于，我國是一個地震頻遇的國家，當前通過兩個階段設(shè)計方法來實現(xiàn)建筑“小震不壞、中震可修、大震不倒”三個水準要求[4]，可能無法滿足超高層的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計要求。但在高層建筑采用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系如：剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系、框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系、筒中筒結(jié)構(gòu)體系、多筒結(jié)構(gòu)體系等都是剪力墻或剪力墻組成的筒體，剪力墻和由剪力墻組成的筒體構(gòu)成高層建筑結(jié)構(gòu)抗震的核心抗側(cè)力部件。這是由于剪力墻：剛度大、空間整體性能好、結(jié)構(gòu)頂點水平位移和層間位移變化小、即能承受豎向荷載也能抵抗水平荷載，因此，剪力墻抗震性能對于高層建筑的安全可靠有著至關(guān)重要的作用，研制抗震性能好的剪力墻，是高層建筑抗震設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)之一。國內(nèi)外不少學者致力于剪力墻的抗震性能方面研究，一方面探索鋼筋混凝土剪力墻在地震作用下的恢復力模型[5-7]；另一方面提出了各種具有良好抗震性能新型的剪力墻，開縫剪力墻如清華大學葉列平提出的雙功能帶縫剪[8]、組合剪力墻如帶鋼管混凝土邊框的鋼板剪力墻模型的抗震性能試驗[9]。