短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初探

1、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初探 摘要：本文介紹了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)，闡述了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定，供大家參考借鑒。 關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；初探 中圖分類(lèi)號(hào)：tu391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)： 短肢剪力墻未單獨(dú)劃分為一種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，只是作為剪力墻結(jié)構(gòu)的一種特殊形式，由于短肢剪力墻可調(diào)整性、靈活性地布置墻肢，使其成為剪力墻最為理想的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系。在短肢剪力墻設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮結(jié)構(gòu)的整體性、受力變形特征，進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，制定相應(yīng)的抗震措施，以確保結(jié)構(gòu)的抗震性能和整體性。隨著人們物質(zhì)水平的不斷提高，對(duì)住宅的空間和平面要求也隨之提高。在傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中，普通剪力墻結(jié)構(gòu)、露柱、露梁等，嚴(yán)格分隔和

2、限定了現(xiàn)代化住宅的發(fā)展需求。本文分析短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)、設(shè)計(jì)規(guī)定、抗震薄弱環(huán)節(jié)和概念設(shè)計(jì)等若干問(wèn)題。 1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn) 近幾年人們對(duì)高層住宅平面與空間的要求越來(lái)越高，于是逐步發(fā)展形成了能適應(yīng)人們新的住宅觀念的高層住宅結(jié)構(gòu)型式短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成，在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，受到了建筑師的肯定。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)之所以得以普遍應(yīng)用，是由于其對(duì)類(lèi)似1216層的小高層建筑結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，既可以保證結(jié)構(gòu)的剛度、位移，又可以使室內(nèi)空間方正合理。短肢剪力墻的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也相對(duì)較

3、小，則傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。針對(duì)高層住宅選擇框架結(jié)構(gòu)，由于柱出現(xiàn)局部突出，而嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)美觀效果與平面布局。選擇一般的剪力墻結(jié)構(gòu)，難以符合停車(chē)場(chǎng)、地下通道等公共設(shè)施使用的需求。而針對(duì)小高層住宅建筑而言，選擇小高層可加大結(jié)構(gòu)剛度，同時(shí)也加大有效質(zhì)量，以增加較大的抗震作用。短肢剪力墻則依靠自身平面具有靈活性，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到理想的剛度，從而使剪力墻結(jié)構(gòu)形成一種短肢體系。通常將截面高度同厚度比值在69的剪力墻稱為短肢剪力墻，有“+”、“t”、“l(fā)”、“一”等字型，短肢剪力墻具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.1 由于較短的墻肢，可調(diào)整性、靈活性較強(qiáng)，極易滿足建筑平面與空間的布局需求。 1.2 墻數(shù)量和長(zhǎng)度

4、可自由確定，主要根據(jù)抗側(cè)力的要求來(lái)確定，同時(shí)也可利用不同的布置與尺寸，對(duì)剛度中心位置進(jìn)行調(diào)整。 1.3 短肢剪力墻的造價(jià)相對(duì)較低，符合建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的要求。 1.4 開(kāi)洞口較大，建筑可取得良好的通風(fēng)、采光效果，輕質(zhì)砌體可取代剪力墻，降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和自重，減輕地震的作用。 1.5 較大的墻肢高寬，在水平荷載作用之下，墻體破壞屬于外彎曲破壞，形成延性破壞。 1.6 連梁跨高比較大，主要是彎曲破壞，處于地震作用下，連梁兩端首先出現(xiàn)塑性，具有較好的耗能性。 1.7 剪力墻設(shè)計(jì)較為合理，可充分發(fā)揮墻的承載力，對(duì)結(jié)構(gòu)重心、質(zhì)心可靈活調(diào)整。 2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)缺點(diǎn) 短肢剪力墻同一般墻體對(duì)比，具有許多的優(yōu)點(diǎn)

5、，但同時(shí)它也有自身的不足。 2.1 由于較薄的墻肢厚度，通常在200mm左右范圍，在梁和墻的連接處，存在有暗柱、端柱或翼墻豎向鋼筋的影響，導(dǎo)致相連接的梁無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)所需的寬度，梁的強(qiáng)度可能存在缺陷。 2.2 短肢剪力墻若存在較短的墻肢，墻肢與異形柱的受力性能較為接近，不利于截面抗扭。 2.3 因現(xiàn)代化建筑的需求，許多建筑設(shè)計(jì)中都設(shè)置有地下車(chē)庫(kù)、商業(yè)用房等底層大空間設(shè)施，針對(duì)短肢墻體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，落地的墻肢，影響了車(chē)輛的流通，需要增設(shè)有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。 2.4 針對(duì)住宅建筑來(lái)說(shuō)，開(kāi)間和進(jìn)深均較小，短肢剪力墻所形成梁跨也較小，受力性能在框架梁、連梁之間。根據(jù)規(guī)范而言，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)軟件較為落后，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)需

6、求。同時(shí)，短肢剪力墻在一定程度上對(duì)抗震體系有著不利影響，特別是高地震區(qū)域，不可盲目選擇短肢剪力墻，尤其不可過(guò)分使用框肢的短肢剪力墻。 3 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定 3.1 結(jié)構(gòu)布置。在布置短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，通常要遵循以下原則：選擇適中數(shù)量的短肢墻，符合抗側(cè)力需求、豎向荷載需求。盡量均勻分布好短肢墻，不宜存在較大差異的軸心應(yīng)力。若存在平面凹凸較多、風(fēng)力較大、抗震需求時(shí)，在凸部分、角點(diǎn)處、平面外邊緣，必須布置有短肢墻，以使其平面剛性和整體性達(dá)到要求。必須拉直和對(duì)齊各短肢墻，使其同連梁形成連續(xù)跨數(shù)多、規(guī)整的抗側(cè)力片。若不能完全實(shí)現(xiàn)時(shí)，可允許在局部范圍內(nèi)錯(cuò)開(kāi)，短肢墻同兩方向的梁進(jìn)行連結(jié)，盡量在墻肢

7、豎平面內(nèi)布置連梁，控制連梁寬度等同于墻肢厚度?？刂茐χ暮穸?，不宜過(guò)厚，間隔墻表面盡量少凸出或不凸出，也不應(yīng)太薄，以便于穩(wěn)定和施工，通常選擇300mm、250mm或200mm為宜，可部 分布置混合、較長(zhǎng)的異形柱和墻。 3.2 適用高度。針對(duì)7度地震的抗震設(shè)計(jì)，最大高度可達(dá)100m，60m為8度，9度a級(jí)高層建筑、b級(jí)高層建筑，可選擇筒體，不應(yīng)選擇短肢剪力墻。 3.3 軸壓比限值。若剪力墻的軸壓較大，則延性較差。主要原因是由于剪力墻處于壓彎狀態(tài)，受壓的區(qū)較高，呈現(xiàn)小偏心狀態(tài)，因此要對(duì)軸壓比進(jìn)行限制。對(duì)延性進(jìn)行改善，處于重力荷載作用下，短肢剪力墻的軸壓比值進(jìn)行改善?？拐鸬燃?jí)處于1、2、3時(shí)，軸壓比

8、值不宜大于0.5、0.6和0.7，針對(duì)端柱、無(wú)翼緣且為一字型的短肢剪力墻，因延性較差，也相應(yīng)降低0.1的軸壓比限值。 3.4 肢厚比限值。若結(jié)構(gòu)墻肢的肢厚比較小，強(qiáng)度儲(chǔ)備也較小，結(jié)構(gòu)墻肢的強(qiáng)度儲(chǔ)備充足、肢厚比較大時(shí)，安全性則較好。由于不能充分發(fā)揮材料特性，經(jīng)濟(jì)性較差。站在結(jié)構(gòu)綜合性角度來(lái)說(shuō)，在67范圍的肢厚比值時(shí)，短肢剪力墻的性能較好，具有一定程度的能力儲(chǔ)備，可比較充分發(fā)揮材料性能。 3.5 連梁的跨高比限值。若連梁的跨度較小，短肢剪力墻的極限荷載、荷載和開(kāi)裂荷載屈服則較大。尤其是連梁處于一定小值的跨高比時(shí)，逐漸減小增大幅度，連梁的跨高比值大約在1.5左右，則短肢剪力墻具有較好的綜合性能。 3

9、.6 根據(jù)抗震等級(jí)進(jìn)行劃分。若建筑的高度越高，地震的反應(yīng)也就越大，同時(shí)需要較高的抗震要求。因此，通常采用抗震等級(jí)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)概念、抗震薄弱環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指處于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式，角點(diǎn)處、平面外邊緣、一字型短肢墻和連梁是抗震的薄弱環(huán)節(jié)。若存在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑的角點(diǎn)處、平面外邊緣會(huì)先裂開(kāi)。若處于地震作用狀態(tài)下，高層結(jié)構(gòu)主要是整體彎曲變形，短肢剪力墻由于截面面積在逐漸減小，而承受的豎向荷載較大，導(dǎo)致嚴(yán)重破壞，特別是一字型墻肢破壞最為嚴(yán)重。由于短肢剪力墻的墻肢剛度逐漸減小，同短肢剪力墻相連接的連梁，同普通框架梁較為相似，增大了受剪破壞的幾率。所以，進(jìn)行短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮上述薄弱環(huán)節(jié)，強(qiáng)化抗震構(gòu)造設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)。 5 結(jié)語(yǔ) 隨著房地產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展，中小高層住宅式建筑物越來(lái)越多，為滿足建筑發(fā)展的需求，許多建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都選擇短肢剪力墻。在布置結(jié)構(gòu)時(shí)，通過(guò)分戶墻、山墻、電梯間來(lái)進(jìn)行部分剪力墻布置，其它則布置成短肢墻，這樣既可使臥室和廳之間無(wú)突出柱和梁，也可對(duì)墻體位置進(jìn)行調(diào)整，以滿足現(xiàn)代居住空間的靈活性和空間性