淺談短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設計

朱小莉

摘要：近年來隨著人們對于住宅的要求越來越高，傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑空間的嚴格限定與分隔已經(jīng)不能滿足人們對于住宅空間的要求。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系漸在建筑工程被越來越多的應用到。本文主要分析了短肢剪力墻的抗震性能，并指出了短肢剪力結(jié)構(gòu)抗震設計中應該注意的問題。

關(guān)鍵字：短肢剪力墻；抗震設計；結(jié)構(gòu)

Abstract: in recent years as people for residence more and more high, the traditional frame structure, common the shear wall structure of the architectural space and strictly limited space cannot have satisfied people for residential space requirements. Short shear wall structure system gradually in construction project is more and more applied to. This paper mainly analyzes the short-shear walls of the seismic performance, and points out the short shear structure seismic design which should be paid attention to.

Key word: short-shear walls; Seismic design; structure

中圖分類號：U452.2+8文獻標識碼：A 文章編號：

近年來隨著人們對于住宅的要求越來越高，傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑空間的嚴格限定與分隔已經(jīng)不能滿足人們對于住宅空間的要求。經(jīng)過不斷的探索和實踐，以剪力墻為基礎，并吸取框架的優(yōu)點，逐步發(fā)展形成了短肢剪力墻——筒體（或一般剪力墻）結(jié)構(gòu)體系。目前在《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中，對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)有了明確的設計要求。

一、短肢剪力墻抗震性能分析

1.截面形式。墻肢截面高度與厚度之比在5至8之間的剪力墻即為短肢剪力墻。短肢剪力墻的截面形式有“L” “T”“Z”和“一”等。并且有研究表明無翼短肢剪力墻的受力性能比帶翼短肢剪力墻弱，因此在實際建筑工程中，應該盡可能的避免使用一字型截面墻肢。

2.墻體配筋形式。通常短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的翼墻和腹板交界處會出現(xiàn)一些縱向裂縫，因此，這些部位需要加設暗樁。對無翼墻試體和有翼墻試體的墻肢破壞情況進行對比分析，發(fā)現(xiàn)有翼墻體在翼墻上一般都只有水平裂縫并且裂縫形態(tài)和無翼墻體在墻肢上的相似。這就表明翼墻在結(jié)構(gòu)受力時負擔的主要是外加彎矩，而剪力則由墻肢承擔。在設計時，應該短肢剪力墻的轉(zhuǎn)角部位和端部設置暗樁，將主要鋼筋布置在暗樁范圍內(nèi)；并且由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)底部受到的剪力較大，因此，底部加強區(qū)范圍內(nèi)的墻肢箍筋應該進行加密處理。

3.體積配箍率。短肢剪力墻的延性比較差，一般采取加強體積配箍率的方法來提高其延性。提高短肢剪力墻配箍率以后，雖然受彎承載力并沒有明顯的提高，但是提高了混凝土峰值應力下的應變值，應力—應變曲線的下降段變得較為平緩且延性有顯著提高。在進行短肢剪力墻體積配箍率設計時，短肢剪力墻的箍筋可以參照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》對于約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值來設計。

4.軸壓比。當軸壓比較大時，增大軸壓比截面受彎承載力會隨之減小，截面承載力降低程度也會隨之增大，延性降低；當軸壓比較小時，增大軸壓比截面的受彎承載力隨之增大，鋼筋進入強化階段后，短肢剪力墻承受的彎矩值不會明顯降低。即塑性鉸出現(xiàn)后，短肢剪力墻的抗彎能力能夠基本得以維持。在《高層混凝土建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，在短肢剪力墻的抗震設計中，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一級時不宜大于0.5，等級為二級時不宜大于0.6，等級為三級時不宜大于0.7。對于無翼緣或是端柱的一字形短肢剪力墻，其延性更差，因而其軸壓比限值相應降低0.1。

二、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的PKPM軟件設計方法

PKPM中TAT、SATWE都可以自動搜索短肢剪力墻。TAT對短肢剪力墻的判定原則為雙向認定，即不大于兩肢相連且滿足短肢要求的剪力墻，才會被判定為短肢剪力墻。SATWE與TAT判定短肢剪力墻有如下兩個不同：對T形、墻肢高厚比為5~8之間的剪力墻，通常SATWE都不會判定為剪力墻；而如果有1個或是2個墻肢有連梁相連時TAT一般就會將其判定為短肢剪力墻。對于有些筒體部位高厚比小于8的墻肢，如果一端有連梁相連，TAT會判定為一般的剪力墻而SATWEZE則認為其是短肢剪力墻。

TAT和SATWE都不能自動判斷某結(jié)構(gòu)是否為短肢剪力墻時，在設計時可以參照如下的步驟：在短肢剪力墻布置較多的情況下，利用程序設計參數(shù)定義時，可以先進行假設，假定結(jié)構(gòu)體系就是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)然后再計算、分析，從計算的結(jié)果中看短肢剪力墻所承受的第一振型底部與結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的比。如果其比例值在40%~50%之間，則可以提按照短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進行設計。否則，則可以判定為一般的剪力墻結(jié)構(gòu)，應該重新設置參數(shù)和進行內(nèi)力計算、結(jié)構(gòu)構(gòu)件配筋計算等。

三、短肢剪力結(jié)構(gòu)抗震設計中應該注意的問題

短肢剪力結(jié)構(gòu)的抗震性能還比較差，因此在設計的時候，要根據(jù)恰當?shù)挠嬎丬浖陀嬎惴治龇椒?，確定計算模型和相關(guān)參數(shù)并合理判斷計算結(jié)果、加強概念設計，提高短肢剪力結(jié)構(gòu)的抗震性能。

1.高層住宅中，特別是在一些地震區(qū)，剪力墻不能不能過少且墻肢不能太短，因此在設計中不能只出現(xiàn)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系，還需要設置一般剪力墻，構(gòu)成一般剪力墻與短肢剪力墻共同抵抗水平力結(jié)構(gòu)。并且為了從結(jié)構(gòu)上改善短肢剪力墻的延性，短肢剪力墻的抗震等級應該比一般的剪力墻要提高一級。

2.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，筑平面外緣的角部處的墻肢是抗震比較薄弱的部位。當發(fā)生扭轉(zhuǎn)時，會導致現(xiàn)有的翹曲變形加劇，使其墻肢開裂。因此可以采取減小軸壓比、增加箍筋和縱筋等措施來加強其抗爭構(gòu)造措施。

3.短肢剪力墻承擔的主要是豎向荷載，因此要保證截面大小適度，且墻肢截面高厚比應控制在5~8之間， 且墻厚需要超過200毫米。當墻肢截面高度比不大于3時，應該按柱要求進行設計。

4.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，電算分析力學模型最好采用SATWE軟件。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系考慮，各部位最好選取兩種力學模型分析結(jié)果不利情況，短肢墻之間連梁或是框架的選擇應根據(jù)跨高比來決定。在一般情況下，如果短肢剪力墻洞口形成的跨高比小于5時，應該按連梁進行設計，如果跨高比大于或是等于5時，應該按框架梁進行設計。短肢剪力墻的配筋可以按照一般剪力墻的配筋方法進行計算；但是如果短肢墻的長寬之比小于3的話，配筋就必須按照柱的方法來進行計算。注意整體計算需考慮填充墻基本自振周期影響，折減系數(shù)可取0.8~0.9。

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