短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題

楊 曦

（上海經(jīng)緯建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司重慶分公司 重慶 400000）

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問題

楊 曦

（上海經(jīng)緯建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司重慶分公司 重慶 400000）

近年來，隨著我國建筑工程項(xiàng)目對(duì)空間要求的不斷提高，傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中發(fā)揮的作用已經(jīng)無法完全滿足人們的需求。所以，為了適應(yīng)建筑行業(yè)的發(fā)展和市場(chǎng)的要求，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生，但由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程建設(shè)中的應(yīng)用較晚，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍然存在一些問題。

短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；問題；對(duì)策

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)住宅空間的設(shè)計(jì)也提出了更高的要求。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是以剪力墻為基礎(chǔ)，吸取框架優(yōu)點(diǎn)而逐步形成的一種新型的剪力墻結(jié)構(gòu)類型，這種剪力墻結(jié)構(gòu)不僅可以提高土地利用率，降低項(xiàng)目開發(fā)成本，而且還能夠使工程項(xiàng)目更具多樣性和舒適性，尤其是在小高層住宅中的應(yīng)用，更加符合人們對(duì)建筑內(nèi)部空間應(yīng)用的需求。但是，設(shè)計(jì)人員在對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須對(duì)與之相關(guān)的幾個(gè)問題進(jìn)行全面考慮。

1　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

在建筑行業(yè)發(fā)展如此迅速的今天，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用也日趨廣泛，從具體實(shí)踐中我們能夠看出，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)大致體現(xiàn)在兩個(gè)方面，即滿足建筑功能需求和滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求兩個(gè)方面。

1.1滿足建筑功能需求

就目前短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的墻肢設(shè)計(jì)來看，其厚度與填充墻是相同的，而且短肢剪力墻與各個(gè)墻體之間梁的連接是位于墻體的豎立平面內(nèi)，這樣一來，就可以將梁柱外露的問題充分避免。雖然短肢剪力墻的整體施工存在一些困難的地方，但不得不說這種類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠大幅度增加建筑內(nèi)部的使用面積，使空間的應(yīng)用更具高效性和靈活性，充分滿足了現(xiàn)代城市居民對(duì)室內(nèi)空間功能的根本需求。由此可見，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用還是很具推廣價(jià)值的。

1.2滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求

與傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)相比，短肢剪力墻具有更好的隱蔽性，能夠?qū)⒘号c墻肢更加有效的隱藏于墻體內(nèi)部，給內(nèi)部結(jié)構(gòu)的靈活設(shè)計(jì)提供了方便。同時(shí)，在具體設(shè)計(jì)過程中，短肢剪力墻對(duì)墻的數(shù)量和肢長確定也比較靈活，設(shè)計(jì)人員可以通過抗側(cè)力需求的準(zhǔn)確計(jì)算來對(duì)數(shù)量和肢長進(jìn)行確定。此外，對(duì)于墻體剛度和剛度中心位置的確定，設(shè)計(jì)人員也可以根據(jù)工程建設(shè)的實(shí)際情況來進(jìn)行具有調(diào)整，以此來確保短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)能夠更加符合工程建設(shè)的根本需求。

2　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的幾個(gè)問題

雖說短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)的應(yīng)用具有很多優(yōu)勢(shì)，但如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不科學(xué)，缺乏合理性，那么不僅會(huì)影響到其優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，而且還會(huì)在一定程度上影響到工程的整體質(zhì)量。所以，對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題進(jìn)行全面、系統(tǒng)的了解與掌握，并在具體設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其嚴(yán)格處理是非常重要的。歸納起來，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

在一個(gè)建筑項(xiàng)目工程的建設(shè)中，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須符合工程的建設(shè)需求。就目前短肢剪力墻的相關(guān)計(jì)算來看，由于其計(jì)算模型和配筋方式等與傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)并無區(qū)別，所以在利用TAT和TBSA進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，只需按照剪力墻輸入即可。桿件和薄壁桿件模型是當(dāng)前TAT和TBSA常用的計(jì)算模型，在該計(jì)算模型下，梁、柱主要是普通空間桿件，墻則是薄壁桿件，前者每端的自由度為6個(gè)，后者的自由度則為7個(gè)[1]。雖然薄壁桿件模型的精度比較高，未知量也很少，但是該模型在對(duì)剪力墻進(jìn)行分析的時(shí)候，結(jié)構(gòu)布置相對(duì)較為復(fù)雜，不利于分析工作的有效開展，一旦出現(xiàn)變形不協(xié)調(diào)，那么勢(shì)必會(huì)影響到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體質(zhì)量。

此外，由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)肢長相對(duì)較短，僅僅是墻壁厚度的6倍左右，加上其本身比較高細(xì)，所以更加接近于桿件性能。因此，利用TAT和TBSA來對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，能夠?qū)⑵浣Y(jié)構(gòu)的受力較好的反映出來，同時(shí)也能夠在一定程度上提高精度，從而更好的為工程施工提供參考依據(jù)。

2.2短肢剪力墻-筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題

雖然短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑項(xiàng)目建設(shè)中具有很多優(yōu)勢(shì)，但并不代表其適用于任何一類建筑項(xiàng)目。所以，設(shè)計(jì)人員必須結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。對(duì)于高層點(diǎn)式住宅，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以采用短肢抗震墻結(jié)構(gòu)體系，這種體系只需對(duì)抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行合理布局即可。但若是在地震區(qū)，那么對(duì)于剪力墻的設(shè)置就不能過少，墻肢的長度也不宜太短，同時(shí)，還要在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加入筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以此來形成短肢剪力墻和筒體共同抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。在對(duì)筒體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要對(duì)剛度的均衡性進(jìn)行充分考慮，不能將剛度集中在一個(gè)范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)置，這樣會(huì)在很大程度上導(dǎo)致建筑出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)，筒體的剛度和尺寸都不能過小，應(yīng)該充分滿足建筑的建設(shè)需求。此外，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板應(yīng)該加厚，與核心筒相連的連梁按照強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，短肢墻之間的梁凈跨不宜過小，使其具有一定的耗能作用。

2.3軸壓比控制

軸壓比的控制也是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要注意的一個(gè)主要問題，對(duì)軸壓比進(jìn)行有效控制，不僅能夠提高框架結(jié)構(gòu)的延性，而且還能夠防止框架出現(xiàn)倒塌，對(duì)建筑工程整體質(zhì)量具有重要作用。同時(shí)，軸壓比的控制與混凝土柱的延性也有直接關(guān)系。隨著高層建筑高度的不斷上升，其水平力的影響也越來越明顯，在這種情況下，如果想要提高工程質(zhì)量，就必須提高結(jié)構(gòu)的延性。為了能夠提高工作的方便性，設(shè)計(jì)人員可以按照不同的截面形式（L，T、十字型）與不同的抗震等級(jí)兩項(xiàng)指標(biāo)從嚴(yán)控制，對(duì)低烈度地區(qū)的這類結(jié)構(gòu)是能夠滿足其延性要求的。短肢墻受力以承擔(dān)豎向荷載為主，承擔(dān)水平荷載為輔，其截面尺寸要適當(dāng)，墻肢截面高度與厚度之比宜在5～8之間最好，且墻厚不小于200mm，當(dāng)墻肢截面高度與厚度比小于等于3時(shí)，應(yīng)按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。短肢墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.45、0.50、0.55，對(duì)于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，因其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應(yīng)降低0.1[2]。

2.4短肢剪力墻的配筋率

另外，短肢剪力墻的配筋率也不容忽視。短肢剪力墻有抗震設(shè)計(jì)要求時(shí)，縱筋的配筋率應(yīng)符合底部加強(qiáng)部位在一二級(jí)的時(shí)候不宜小于1.2%，在三、四級(jí)的時(shí)候不宜小于1%；其它部位在一二級(jí)的時(shí)候不宜小于1%，在三四級(jí)的時(shí)候不宜小于0.8%。底部加墻部位的高度可取墻肢總高度的1/8及底部兩層層高的較大值。對(duì)于墻肢厚度較厚，墻長較長的剪力墻，雖然按墻肢高厚比判別為短肢剪力墻，但由于其自身剛度大，變形接近彎曲型，具有良好延性，也可不必完全按短肢剪力墻要求執(zhí)行，可適當(dāng)放寬要求，當(dāng)剛度很大時(shí)，甚至可按一般剪力墻要求設(shè)計(jì)。對(duì)于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)及構(gòu)造措施，應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)。剪力墻截面的設(shè)計(jì)，應(yīng)通過正截面偏心受壓、偏心受拉的計(jì)算，在滿足最小配筋率要求的前提下，確定墻肢端部的受力鋼筋。

2.5短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中需重視的方面

與傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)相比，短肢剪力墻的抗側(cè)剛度要小一些，根據(jù)這一特點(diǎn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該根據(jù)工程的建設(shè)需求，對(duì)長墻數(shù)量進(jìn)行合理設(shè)置，或者將樓梯間和電梯間充分利用起來，形成剛度滿足建設(shè)需求的內(nèi)筒，以此來避免建筑工程出現(xiàn)變形的情況。就目前短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置來看，在抗震方面最為薄弱的部門便是平面外邊緣的角部處的墻肢，如果建筑一旦出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，那么已經(jīng)存在的翹曲變形便會(huì)進(jìn)一步加劇，從而導(dǎo)致墻肢首先開裂。所以，在對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)該盡可能采取科學(xué)完善的抗震措施，比如說，減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率。

3　結(jié)語

綜上所述，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑工程建設(shè)中的有效應(yīng)用，不僅能夠提高土地的使用效率，降低項(xiàng)目開發(fā)成本，而且還能夠提高工程的便利性和舒適性，更好的滿足住戶的需求。只有這樣，才能夠?qū)⒍讨袅Y(jié)構(gòu)的作用充分發(fā)揮出來，提高工程的建設(shè)效果，進(jìn)而促進(jìn)我國建筑行業(yè)的正常與穩(wěn)定發(fā)展。

[1]宋濤.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)要點(diǎn)問題[J].中國房地產(chǎn)：理論版，2012（03）.

[2]吳學(xué)坤.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若干問題的分析[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（11）.

[3]龍廣成.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和注意事項(xiàng)[J].科學(xué)時(shí)代，2013（17）.

TU318

A

1673-0038（2015）18-0021-02

2015-4-10

楊曦（1989-），男，助理工程師，本科，主要從事民用建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。