短肢剪力墻的抗震受力分析及實例

施棟梁

（浙江西城工程設計有限公司　310014）

短肢剪力墻的抗震受力分析及實例

施棟梁

（浙江西城工程設計有限公司310014）

本文對短肢剪力墻的特征，抗震受力分析及欠缺的部分做了簡單探討，旨在為提高我高層建筑質(zhì)量給予可借鑒的意見。

短肢剪力墻；結構設計；抗震性；工程力學

前言

隨著人們生活環(huán)境的不斷改變，以及整個社會科技的不斷發(fā)展。人們生活的居住空間發(fā)生了越來越大的變化尤其是高層住宅。隨之，人們對高層建筑主宅的相關墻體受力和質(zhì)量特征也有了新的標準和要求。建筑工程行業(yè)已經(jīng)開始對通常最簡單常見的框架結構的露梁露柱、普通剪力墻結構進行了完善和提升。在原有剪力墻的基礎上，延續(xù)了框架結構的優(yōu)勢性能，形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式，即“短肢剪力墻結構”和“異形柱框架結構”型式[1]。

1　短肢剪力墻概述

1.1短肢墻剪力墻的定義

《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）中定義：短肢剪力墻的截面厚度不大于300mm，各肢截面高度最大值的厚度比大于4，但不超過8的剪切墻[2]。短肢剪力墻一般可以分為“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。

1.2剪力墻的抗震性能

墻肢長度厚度比大于8的剪力墻為一般剪力墻，一般剪力墻不容易變性，也有不錯的抗震效果[3]。另高層建筑物中也增加了鋼筋，所以不必降低剪力墻結構和開放式結構的剛度而去設置填充，所以它會增加邊緣成員和鋼筋連梁的量。

短肢剪力墻結構實屬扁形柱子的框剪結構，此種結構的受力和抗風、抗震性能遠不及一般的框剪結構，更不及一般的剪力墻結構[4]。

因為設計需要，有時需要在剪力墻上開洞，這樣做會減少了逐漸材料的使用，但是不加強墻體的支撐，容易減低抗震性等，在七度以上的震區(qū)不經(jīng)常采用。

1.3短肢剪力墻的特點

（1）結合逐漸建筑的橫縱面，不會干擾到建筑的其他功能，短肢剪力墻截面較薄，基本上不會突出墻外立面，從而大幅度提高大截面矩形柱占用使用面積和使用上的不便。

（2）墻的數(shù)量可多可少，墻可長可短，靈活的布局，視結構的需要而變化，有很多的方法，可以比較容易地處理樓蓋的支承。

（3）靈活的布局，布局方案可以有很多選擇，容易處理支持樓蓋的要求，可用肋形梁樓蓋，也可用于大跨度樓蓋。

（4）短肢剪力墻位于梁壁的垂直面之間，從外立面看不出來，美化了視覺。

（5）使用混泥土比較少，可以減輕整個建筑物的重量，從而節(jié)約了時間提高了效率完成任務，也減少了建筑成本，另外也減少了地震對建筑的傷害。

（6）縱橫比比較高，當有外作用力時，不會直接受到破壞，另因梁跨高比較大，當出現(xiàn)地震時，首先作用于弱連梁上，能很好的消耗地震產(chǎn)生的能量。

2　主體結構抗震受力分析

2.1案例概況

位于連云港市某小區(qū)1號樓，共計10層，平面尺寸為45m× 16m，總建筑面積6900m2，使用年限為70年，突出部分為電梯間。本小區(qū)樓房基本采用短肢剪力墻結構，根據(jù)規(guī)定改地區(qū)劃分為地震第二組，抗震設防烈度為Ⅵ度，基本地震加速度值為0.05g平面。

對整體結構進行計算，采用SATWE程序的2005版本，該程序是由中國建筑科學研究院開發(fā)的，具有很強的實用性和準確性。在程序中，對剪力墻用的是墻元模式，這樣工序簡單操作方便，按照實際情況輸入數(shù)據(jù)，然后進行模擬實驗，其中需要額外注意的兩種樓板：①剛性樓板；②彈性樓板。

在這個項目中，標準層布局規(guī)則，立面剛度沒有突變，但由于在筒體剛度比較大，使結構的剛度中心和中心偏移的現(xiàn)象，導致扭轉(zhuǎn)。為了精確地計算結果，在計算里隨機選擇了幾種方法。

2.2結構扭轉(zhuǎn)效應的控制

不對稱的平面結構，導致了質(zhì)量和剛度偏心，質(zhì)量抗側(cè)力不對稱，結構的不均勻分布，重心比較低，或不是在同一個垂直中心線上。但是需要注意的是，實驗中需要考慮樓房長度，因為這關系到因地震而產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)效應。

（1）自振周期的控制

針對建筑物容易發(fā)生結構扭轉(zhuǎn)效應，實際中，需要控制好自振周期，即位移比和周期比。這里主要講述第二種周期比，當?shù)谝恢芷跒槠骄哉裰芷?，第二周期為扭轉(zhuǎn)自振周期，同時Tt/T1滿足國家要求；當?shù)谝坏诙芷跒槠骄哉裰芷?，第三周期為扭轉(zhuǎn)自振周期，同時第三周期與第一周期T1比滿足要求。

（2）結構位移控制

約束結構布局不規(guī)則，避免過度的偏心結構的更大的扭轉(zhuǎn)效應出現(xiàn)。規(guī)定單向地震扭轉(zhuǎn)時的變形計算應考慮到最大水平位移和垂直分量的位移，A分類建筑物的高度不超過1.2倍的樓層平均值，B分類高度高層建筑、高層建筑和復雜的混合結構高層建筑不應超過1.4倍的。

2.3短肢剪力墻底部地震傾覆力矩

在高規(guī)7.1.1中要求，高層樓房可以設計成短肢剪力墻，但是需要所占百分比，不能過多，也不能過少，與其他結構一起組成整體，一起抵抗水平力的墻結構。在設計中，底部的地震傾覆力矩最好低于50%，這樣才能使得建筑物穩(wěn)定。

2.4樓層地震剪力

在GB50011-2001建筑抗震設計規(guī)范及JGJ3-2002高層建筑混凝土結構技術規(guī)程中，并沒有限制地震剪力系數(shù)，因此本項目不考慮。

3　短肢剪力墻設計的注意事項

（1）短肢剪力墻的數(shù)量可多可少，肢體長度可長可短，這主要取決于需要的抗側(cè)力，而且通過不同的尺寸和剛度和剛度中心位置布局調(diào)整。

（2）需要控制好短肢剪力墻的軸壓比，當軸壓比比較大的時候，建筑物容易出現(xiàn)裂痕，使結構變形，喪失承重功能，在設計時需要多加注意。

（3）短肢墻力的承受豎向荷載為主，截面大小應適當，高度和壁厚比值應在5～8之間比較好，厚度不小于200mm。

（4）因為外墻面鋼筋混凝土剪力墻之間填充的東西不同，在兩者的交界處容易產(chǎn)生裂紋，通常采取的措施在所做粉刷的時候，將一層玻璃絲布覆蓋在兩者接口處，使應力平穩(wěn)過渡，增強壁的完整性。

（5）由于短肢剪力墻體比較薄，而又和耦合連梁有一樣寬，在實際施工中由于墻體的水平，豎向鋼筋和暗柱的受力鋼筋和箍筋，連梁和下桿件的應力為承重墻體內(nèi)鋼筋擁擠在一起，不影響混凝土。

（6）短肢剪力墻在地震中最容易受到損傷的是在墻肢處，當出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象時，容易加劇現(xiàn)有的彎曲變形，造成墻體的崩裂，所以需要加強抗震結構，例如增加配筋率，減少軸壓比等等。

（7）因為短肢剪力墻墻肢比較短，當主建筑需要更大的空間時，一般會增加一個轉(zhuǎn)換層，減少短肢剪力墻接觸地面的數(shù)量。

（8）都在建筑物的中間位置的家差點上，最好設置一定數(shù)量的短肢剪力墻，有利于梁的支撐作用。

（9）在整個建筑中，短肢剪力墻數(shù)量需要控制，不能全部使用，需要與其他結構相結合，才能更好的發(fā)揮作用。另外要注意把握建筑物結構的剛度和柔弱性，既能很好有很好的抗震性，又有很好的抗風性，使結構周期，位移等國家規(guī)定的范圍內(nèi)。

4　結語

總之，整體剪力墻結構剛度大，變形小，抗傾覆能力好，相比其他類型的結構，在很大程度上已經(jīng)成為高層建筑的主要結構體系，設計人員需要遵守原則，對實際情況進行分析計算，充分發(fā)揮短肢剪力墻的作用。隨著人口在城市中聚集，土地資源比較緊張，短肢剪力墻可以很好地緩解住房壓力。

[1]容柏生.高層住宅建筑中的短肢剪力墻體系[J].建筑結構學報，2012（10）：34～39.

[2]黃選明，曹萬林，呂西林.不同形式暗支撐短肢剪力墻抗震性能試驗研究.地震工程與工程震動，2009（8）：77～80.

[3]《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ3-2010）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

TU398.2

A

1673-0038（2015）13-0020-02

2015-3-2