建筑工程中短肢剪力墻結構設計的探究

劉 傳

(河北大學建筑工程學院，河北 保定 071000)

建筑工程中短肢剪力墻結構設計的探究

劉 傳

(河北大學建筑工程學院，河北 保定 071000)

結合建筑工程實例，闡述了短肢剪力墻的涵義，介紹了控制短肢剪力墻高厚比的標準，并對短肢剪力墻的結構計算及剪力墻延性的相關設計等進行了研究探討，以提高短肢剪力墻的設計水平。

短肢剪力墻，結構設計，高厚比，配筋

隨著生活水平的提高，人們對審美的要求越來越高，簡單的建筑審美遠遠不能滿足人們的需求，在建筑工程中短肢剪力墻結構給住宅建筑內部的分布帶來了便利，它既可以有效的防止建筑框架結構出現梁柱顯露的缺陷，而且還能夠滿足大多數用戶對建筑平面內部進行有效分割的需求。在發(fā)生地震較多的地區(qū)，由于抗震性的新型結構的影響，短肢剪力墻在這些地區(qū)使用不多，而在地震較少的地區(qū)，運用短肢剪力墻能夠大幅度的降低建筑結構本身的重量，這樣就減弱了建筑結構的側向剛度，從而增大了建筑結構的震動周期，使建筑結構所承受的震動能力在不斷地增大。不過在運用短肢剪力墻的抗震設計中，一定要限制它的運用范圍，這樣才能夠在地震中完善短肢剪力墻的抗震方法。

1 建筑工程實例

在某一多層住宅小區(qū)，9棟住宅樓，每棟樓7層，其中有一棟公共建筑樓，開發(fā)商排除那棟公共建筑，在剩下的住宅樓運用短肢剪力墻結構，為了對建筑結構的扭轉效應和橫向側進行控制，他們把具有橫向的一般剪力墻設置在房屋的端部；為了控制建筑結構的縱向側移，他們把具有縱向的一般剪力墻設置在房屋的中部。這樣一般剪力墻、短肢剪力墻和剪力墻筒體一起來抵抗水平力的剪力墻結構。試驗證明，具有縱橫方向的短肢剪力墻底部的地震傾覆力在50%以下，它符合建筑的標準。

2 短肢剪力墻的涵義

由于人們生活水平的提高，建筑審美也在不斷提高，對他們的住宅環(huán)境的要求也在進一步的提高，對住宅平面和空間的要求就越來越高。以前的建筑工程框架結構梁柱外露，使剪力墻結構影響了建筑空間，限制了建筑結構的內部空間，很顯然這些情況不能滿足當今人們的需求。所以建筑者和設計師們?yōu)榱藵M足人們的需求，他們不斷的進行研究探索，以剪力墻為基礎，不斷地積累改進建筑框架結構，創(chuàng)建出一套全新的建筑框架結構模式，就是我們現在所研究的短肢剪力墻框架結構體系，也稱為筒體或一般剪力墻結構體系。

1)短肢剪力墻高厚比的標準。短肢剪力墻在設計過程中一定要嚴格控制它的高厚比，它的控制方法包括：a.首先把短肢剪力墻和常規(guī)剪力墻分開，根據建筑施工標準，通常短肢剪力墻的高厚比是5～8，常規(guī)剪力墻的高厚比是8以上。b.再區(qū)分短肢剪力墻和異型柱，根據建筑工程標準，在滿足建筑結構銜接的情況下，通常要求對短肢剪力墻的高厚比在4～5之間的構件，根據具體的結構形式對其進行加工設計，要求異型柱截面的幾何形狀為T形、L形和十字形，要求它們截面的高厚比必須低于4的柱。

2)在實際中對短肢剪力墻的判定。在實際中，T形、L形、Z形和十字形的短肢剪力墻應用較廣，因為它比一字形的短肢剪力墻抗震性強，延伸性能大，對平面外的穩(wěn)定性能強，在運用這些短肢剪力墻時，按照規(guī)范要求，對它們設置翼緣。建筑結構計算軟件規(guī)定，在運用短肢剪力墻時，在不超過兩個墻肢之間并且每個墻肢的高厚比在小于8的情況下，軟件才能夠搜索并判斷此短肢剪力墻。

3 對短肢剪力墻建筑結構的計算分析

一般而言，短肢剪力墻是因為對一般剪力墻所進行的大開口而造成的，在計算短肢剪力墻時，要選擇合理的計算方法，合適的計算軟件，加強概念設計，在確定計算模型和剪力墻結構的相關參數的情況下，對短肢剪力墻進行合理性的計算，基本上它和常規(guī)的剪力墻結構計算分析相同。采用的分析方法有三維桿—薄壁柱空間分析法和空間桿—墻組元分析法。其中空間桿—墻組元分析法的計算模型比較更符合實際，它的計算精度更高。

4 對短肢剪力墻延性的相關設計

1)對短肢剪力墻和常規(guī)剪力墻的設計研究。對短肢剪力墻的布置情況應遵循科學、勻稱的原則，做到剪力墻的質量中心和剛度中心相互吻合，為了保證短肢剪力墻的抗扭和建筑平面之間的穩(wěn)定性能達到規(guī)定要求，運用短肢剪力墻時，剪力墻應按照L形、T形、Z形和十字形來進行設計，對重點抗側力的結構筒體一般使用樓梯，但必須保證樓梯剛度的均衡性，為了避免建筑出現過大的扭轉效應，對樓梯剛度的設置不能過于集中，筒體剛度要達到標準要求，并且還要嚴格控制平面尺寸，這樣才能夠確保筒體和常規(guī)剪力墻所能夠承受的第一振型底部地震傾覆力矩大于建筑結構總底部的地震傾覆力矩的50%，這樣才有利于水平力的可靠傳遞。為了維持建筑內部的結構性能，還要增加重要區(qū)樓板的厚度，要參照強度指標對核心筒連接的梁柱進行設計。

2)短肢剪力墻的軸力和剪力設計值。短肢剪力墻的受力來源是豎向荷載和水平荷載，在重力荷載影響下，短肢剪力墻的軸力設計值的軸壓比和抗震等級達到一、二、三級后要控制在0.4，0.5，0.6。為了在建筑構造上對短肢剪力墻的延性進行調整，對所做的短肢剪力墻的抗震等級一定要求高級點。有些短肢剪力墻沒有翼緣和端柱，例如，一字形的短肢剪力墻，因為它的延性不可能達到要求，這樣就可以對它的軸壓比進行適當的降低，可減少0.1。在對短肢剪力墻的剪力過程中，在調整它的底部結構外，還要對其他結構進行調整，為了防止短肢剪力墻不會受到太大的損壞，計算一、二級抗震等級軸壓比時要乘以增大系數1.4和1.2。

3)短肢剪力墻配筋。

a.短肢剪力墻邊緣構件配筋特征值應選擇軸壓比小于0.3的短肢剪力墻和非加強部位的短肢剪力墻，它的邊緣構件設置要高于一般剪力墻，配置如表1所示。

表1 短肢剪力墻構造邊緣構件最小配筋特征值

b.短肢剪力墻的截面高度大都在1 300 mm～2 100 mm之間，所取得邊緣構件長度在500 mm；在滿足短肢剪力墻的邊緣構件縱向配筋規(guī)范要求時，應按照建筑框架的要求對縱向鋼筋的最小配筋率進行設置；對短肢剪力墻進行抗震設計時，要求短肢剪力墻的縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位大于1.3%，其他部位大于1.1%。

c.對短肢剪力墻的豎向和水平分布筋，可對短肢剪力墻進行最小配筋，不過在對短肢剪力墻進行配筋時，還應該采用雙排布筋，豎向筋在內，水平筋在外的原則，對兩排筋間的拉結控筋進行梅花形的布置，它們之間的間距應小于400 mm×400 mm，每根豎筋之間都有拉筋的連結，剪力墻厚的墻肢按柱要求，在肢長大于3倍，不大于4倍的要求下進行配筋，既可作為外套筋又可作為水平筋。

5 結語

本文針對在建筑行業(yè)中的一種較為常用的結構設計形式——短肢剪力墻進行研究。隨著人們審美觀念的轉變，對現代的建筑內部要求也在進一步的提高，建筑師、設計師和開發(fā)商為了應對人們的需求，需要不斷提高建筑的設計效果，本文結合短肢剪力墻相應構件的受力情況，對短肢剪力墻的高厚比、結構計算、剪力墻延性的相關設計等抗震性能的薄弱環(huán)節(jié)進行分析，提出在運用短肢剪力墻時要用科學的方法來規(guī)劃對短肢剪力墻的科學設計。

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·巖土工程·地基基礎·

文章編號：1009-6825(2015)11-0038-02

Research on short-leg shearing wall structural design in architectural projects

Liu Chuan

(ArchitecturalEngineeringCollege,HebeiUniversity,Baoding071000,China)

Combining with the architectural engineering examples, the paper illustrates the concept of the short-leg shearing wall, introduces the standard for the height-thickness ratio of the short-leg shearing wall, and researches the structural calculation of the wall and its related design, so as to enhance the design standards of the short-leg shearing wall.

short-leg shearing wall, structural design, height-thickness ratio, reinforcement

2015-02-03

劉 傳(1994- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)11-0036-02

TU398.2

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