高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計難點分析

摘要：高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，的確存在著一定難度，但是盡管如此，這種結(jié)構(gòu)依然在高層建筑中得到非常廣泛的使用，這主要是因為其自身的優(yōu)勢十分突出，不僅不會與建筑功能相互沖突，同時方案選擇性強(qiáng)，布置靈活多變，可以在抗側(cè)力的要求下，隨意進(jìn)行布置，正是基于此，該結(jié)構(gòu)才會得到高層建筑人員的認(rèn)可。本文主要通過對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的簡單介紹，進(jìn)而以某一個高層建筑為例，探討了其設(shè)計難點以及抗震措施，希望有所幫助。

關(guān)鍵詞：高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計難點分析

盡管短肢剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)勢突出，但是在設(shè)計必須預(yù)先考慮到其所面臨的各種難點問題，否則其優(yōu)勢不僅不會有效的發(fā)揮出來，還會影響到高層建筑的整體性能，因此在設(shè)計時，盡量做好前期工作，充分了解高層建筑的具體需求，進(jìn)而明確使用的數(shù)量，避免出現(xiàn)浪費的情況，在結(jié)構(gòu)布置時，要使短肢剪力墻盡可能的做到拉直對齊，只有如此，才能滿足其抗側(cè)力的要求。

一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)簡介

短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm，其各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。一般情況下，這種結(jié)構(gòu)會應(yīng)用在房間間隔墻交叉的地方，具體使用的數(shù)量以及布置的形式，需要與抗側(cè)力有直接關(guān)系的要求，通常而言，應(yīng)該在各個短肢剪力墻的地方還需要布置連系梁，進(jìn)而使得各個剪力墻能夠形成一個整體，形成完整的結(jié)構(gòu)體系，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有非常大優(yōu)勢，集中表現(xiàn)在如下幾點：

首先，對建筑功能的發(fā)揮具有積極的作用，高層建筑應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)之后，可以防止梁柱突出墻面，因為墻肢與填充墻的厚度一致，與各個剪力墻連接的梁能夠保持在一個平面之中，另外，短肢剪力墻墻肢較短，自身質(zhì)量比較輕，更適合應(yīng)用在結(jié)構(gòu)墻體中，而且符合我國建筑行業(yè)改革的需要，雖然使用這種結(jié)構(gòu)，為施工人員帶來了困難，但是與此同時也增大了建筑室內(nèi)空間使用面積。

其次，有利于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，因為短肢剪力墻在設(shè)計時，其墻肢以及梁都可以隱藏起來，不會影響美觀，除此之外，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置十分靈活，而且利用不同尺寸的短肢剪力墻可以有效的將整個高層建筑整體的剛度中心與質(zhì)量中心盡量重合，使其不會發(fā)生偏移，所以對于設(shè)計人員來說，使用這種結(jié)構(gòu)會節(jié)省結(jié)構(gòu)設(shè)計的時間。

最后，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系使用方便，完全依照建筑自身的要求來選擇，在應(yīng)用期間，可以按照建筑平面規(guī)劃的要求，通過間隔墻位置來設(shè)計豎向的構(gòu)件，因此幾乎不會與建筑使用功能發(fā)生任何沖突，另外，數(shù)量以及尺寸都依照具體的要求而定，除此之外，斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置方案的可選擇性也很強(qiáng)，其剛度以及強(qiáng)度的要求也能夠得到滿足，不需要在對其他構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計，以此來達(dá)到剛度以及強(qiáng)度的要求。

二、高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計難點

高層建筑中會普遍應(yīng)用到短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，尤其是小高層建筑中，這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用概率更大，但是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計時，需要注意非常多的問題，而這些問題也逐漸的成為其設(shè)計難點，這些難點問題如果不能預(yù)先采取有效的措施，將會影響高層建筑正常使用，嚴(yán)重者會發(fā)生安全事故。在此，筆者將以一個實例為例，具體的探討其設(shè)計難點。

1、工程概況

某高層建筑，采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為靜壓預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)，地上10層，地面以上結(jié)構(gòu)高度33m，建筑面積7500m²，結(jié)構(gòu)安全等級為二級，設(shè)計使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為7度。

2、結(jié)構(gòu)布置

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置較靈活，不同的結(jié)構(gòu)方案會導(dǎo)致不同的效果，總結(jié)已往經(jīng)驗，若要取得良好的抗震效果，在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)遵循如下原則：

高層建筑不應(yīng)全部是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，若短肢剪力墻較多，可在豎向交通中心區(qū)布置筒體或一般剪力墻來共同抵抗水平力;短肢剪力墻應(yīng)布置在房間分隔墻的交點處且豎向荷載較大處，但不必在每墻交接處設(shè)短肢墻，滿足豎向荷載和抗側(cè)力的需要即可;短肢剪力墻的數(shù)量和長短可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力的需要來確定?？捎苫咀哉裰芷趤砼袛嗉袅Σ贾檬欠窈侠?短肢墻應(yīng)盡量對齊、拉直，以便和連梁一起構(gòu)成抗側(cè)力構(gòu)件。在外凸出部分、平面外邊緣和角點處，容易產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，應(yīng)設(shè)短肢剪力墻以滿足平面剛性和抗扭的要求;采用普通樓板時，短肢剪力墻的間距不應(yīng)過大，以防止樓板在自身平面內(nèi)變形過大，否則應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力樓板;剪力墻相鄰洞口之間及洞口與墻邊緣之間應(yīng)避免小墻肢，試驗表明：墻肢寬度與厚度之比小于3的小墻肢在反復(fù)荷載的作用下，比大墻肢開裂早，即使加強(qiáng)配筋，也難以防止小墻肢的較早破壞;縱橫向剪力墻宜布置成T形、L形、十字形以避免布置與墻平面單側(cè)相交的梁，同時亦可以使縱墻可以作為橫墻的的翼緣，橫墻可以作為縱墻的翼緣，提高其承載力和剛度。

3、結(jié)構(gòu)計算

本工程采用中國建筑科學(xué)研究院編制的多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件（墻元模型）SATWE進(jìn)行計算。本工程嚴(yán)格按規(guī)范條文進(jìn)行設(shè)計計算，因短肢剪力墻較多，布置了電梯筒體和一般剪力墻，形成短肢剪力墻與筒體和一般剪力墻共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)，并符合下列規(guī)定：其最大適用高度比《高規(guī)》中剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定值低，本工程地面以上結(jié)構(gòu)高度為33m，低于100m;抗震設(shè)計時，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩為結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的65%，不小于50%;抗震設(shè)計時，短肢剪力墻的抗震等級比《高規(guī)》規(guī)定的剪力墻的抗震等級提高一級采用;本工程短肢剪力墻抗震等級為一級;抗震設(shè)計時，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(shè)計值的軸壓比，抗震等級為一級不宜大于0.5。

4、抗震構(gòu)造措施

短肢剪力墻除了要按結(jié)構(gòu)計算進(jìn)行配筋外，還應(yīng)設(shè)構(gòu)造鋼筋。短肢剪力墻的側(cè)向剛度介于框架異形柱和普通剪力墻之間，以軸向力為主，彎矩為輔。與框架異型柱和普通剪力墻結(jié)構(gòu)一樣，短肢剪力墻在設(shè)計時也要加強(qiáng)邊緣構(gòu)件的配筋。短肢剪力墻主要布置在房間分隔墻的交點處，根據(jù)抗側(cè)力的需要及分隔墻相交的形式而確定適當(dāng)數(shù)量，并在各墻肢間設(shè)置連系梁形成整體。這種結(jié)構(gòu)系實屬剪力墻結(jié)構(gòu)的一種，短肢力剪力墻結(jié)構(gòu)中，除墻肢平面內(nèi)有梁外，與垂直墻肢方向也有梁，此類梁由于支座面筋要滿足錨固（0.4Lae）構(gòu)造要求，因此在配筋時要選用小直徑的鋼筋，采用“密而小”的配筋原則，這樣即滿足0.4Lae錨固要求也有利于梁端裂縫控制。本工程框架梁抗震等級為三級，框架梁混凝土強(qiáng)度等級C25，此位置短肢墻厚度為200mm，因此選用直徑Φ12的鋼筋，0.4Lae=0.4×35d=0.4×35×12=168mm，滿足要求。振動臺模擬地震試驗結(jié)果表明，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢、底部外圍的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢會首先開裂;在地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重;在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。

三、結(jié)語

綜上所述，可知對高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計難點進(jìn)行分析十分必要，因為只有如此，才能充分的證明該種結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)勢，在具體布置時，需要對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算，應(yīng)該采用先進(jìn)的軟件避免出現(xiàn)計算誤差。

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