短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

何娜

摘要：隨著社會的發(fā)展，越來越多的住宅小區(qū)出現(xiàn)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計在現(xiàn)代住宅建筑應(yīng)用中起到重要作用，本文在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，分析這種結(jié)構(gòu)形式的特點(diǎn)、適用范圍、計算方法等，指出結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)注意的一些問題。

關(guān)鍵詞：短肢剪力、結(jié)構(gòu)計算

近年來興起的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，它不僅具有可以使室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞，又可增加使用面積的特點(diǎn)，而且具有改善建筑功能并使室內(nèi)布置靈活的特點(diǎn)，受到建筑師和開發(fā)商以及廣大用戶的歡迎，但由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能差，且地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，為此新修訂的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（以下簡稱《高規(guī)》）在明確高層建筑采用短肢剪力墻的前提下，對短肢剪力墻的適用范圍做了限制，并提出了一系列加強(qiáng)措施

1短肢剪力墻的設(shè)計和應(yīng)用

1.1短肢剪力墻的定義

短肢剪力墻仍屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系，只不過采用較短的剪力墻墻肢而已，《高規(guī)》第7.1.2條8款的定義：短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5-8的剪力墻，通常采用“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”型、折線型、“一”字型。對于T型、L型等雙肢剪力墻只要有一個墻肢的長度與墻厚的比值大于8就不是短肢剪力墻，當(dāng)一個剪力墻截面厚度不小于層高的1/15，同時又不小于300mm，高度與厚度之比大于4時仍屬于一般剪力墻。通常短肢剪力墻與簡體（一般剪力墻）結(jié)構(gòu)體系稱之為“短肢剪力墻-簡體”（或一般剪力墻結(jié)構(gòu)體系）。

1.2短肢剪力墻布置原則

短肢剪力墻應(yīng)結(jié)合建筑平面利用窗間墻和開間墻來布置，基本上不與建筑使用功能發(fā)生矛盾，墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側(cè)力的需要和高規(guī)規(guī)定的一些計算參數(shù)能否滿足而定。還可以通過墻肢的長短變化來調(diào)整剛度中心的位置，能靈活布置，可選擇的方案也較多，樓蓋方案簡單，連接各墻的梁，隨墻肢位置而設(shè)計于間隔墻豎平面內(nèi)，可隱蔽，不外漏，梁的截面可根據(jù)建筑立面的要求來布置，如根據(jù)建筑立面布置的梁不能滿足一些參數(shù)的需要，還可通過調(diào)整梁的截面來調(diào)整參數(shù)的大小，直到滿足為止。根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件，較易滿足剛度和強(qiáng)度的要求，切記布置時高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，剪力墻結(jié)構(gòu)對于肢長于肢寬之比稍大于4的短肢剪力墻不應(yīng)采用過高的州壓比，并宜按異形柱來布置，有的設(shè)計人員往往把異形柱按短肢剪力墻輸入，有的甚至將異形柱框架結(jié)構(gòu)全部按短肢剪力墻輸入，這樣勢必造成計算誤差，而且發(fā)現(xiàn)有些結(jié)構(gòu)的計算誤差會影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全。

1.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計算

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計算，首先要選用合適的計算軟件，合理地選擇計算分析方法，確定計算模型和相關(guān)參數(shù)，并加強(qiáng)對計算結(jié)果合理性的判斷，特別要加強(qiáng)概念設(shè)計。關(guān)鍵注意抗震設(shè)計時一般剪力墻（簡體）承受的第一震型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)計算，因其上剪力墻大開口而成，所以，基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同，可采用三維桿系-薄壁柱空間分析方法，或空間桿-墻組元分析方法。

2短肢剪力墻的抗震構(gòu)造措施

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震等級應(yīng)按《高規(guī)JCJ3-2002》第4.8.2條規(guī)定的剪力墻的抗震等級提高一級采用，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、二、三、級時分別不宜大于0.5、0.6、0.7、對無翼緣或端柱的一字型短肢剪力墻，其軸壓比限值相應(yīng)降低0.1短肢墻之間的梁應(yīng)根據(jù)跨高比的不同分別按連梁或框梁計算內(nèi)力和計算陪筋（即一般情況下當(dāng)短肢剪力墻洞口形成的跨高比不小于5時，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計）對于短肢剪力墻的剪力設(shè)計值，不僅底部加強(qiáng)部位應(yīng)按規(guī)范調(diào)整，其它各層也要調(diào)整，一二級抗震等級應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墻過早剪切破壞，抗震設(shè)計時，短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。

3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計注意事項(xiàng)

1）振動臺模擬地震試驗(yàn)結(jié)果表明，建筑平面外緣及角點(diǎn)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)，建筑平面外緣及角點(diǎn)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積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴(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，連梁的剪切破壞會使結(jié)構(gòu)的延性降低，對抗震不利，設(shè)計時應(yīng)注意，對連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞，短肢剪力墻宜在兩個方向均有梁與之拉結(jié)，連梁宜布置在各肢的平面內(nèi)，避免用“一”字形小墻肢。

2）高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力，由一些模型試驗(yàn)反映外出周圍墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量，加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。

3）主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)簡體（或長墻）一般利用樓電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中在一處布置而使建筑產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時筒體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過小，要使筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，形成多道抗震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板適當(dāng)加厚，與核心筒相連的連梁按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計，短肢墻之間的連梁跨不宜過小（一般取4～6m）使其具有一定的耗能作用。

4）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度及框支柱，據(jù)研究表明，框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時，轉(zhuǎn)換層附近層間位移角及內(nèi)力分布積聚突變，內(nèi)力的傳遞僅靠轉(zhuǎn)換層一層樓板的間接傳力途徑很難實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換層下部的框支結(jié)構(gòu)易于開裂和屈服，轉(zhuǎn)換層上部幾層墻體易于破壞，這種結(jié)構(gòu)體系不利于抗震、高裂區(qū)（9度及9度以上）不應(yīng)采用；8度區(qū)可以采用，但應(yīng)限制轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度，可考慮不易超過3層，7度區(qū)可適當(dāng)放寬限制。

4工程實(shí)例

某建筑工程項(xiàng)目，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系，總層數(shù)12層，有一層地下室，抗震設(shè)防裂度為7度，設(shè)計基本地震加速度0.15g設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為Ⅲ類，地面粗糙度類別為B度，該工程的剪力墻結(jié)構(gòu)布置如圖1；采用建研院PKPM計算后的資料數(shù)據(jù)列于下表1。

表1采用建研院PKPM計算后的資料數(shù)據(jù)表

圖1剪力墻結(jié)構(gòu)布置

5結(jié)語

總之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)有著較大的市場需求，在設(shè)計中根據(jù)其受特點(diǎn)充分了解其破壞機(jī)理，選用合理的結(jié)構(gòu)形式，正確掌握計算分析方法和截面配筋，其結(jié)構(gòu)才能有可靠的安全保證。

參考文獻(xiàn)：

[1].建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社。

[2].混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社。