試析建筑工程中短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計

王濱

摘要：短肢剪力墻是建筑工程中常見的結(jié)構(gòu)形式，其主要優(yōu)點(diǎn)為增大建筑內(nèi)部的使用面積，改善建筑物內(nèi)部的布置情況和使用功能。因此，短肢剪力墻在實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛，本文主要針對短肢剪力墻的應(yīng)用對其結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行分析，從而提出短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：建筑工程；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計

短肢剪力墻是是墻肢厚度和長度為5～8的剪力墻，其采用的形式有多種。在現(xiàn)代建筑工程中，短肢剪力墻的應(yīng)用越來越受廣大開發(fā)商和建筑商的青睞，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不僅滿足了人們對于建筑內(nèi)部大空間的要求，同時也滿足了人們對于建筑內(nèi)部空間靈活性的要求。短肢剪力墻主要應(yīng)用于小高層住宅建筑，短肢剪力墻是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上進(jìn)行取長補(bǔ)短，以滿足現(xiàn)代都市人生活需求為前提進(jìn)行設(shè)計的新結(jié)構(gòu)體系。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在補(bǔ)足普通框架與剪力墻結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的前提下，以中部豎向交通為形式構(gòu)成完整的筒體，保持了外圍布置墻面平整、空間靈活。

一、段肢剪力墻結(jié)構(gòu)分析

（一）短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)特性

短肢剪力墻是采用連梁的形式，主要是用來將各墻體進(jìn)行連結(jié)，其是屬于隱藏于間隔墻的豎平面內(nèi)，而豎向構(gòu)件的設(shè)置則是根據(jù)隔墻位置而定的。在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中建筑功能與結(jié)構(gòu)的受力是緊密相連的，能有效防止框架結(jié)構(gòu)中梁柱突出搶免單問題。其上下結(jié)構(gòu)的關(guān)系可通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來輕易達(dá)到，比如若以大空間作為結(jié)構(gòu)下部層數(shù)，只可簡單進(jìn)行裝換結(jié)構(gòu)就完成了。由于以輕質(zhì)砌體代替剪力墻，達(dá)到了減輕房屋自重的目的，減少了地震對其的影響力，從而極大地降低了工程造價。短肢剪力墻采用輕質(zhì)保溫材料作為外墻面代替鋼筋混凝土，從而增加了房屋的保溫隔熱性能，從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。間隔墻的位置以及建筑平面構(gòu)造均是布置豎向構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)，墻的數(shù)量以及肢長都是靈活多變的，具體可以抗側(cè)力為依據(jù)來確定，對于剛度的大小以及中心位置均是可以通過尺寸的改變和布置的調(diào)整來改變的。

短肢剪力墻與普通框架剪力墻相比，其隱蔽性更好，梁和墻肢均是隱藏在墻體內(nèi)，由于這種特性，導(dǎo)致用戶對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計靈活性更高。短肢剪力墻的墻肢設(shè)計原則為其厚度等同于填充墻的厚度。并且其連結(jié)各個墻體之間的梁是位于樹立平面內(nèi)的，從而避免了框架結(jié)構(gòu)中梁柱外露問題的產(chǎn)生。

（二）短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布置原則

短肢剪力墻的布置主要是以開間隔墻和窗間墻來布置的，只要是結(jié)合建筑平面就不會與建筑使用功能發(fā)生矛盾。在設(shè)計肢長和墻的數(shù)量時，應(yīng)滿足規(guī)定的一些計算參數(shù)和抗側(cè)力。短肢剪力墻布置的主要原則為建筑物的具體功能，并且其在數(shù)量和軟硬程度上均應(yīng)適度，以滿足承受垂直和水平方向的承載力為前提。短肢剪力墻布置應(yīng)滿足均勻的條件，為了使水平結(jié)構(gòu)的支撐更為方便，應(yīng)小化軸方向上的應(yīng)力突變。當(dāng)建筑平面發(fā)生了不規(guī)則布置或者其水平方向出現(xiàn)了超負(fù)載現(xiàn)象，一般將短肢剪力墻布置在建筑平面外邊緣或角點(diǎn)的地方，這樣可增加結(jié)構(gòu)的完整性以及滿足平面剛度預(yù)定的要求。短肢剪力墻在布置上應(yīng)以對齊和拉直為主，相連每道短肢剪力墻的梁應(yīng)該是兩個方向的，且在墻肢垂直平面內(nèi)布置，從而形成片狀結(jié)構(gòu)以抵抗側(cè)力。

二、斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點(diǎn)

短肢剪力墻應(yīng)用于小高層點(diǎn)式住宅具有較為理想的效果。對于地震地區(qū)而言，短肢剪力墻達(dá)不到良好的抗震性能，剪力墻應(yīng)較多，且墻肢應(yīng)過長，所以，在實(shí)際設(shè)計過程中，應(yīng)該結(jié)合短肢剪力墻和剪力墻筒體，從而達(dá)到共同抵御水平力的效果。

短肢剪力墻的布置應(yīng)滿足均勻、對稱、合理，并達(dá)到剛度中心與質(zhì)量中心重合。為了提高短肢剪力墻平面外的穩(wěn)定性和其抗扭性，其布置的形狀應(yīng)主要以T性、L形為主，盡量少用到一字形。

短肢剪力墻應(yīng)避免在建筑平面外邊緣的角部布置，因?yàn)椴贾迷谶吘壗遣康那闆r會有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，導(dǎo)致翹曲變形加劇，造成墻肢出現(xiàn)開裂，并且也減弱了結(jié)構(gòu)的抗扭性，

在電梯或樓梯間應(yīng)用抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體，剛度的均衡性是要首先考慮的問題，若集中在一處布置會增加建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。筒體的剛度要足夠，平面尺寸應(yīng)避免太小，確保筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩相比低于其一半，這樣就可加強(qiáng)抗震防線，達(dá)到水平力的可靠傳遞。

短肢剪力墻承擔(dān)的主次荷載分別為豎向和水平方向，截面尺寸應(yīng)在合理范圍內(nèi)，墻肢截面厚度和高度之比應(yīng)屬于1/5～1/8，墻厚度應(yīng)大于200mm。在水平作用下的高層短肢剪力墻，其底部外圍小墻肢承受的豎向荷載較大，因而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)剪力，在實(shí)際設(shè)計中應(yīng)加大外圍邊墻肢的配筋量和厚度，從而確保小墻肢的延性抗震性能。

由試驗(yàn)結(jié)果表明，短肢剪力墻建筑有多處均屬于抗震薄弱環(huán)節(jié)，如底部外圍的小墻肢、連梁、平面外邊緣等，一旦發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，就會出現(xiàn)墻肢開裂的現(xiàn)象，由此可知，在地震作用下，高層短肢剪力墻整體將出現(xiàn)變形彎曲，豎向荷載主要承載于底部外圍的小墻肢上，而其截面積較小，自然會遭到嚴(yán)重的破壞，所以，短肢剪力墻的抗震等級應(yīng)大于一般剪力墻一級，從而將短肢剪力墻的延性增加。其截面的縱向鋼筋配筋率在底部加強(qiáng)部位和其他部位分別為小于1.2%或小于1.0%。另外在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，連梁受剪破壞的可能性高，主要是因?yàn)閴χ膭偠容^小，連梁由于低延性不利于抗震，因此實(shí)際設(shè)計時，需要驗(yàn)算連梁的強(qiáng)剪弱彎，正常情況下，連梁是先受彎屈服，然后是剪切破壞。

短肢剪力墻一筒體需要用高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE進(jìn)行電算分析力學(xué)模型，短肢墻之間的梁應(yīng)計算內(nèi)力和配筋，具體應(yīng)依據(jù)跨高比的不同以及框架梁和連梁來計算，在進(jìn)行計算時應(yīng)注意在程序輸入過程中對轉(zhuǎn)換層所在的角柱、框支柱、框支梁等進(jìn)行正確指定。并且不能在計算中將連梁的剛度下調(diào)過大，還需要對抗震構(gòu)造進(jìn)行計算。

結(jié)束語

短肢剪力墻具有許多優(yōu)點(diǎn)和特殊性能，能夠滿足人們對建筑結(jié)構(gòu)的需求，但同時其也存在著一些不足，因此，在對短肢剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)考慮多方面的因素，掌握其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)，以合理的結(jié)構(gòu)形式和正確的計算分析方法以及合理的截面配筋為原則，從而使短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)滿足安全可靠性。

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