高層居民建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/鄒玲芬 上海市對(duì)外服務(wù)有限公司國(guó)際人才分公司 上海 200001

高層居民建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

文/鄒玲芬 上海市對(duì)外服務(wù)有限公司國(guó)際人才分公司 上海 200001

隨著我國(guó)的建筑技術(shù)的發(fā)展，高層居民建筑也成為了建設(shè)的主流。但我國(guó)關(guān)于高層居民建筑的墻體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卻不能有效滿足市場(chǎng)的需求。本文以短肢結(jié)構(gòu)墻為視角，通過(guò)對(duì)其性質(zhì)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)的分析，綜合闡述其設(shè)計(jì)方法，以期為我國(guó)的短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做出理論上的貢獻(xiàn)。

短肢結(jié)構(gòu)墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；高層建筑

為了滿足民眾日益增長(zhǎng)的居民建筑需求，建筑設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出了短肢結(jié)構(gòu)墻。這種墻體設(shè)計(jì)不僅能保障建筑物的強(qiáng)度與位移，合理規(guī)劃建筑物的空間，還能對(duì)建筑的安全提供一定保障。隨著短肢結(jié)構(gòu)墻在實(shí)踐中的廣泛應(yīng)用，高層居民建筑的質(zhì)量、空間、結(jié)構(gòu)都有了很大的提升。但短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)工藝基表復(fù)雜，對(duì)于技術(shù)的要求也較高，本文選取三個(gè)角度，分別對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了分析，以期能將短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。

1、短肢結(jié)構(gòu)墻的性質(zhì)分析

所謂的短肢結(jié)構(gòu)墻是指：“墻體截面的高度和厚度比在5-8這一區(qū)間的結(jié)構(gòu)墻?！?將短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用于高層居民建筑中能夠起合理劃分建筑空間、保障建筑安全等作用。但在高層居民建筑中不能全部采用短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)墻體設(shè)計(jì)，同時(shí)要注意的是：在采用較多的短肢結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，要同時(shí)設(shè)計(jì)一定數(shù)量的普通結(jié)構(gòu)墻（簡(jiǎn)體），與短接結(jié)構(gòu)墻共同作用，抵抗水平力。

在設(shè)計(jì)短肢結(jié)構(gòu)墻時(shí)，應(yīng)注意其抗震效果的設(shè)計(jì)，主要包括三個(gè)方面：第一：注意短肢結(jié)構(gòu)墻墻體底部承受“第一振型”地震傾覆力的能力，要在設(shè)計(jì)時(shí)保證短肢結(jié)構(gòu)墻的承受力不超過(guò)其結(jié)構(gòu)總底部的1/2；第二：注意短肢結(jié)構(gòu)墻墻體底部承受“第一振型”地震傾覆力的能力的下限。由于短肢結(jié)構(gòu)墻的特殊性，使其不適用與建筑物底部“地震傾覆力矩”的判斷標(biāo)準(zhǔn)，因而在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意短肢結(jié)構(gòu)墻的底部承受地震傾覆率的下限。在短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)占總結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)的比率較少時(shí)，對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的承受力設(shè)計(jì)應(yīng)為總結(jié)構(gòu)墻底部承受地震傾覆力矩的1/6—2/5；第三：對(duì)于短肢結(jié)構(gòu)墻墻體底部承受力的下限設(shè)計(jì)還需結(jié)合建筑物的具體情況進(jìn)行判斷。在短接結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)占總結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)的比率較小，即只有個(gè)別短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)依據(jù)結(jié)構(gòu)墻的地震傾覆力矩來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2、短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在多高層居民建筑進(jìn)行短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)時(shí)，建筑設(shè)計(jì)師要遵循科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)原則，秉持者嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)理念，嚴(yán)格遵守建筑工程施工的相關(guān)規(guī)章制度的前提下，充分利用科學(xué)的技術(shù)手段對(duì)建筑物的短接結(jié)構(gòu)墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。在進(jìn)行高層居民建筑的短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)的時(shí)要注意把握：嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比；加強(qiáng)短肢結(jié)構(gòu)墻的抗震設(shè)計(jì)、準(zhǔn)確判斷短肢結(jié)構(gòu)墻的“內(nèi)梁”屬性這三個(gè)方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

2.1 嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比

為了保障短肢結(jié)構(gòu)墻的延性，應(yīng)嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比。在目前我國(guó)的短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)中，墻體在不同的情況下會(huì)承受不同的負(fù)荷壓力，導(dǎo)致墻體被壓彎。當(dāng)負(fù)荷的軸壓比偏小時(shí)，會(huì)導(dǎo)致短肢結(jié)構(gòu)墻的延性下降；而當(dāng)負(fù)荷的軸壓比偏大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致短肢結(jié)構(gòu)墻墻體混凝土承受的應(yīng)力增大，當(dāng)混凝土無(wú)法承受高強(qiáng)度的應(yīng)力時(shí)，短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)承受力就會(huì)下降，有可能導(dǎo)致混凝土裂縫的出現(xiàn)，危及墻體的安全。具體的軸壓比數(shù)值如圖（2-1）所示。因此，對(duì)于短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)，一定要注意嚴(yán)格地控制軸壓比。

軸壓比數(shù)值圖（2-1）

2.2 加強(qiáng)短肢結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)

高層居民建筑中的墻體結(jié)構(gòu)中，邊緣處的短肢結(jié)構(gòu)墻與角點(diǎn)處的短肢結(jié)構(gòu)墻的抗?fàn)幠芰^差。而這個(gè)位置的短肢結(jié)構(gòu)墻對(duì)于其他結(jié)構(gòu)墻的影響較大，若其在地震中遭到破壞而改變了墻體原有的形態(tài)，會(huì)導(dǎo)致墻體裂縫的情況發(fā)生，而隨著墻體裂縫的加大，整個(gè)建筑的都會(huì)受到影響。因此在進(jìn)行高層居民建筑的短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)時(shí)，要注意加強(qiáng)短肢結(jié)構(gòu)墻的抗震設(shè)計(jì)，可以采用降低短肢結(jié)構(gòu)墻軸壓比的方式來(lái)降低短肢結(jié)構(gòu)墻的角點(diǎn)與邊緣處承受的壓力。通過(guò)加大箍筋的配比率的方式來(lái)降低墻體承受壓力，從而提高墻體的抗震能力。

2.3 準(zhǔn)確判斷短肢結(jié)構(gòu)墻的“內(nèi)梁”屬性

在對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻進(jìn)行墻梁設(shè)計(jì)時(shí)，要注意對(duì)“連梁剛度”的把握，連梁剛度的合理設(shè)計(jì)能夠保證建筑結(jié)構(gòu)中的整體“抗側(cè)移剛度”，進(jìn)而保證建筑物的結(jié)構(gòu)墻體的抗?fàn)幠芰?。在?duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的墻梁進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)“跨高”比例的不同做出不同的判斷，當(dāng)“跨高”比率超過(guò)5時(shí)，應(yīng)采用“框架梁”的方式對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的墻體進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)“跨高”比率不足5時(shí)，應(yīng)采用“連梁”的方式對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的墻體進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)還要注意對(duì)墻體的截面，“內(nèi)梁”的配筋做處合理的設(shè)計(jì)，才能保證短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)符合“內(nèi)梁”對(duì)于結(jié)構(gòu)墻的要求，進(jìn)而保證整個(gè)建筑的安全性與穩(wěn)定性。

3、短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在對(duì)高層居民建筑進(jìn)行短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)從總體的角度對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)。對(duì)長(zhǎng)肢結(jié)構(gòu)墻與短肢結(jié)構(gòu)墻的比例進(jìn)行合理的規(guī)劃與分析。使長(zhǎng)肢結(jié)構(gòu)墻與短肢結(jié)構(gòu)墻形成可靠的支撐，加強(qiáng)建筑物整體的穩(wěn)定性。

在進(jìn)行建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前，應(yīng)對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的變形特征做出分析，通過(guò)分析的結(jié)果對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)做出大體上的判斷。如短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于“異形柱”設(shè)計(jì)的話，可以將短肢結(jié)構(gòu)墻的歸納為“框剪結(jié)構(gòu)”。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的方法，對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的墻體進(jìn)行計(jì)算，以確定其形式與條件。在短肢結(jié)構(gòu)墻與總體結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)形式相符合時(shí)可以直接使用普通結(jié)構(gòu)墻的參數(shù)作為短肢結(jié)構(gòu)墻的規(guī)格參數(shù)。

在對(duì)建筑物房間進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，要充分考慮房間的間隔墻位置。在通常的情況下，會(huì)將短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計(jì)在建筑房間中與間隔墻交叉的位置，使其與間隔墻形成豎向的構(gòu)建模式。

對(duì)于短肢結(jié)構(gòu)墻的數(shù)量設(shè)計(jì)，要依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于抗側(cè)力的要求。若短肢結(jié)構(gòu)墻的數(shù)量設(shè)置較少，會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)置過(guò)于柔軟，如果設(shè)置的短肢結(jié)構(gòu)墻過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致建筑物墻體的結(jié)構(gòu)過(guò)于剛硬。在對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的數(shù)量進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，要遵循著布置均勻的原則，即保證建筑結(jié)構(gòu)的“質(zhì)心”與“鋼心”的統(tǒng)一，避免因地震等其他強(qiáng)烈沖擊而導(dǎo)致墻體的結(jié)構(gòu)變形的問(wèn)題。短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)置方案多且具有一定的靈活性。因而對(duì)于樓蓋支撐處的處理方法也比較靈活多樣。如在結(jié)構(gòu)設(shè)置不規(guī)則時(shí)，導(dǎo)致出現(xiàn)單面墻體水平荷載量過(guò)大的問(wèn)題時(shí)，可以采用平衡抗側(cè)剛度的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)合理的中心剪力墻，以實(shí)現(xiàn)建筑物墻體符合抗側(cè)力的要求。

4、結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)壓力值的選取

判斷結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)壓力值對(duì)于短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)有著重要的意義。因而本文歸納了具體的判斷結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)壓力的計(jì)算公式：

“F1=0.22γct0Βv1/2；F2=γcH”2這里的c的值為：25KN/m3的“混凝土重力密度”，其中β1是外加劑影響對(duì)修正系數(shù)的影響，在沒(méi)有外加劑值的情況在β1的數(shù)值為：1.0。而為了增加緩凝效果時(shí)，外加劑的數(shù)值應(yīng)當(dāng)選取為：1.2。β2為“混凝土坍落度”對(duì)修正系數(shù)所造成的影響的數(shù)值。當(dāng)β2小于或等于30mm時(shí)，“混凝土坍落度”為0.85，50mm—90mm。而t0是指 新澆筑的凝土具體開始凝結(jié)的時(shí)間，計(jì)算依據(jù)為：“ t0=200/T+15”3,這里的T是指混凝土的溫度。而F1，F(xiàn)2是指所澆筑的混凝土對(duì)于模板造成的側(cè)壓力的最大允許數(shù)值。V是指混凝土的澆筑的速率，M的取值應(yīng)為1.0，若在110-150之間，則M的取值應(yīng)為1.15。

這里需要引起注意的是，施工材料對(duì)于施工的影響也是巨大的。不能僅僅依靠公式的計(jì)算，而忽略了材料在實(shí)際施工中多起到的關(guān)鍵作用。

總結(jié)：

在當(dāng)前的階段，建筑設(shè)計(jì)師應(yīng)在設(shè)置中廣泛地采用短期結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)方案，以滿足居民對(duì)于現(xiàn)代化高層建筑安全與穩(wěn)定的要求。在進(jìn)行高層居民建筑墻體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求建筑設(shè)計(jì)人員充分利用科學(xué)與信息技術(shù)，做好對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻體軸壓比的嚴(yán)格控制，同時(shí)要減輕短肢結(jié)構(gòu)墻的抗震能力，準(zhǔn)確按照短肢結(jié)構(gòu)墻的“內(nèi)梁”屬性。在滿足上述要求的同時(shí)，設(shè)計(jì)師也要緊跟發(fā)展的步伐，了解民眾對(duì)于房屋的需求的變化，對(duì)建筑設(shè)計(jì)做出相應(yīng)的調(diào)整，同時(shí)也要深入研究，對(duì)短肢結(jié)構(gòu)墻的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行不斷的改革與創(chuàng)新。而最終要實(shí)現(xiàn)的目的就是：設(shè)計(jì)的建筑物具有安全性與穩(wěn)定性。

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