高層建筑中短肢剪力墻的合理應用

廖秀云

(海南巨方規(guī)劃設計有限公司， 海南 ?？?570000)

高層建筑中短肢剪力墻的合理應用

廖秀云

(海南巨方規(guī)劃設計有限公司， 海南 ?？?570000)

在人們生活質(zhì)量與生活水平日益提高下，人們對建筑住宅環(huán)境有著新的要求。為了能夠滿足人們對住宅環(huán)境多樣化要求，建筑企業(yè)必然要創(chuàng)新施工理念與方法。短肢剪力墻由于其可以靈活布置結(jié)構(gòu)、成本低、容易操作等優(yōu)勢被普遍應用到高層建筑中，其應用效果得到了廣大建筑企業(yè)的認可。基于此，本文首先提出了短肢剪力墻的概念，然后提出了短肢剪力墻中布置原則與設計要點，最后提出了在高層建筑體系中合理應用短肢剪力墻的對策，希望能夠給有關(guān)企業(yè)起到一定借鑒作用。

高層建筑；短肢剪力墻；應用

在城市化進程的推進下，我國建筑業(yè)中高層建筑越發(fā)增多，再加上現(xiàn)代人們對建筑住宅環(huán)境和質(zhì)量要求越發(fā)提高，以前的普通框架結(jié)構(gòu)建筑模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人們對住宅建筑的要求。并且，普通剪力墻結(jié)構(gòu)由于其在分割空間中有限制而無法滿足人們對合理化利用住宅空間的要求。所以，在具體實踐過程中，人們結(jié)合普通剪力墻與框架結(jié)構(gòu)整體特征，研究出了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，這一新型剪力墻結(jié)構(gòu)正好能夠滿足人們對住宅環(huán)境與合理化利用空間的要求。因此，本文淺談了短肢剪力墻在高層建筑中應用優(yōu)勢。

1 概述短肢剪力墻

在當前的有關(guān)規(guī)定中明確提出：①短肢剪力墻指的是厚度不超過 300mm，每肢的截面高度與厚度比值最大值應大于4且小于等于8的剪力墻。②具備較強短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)房屋應控制好起比例。③對于高層建筑，抗震設計時，其結(jié)構(gòu)不能全部采用短肢剪力墻，對于短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)，應設置好一般剪力墻，由一般剪力墻與短肢剪力墻一起抵抗水平力，進行結(jié)構(gòu)計算時，在規(guī)范要求的水平地震的作用下，短肢剪力墻要承擔起不小于 30%的結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩。④在短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)體系中，應均勻分布剪力墻，并達到框剪結(jié)構(gòu)體系中剪力墻間距規(guī)定的要求。

2 布置與設計短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的原則

2.1 要保證短肢墻的數(shù)量

在布置結(jié)構(gòu)過程中，不能都利用短肢剪力墻，應使用豎向交通設置筒體，其抗側(cè)力構(gòu)件應利用完整的核心筒體。這樣第一道防震線就以短肢剪力墻過梁為主，第二道抗震防線就以短肢剪力墻為主，第三道抗震防線以一般剪力墻構(gòu)成的筒體為體系[1]。但在筒體布置過程中，要保持均衡性的剛度，不能集中在某處布置，避免出現(xiàn)太大的扭轉(zhuǎn)作用。并且要保證核心筒體整體剛度，控制好平面尺寸，確保短肢剪力墻整體結(jié)構(gòu)。在短肢墻設計過程中，應結(jié)合施工需求與住宅空間針對性、有目的設計，不能盲目進行，確保短肢墻設計符合建筑要求，可以為廣大住戶提供一個舒適的空間。2.2均勻分布短肢墻

在布置短肢剪力墻中，要力保做到均勻與合理，控制好偏心率。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應該以T形、+形、L形為主，這樣就能夠穩(wěn)定短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。同時，還要保證短肢剪力墻整體數(shù)量要相當，需要達到承載力的要求，確保控制好結(jié)構(gòu)受剪承載力范圍。在設計高層建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)中，其樓層側(cè)向剛度平均值要大于上相鄰三層側(cè)向度高度 85%的平均值。并且，在設計過程中，要保證結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件需要連通，并且每一道短肢剪力墻都有兩個方向連接上梁，形成特別規(guī)整的抗側(cè)力片，沿著豎向逐漸減薄強厚度，但厚度變化不能過度，并且改變厚度應該與混凝土等級不能在同一樓層中，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)突變，若是突變結(jié)構(gòu)，其后果不堪想象，因此，在施工中必須要重視起這一問題。

2.3 強化抗震構(gòu)造能力

在建筑平面外邊緣處的墻肢，這是短肢剪梁結(jié)構(gòu)抗震能力最低的部位，在出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應后，會導致已經(jīng)有的翹曲弧線變形，開裂了墻肢。所以需要強化抗震構(gòu)造整體效能。而因為豎向荷載力較大，開裂了底部外圍強肢，需要在墻厚增加措施下來避免。在設計抗震過程中，短肢剪力墻截面鋼筋配筋率不能小于底部強化位置的2%。

2.4 科學設計連梁

在連梁上連接上各墻肢，形成了一個聯(lián)肢墻，進而增加了限制墻肢的條件，提高了強肢整體效能。所以在高層結(jié)構(gòu)體系中，連梁是一個非常消耗能量的部件，但在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，因為在抗震設計過程中，梁的跨度高度要結(jié)合實際情況設計，梁的跨高設計按照兩種情況的不同進行，當跨高大于 5時應結(jié)合框架梁來設計，小于 5時按照連梁進行設計。在連梁有剛度變化后，總體結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度有影響后，因此在設計連梁時應結(jié)合強剪弱彎需求，并按照相應原則，設計小墻肢剪力墻整體結(jié)構(gòu)。

3 計算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系

在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，短肢剪力墻也是一種主要結(jié)構(gòu)，通常使用較短剪力墻肢，并且采用 L、T、+形等等。其所運用的配筋方式與計算模式應該達到剪力墻結(jié)構(gòu)要求。通常利用薄壁桿元方法來分析短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，將墻面作為薄壁桿件每一端都有七個自由度。在對并不是平面變形影響著墻單元這一因素下，按照矩陣位置移動方法來將樓板平面內(nèi)剛度無限引入。但結(jié)合實際情況來講，因為在薄壁桿件理論中并未對剪切變形這一因素充分考慮，在此模型剪力墻分析過程中，布置結(jié)構(gòu)過于復雜，勢必會引發(fā)其他問題。在結(jié)構(gòu)布置復雜問題解決過程中，應利用殼元模型分析方法，但需要對劃分好各個單元[2]。如：在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，若是存在轉(zhuǎn)換層，一般都會采用落地少部分剪力墻的方法。但框支剪力墻中，其受力面積太大，再加上是點連接薄壁桿件中的連接處，因此薄壁桿件模型無法對連續(xù)位移很好的處理。所以，帶有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，在施工條件允許的情況下，應利用墻元模型軟件實施計算。但需要明確的是，從內(nèi)力分布狀況上而言，若是適當?shù)奶幚砗眉袅?，還是可以整體計算剪力墻結(jié)構(gòu)的。

4 分析短肢剪力墻結(jié)構(gòu)實際例子

隨著開發(fā)和應用新型墻體材料力度加深下，短肢剪力墻這一新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系在國內(nèi)建筑工程中得到普遍應用。如：在某市高層住宅中：地上高層達到30層，3層地下。在設計過程中使用的是0.35kN/m2基本風壓，抗震烈度為第一組8度，二類場地類別，一級的剪力墻抗震等級。在此工程中地下二層與地上三層中為加強底部區(qū)域，約400m剪力墻厚度。短肢剪力墻與普通剪力墻對比而言，其具備很多優(yōu)勢，尤其是余墻肢可以靈活布置，房間內(nèi)不會有柱或者梁體，并且還不會應用太多的墻體，從整體上減輕了就愛短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的重量，所以也就減輕了地震作用。但結(jié)合實際情況而言，在設計剪力墻結(jié)構(gòu)過程中，依然是參考異型柱的規(guī)定，因為短肢剪力墻強肢截面高度要比其厚度高很多[3]。所以，在研究異型柱工程類型后，發(fā)現(xiàn)這一工程類型不適合短肢剪力墻。在我國有關(guān)文件中也只是在布置短肢剪力墻、軸壓比等方面進行了規(guī)定，比如：短肢剪力墻抗震等比普通剪力墻高一級，但卻沒有說明計算短肢剪力墻模型、高度值、構(gòu)造形狀等方面。理論與實踐相脫離的情況，對短肢剪力墻整體結(jié)構(gòu)發(fā)展嚴重有著的影響。

5 結(jié)語

在建筑業(yè)的迅猛發(fā)展下，所應用的短肢剪力墻越發(fā)增多，也對其進行了深入研究，逐漸有了健全的規(guī)范，因此在設計過程中要保證合理布置短肢剪力墻。在全面分析的前提下，要盡可能保證短肢剪力墻的設計規(guī)范符合各項指標要求，最大程度上保證結(jié)構(gòu)設計的整體水平。同時，在合理應用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，在這方面我國也可以借鑒其他國家的經(jīng)驗與方法，以此來彌補我國建筑施工中短肢剪力墻施工的不足，進而提高我國高層建筑水平，為廣大住戶建設出更為舒適、安心的居住環(huán)境。

[1]朱杰.趙衛(wèi)忠.劉峰，等.小高層住宅短肢剪力墻布置的幾點探討[J].硅谷,2010,(03).

[2]劉忠.短肢剪力墻設計在新高規(guī)中的變化[J].林業(yè)科技情報,2012,(02).

[3]梁海峰,李文雄.對高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)短肢剪力墻定義的商榷[J].四川建筑科學研究,2010,(05).

[4]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010.中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部,2011-10-21.

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