建筑結(jié)構(gòu)中的短肢剪力墻設(shè)計(jì)

農(nóng) 偉

1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)概述

1.1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的含義

在現(xiàn)代室內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)的領(lǐng)域，各種建筑結(jié)構(gòu)會(huì)影響建筑物的整體審美和舒適度，而室內(nèi)裝飾，由于空間劃分和布局的限制，會(huì)帶來(lái)較大的難度與代價(jià)。為了解決這些問(wèn)題并能夠發(fā)揮制造的優(yōu)點(diǎn)，漸漸地在剪斷壁的設(shè)計(jì)中添加了新的理念，并逐步將它們改進(jìn)為短肢剪力墻，能夠保證人們活動(dòng)性和靈活性的替代住宅結(jié)構(gòu)。公認(rèn)的短肢墻是指截面高厚比在5～8之間的剪力墻。這個(gè)結(jié)構(gòu)是最普通的情況，即為已知的剪力墻構(gòu)成的建筑物的剩余部分。

1.2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

短肢剪力墻主要是從4個(gè)角度來(lái)體現(xiàn)特征。第一，將建筑物的內(nèi)壁的構(gòu)成要素確定為梁，連接各個(gè)構(gòu)件，在建筑和裝飾的工序中在隔墻的縱向平面內(nèi)形成，起到壓縮空間的意義。第二，根據(jù)橫方向的抵抗阻力，調(diào)整短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的各壁的大小和數(shù)量，確保了柔軟變通性度。方案的選擇不斷變化，有針對(duì)性配置，處理也比較簡(jiǎn)單。第三，為了實(shí)現(xiàn)建筑方面的強(qiáng)度和剛度，增加中央剪力墻的使用。第四，短肢剪力墻的構(gòu)造不會(huì)妨礙和負(fù)面影響建筑物的性能，但有助于促進(jìn)建筑物的平面協(xié)調(diào)，借助隔墻的位置優(yōu)勢(shì)，可以安裝一些垂直部分。

1.3 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布置

在這個(gè)結(jié)構(gòu)的配置和操作過(guò)程中，必須注意短肢剪力墻的水平方向和直線方向的平衡分配，為了防止過(guò)大的誤差和變動(dòng)，必須平均地控制軸向應(yīng)力的數(shù)量。第二，短肢剪力墻的墻壁應(yīng)該注意到科學(xué)設(shè)計(jì)之間的距離。為了提高整個(gè)建筑物的性能，滿足平面剛性強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)，有必要在墻角、外側(cè)或外部凸起處設(shè)計(jì)和安裝適當(dāng)?shù)亩讨袅σ约訌?qiáng)荷載分散和橫梁的支撐力。

一般來(lái)說(shuō)，每面墻的短肢墻將兩根梁向相反的方向連接，在墻壁縱面上的連接配置是最科學(xué)的。連接梁的寬度和厚度是相同的，連接梁的寬度和厚度在數(shù)值上保持不變。也可以通過(guò)自我規(guī)劃和組合來(lái)設(shè)置長(zhǎng)度較長(zhǎng)的矩形柱或墻。而且短肢墻的數(shù)量控制也精細(xì)，不要太多或者太少，需要具有一定程度的結(jié)構(gòu)剛性的要求，但也滿足了縱向的負(fù)荷和橫向的抵抗要求。

根據(jù)受力的實(shí)際情況和建筑面的配置，小型、高層建筑的縱方向成分多具備適當(dāng)數(shù)量的鋼筋混凝土短肢剪力墻。在所有的剪力墻之間進(jìn)行連接梁，構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單地調(diào)整短肢墻和核心的整體單元，構(gòu)成建筑物系統(tǒng)的重要結(jié)構(gòu)。

1.4 短肢剪力墻的優(yōu)點(diǎn)

短肢剪力墻成為如今高層建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)的主力部分。與普通的剪力墻比較，短肢剪力墻的優(yōu)點(diǎn)非常顯著。一般來(lái)說(shuō)，短肢剪力墻與填充墻的厚度相同，短肢剪力墻與多個(gè)墻之間的梁處于豎直平面內(nèi)，解決了設(shè)計(jì)中梁暴露的問(wèn)題。第二，通過(guò)輕質(zhì)材料的設(shè)計(jì)，使短肢剪力墻變得有效，大幅度削減建筑物的重量，對(duì)建筑物的穩(wěn)定性提高起了很大的作用，并廣泛地應(yīng)用到建設(shè)業(yè)。第三，短肢剪力墻雖然比普通剪力墻施工難度大，但是由于建筑物的室內(nèi)面積有一定的擴(kuò)大，能夠擴(kuò)大利用的空間，其利用價(jià)值也大大提高。第四，短肢剪力墻具有較好的隱蔽性，有效地從內(nèi)部來(lái)讓墻壁上完全隱藏墻壁的墻肢和梁，靈活利用建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第五，可以補(bǔ)充抗震壁的大幅度耐力的缺點(diǎn)。由此可知，短肢剪力墻的應(yīng)用成為高層建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必然選擇。

2 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布置原則

剪斷壁的配置以隔墻和窗間墻為中心，與建筑物的平面相結(jié)合，與建筑功能不會(huì)發(fā)生沖突。在設(shè)計(jì)肢長(zhǎng)的長(zhǎng)度和墻壁的數(shù)量時(shí)，應(yīng)該滿足計(jì)算的參數(shù)。短肢剪力墻配置的主要原理是建筑物的特定功能，為了滿足垂直方向和水平方向的支持力，量和硬度的程度應(yīng)適當(dāng)。短肢剪力墻的配置應(yīng)該滿足條件，必須最小化軸方向的應(yīng)力。在建筑平面的水平方向上發(fā)生不規(guī)則的布局或過(guò)載，通常，短肢剪力墻被配置在建筑物的外緣或角落，可以提高結(jié)構(gòu)的整體性，滿足平面剛性的要求。

2.1 斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

短肢剪力墻在小高層住宅中的應(yīng)用是理想的。適用于地震域中，短肢剪力墻無(wú)法達(dá)到良好的抗震性能，剪力墻多，墻壁太長(zhǎng)。因此，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)組合短肢剪力墻，實(shí)現(xiàn)抵抗水平力的影響。

短肢剪力墻的配置是對(duì)稱、合理的，而剛性中心必須與質(zhì)量中心一致。為了改善從平面上短肢剪力墻的穩(wěn)定性和抗屈曲能力，布局的形狀應(yīng)該盡量少使用一字形狀。電梯和樓梯通過(guò)抗側(cè)力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)體，避免邊緣角的情況有扭轉(zhuǎn)，加強(qiáng)扭曲變形，產(chǎn)生墻肢的裂縫，并削弱屈曲彈性。所以，在建筑物外緣角應(yīng)避免短肢剪力墻，剛性的平衡是第一步。如果將其安排在一個(gè)地方，就會(huì)增加建筑物的扭曲效果。簡(jiǎn)化的主體剛性必須充分，可以強(qiáng)化地震防御線，能夠切實(shí)地傳遞水平力。

在高層建筑水平短肢剪力墻中，底部小剪力墻承受較大的剛性荷載，從而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪力。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，應(yīng)增加外墻的加固量和厚度，以保證小墻體的延性和抗震性能。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，許多短肢剪力墻建筑，屬于像小墻肢連接梁和底部面外邊緣等那樣的弱的地震鏈接，發(fā)生扭曲效果的話，會(huì)產(chǎn)生墻壁的裂縫。因此，在地震時(shí)，高層的短肢剪力墻變形、彎曲。豎向荷載主要在底部的小墻肢上上進(jìn)行，其面積小，當(dāng)然會(huì)造成大的損傷。因此，短肢剪力墻的反震等級(jí)必須比一般的剪斷墻的高，增加短肢剪力墻的延性。另外，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻壁的剛性小，連接梁的韌性低，所以連接梁的破壞的可能性很高。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，需要確認(rèn)連接梁的強(qiáng)剪弱彎。通常，連接梁最初彎曲，緊接著被剪斷破壞。

一方面，短肢剪力墻的力學(xué)模型需要利用高層建筑空間有限元分析軟件SATWE，進(jìn)行計(jì)算分析短肢墻梁的內(nèi)力和配筋計(jì)算。根據(jù)不同的跨高比、框架梁和連接梁，需要計(jì)算多個(gè)主體。在計(jì)算過(guò)程中，在程序輸入時(shí)應(yīng)注意轉(zhuǎn)換層，正確地確定角柱、相支聚。在計(jì)算中不能過(guò)多地降低連梁的剛度，必須對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震計(jì)算。

2.2 短肢勞力城在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注的問(wèn)題

2.2.1 短肢墻抗側(cè)力問(wèn)題

從抗側(cè)力方面的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的弱剛性觀點(diǎn)來(lái)看，與通常的剪力墻結(jié)構(gòu)相比，往往顯得較為不足。因此，在設(shè)計(jì)計(jì)劃過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況決定適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)墻成分，可以通過(guò)樓梯和電梯形成大型內(nèi)筒體，為了防止強(qiáng)度下構(gòu)造性的變形，實(shí)現(xiàn)了有2個(gè)抗震要塞的目的。

2.2.2 短肢墻的軸壓比問(wèn)題

在短肢剪力墻設(shè)計(jì)的早期階段，必須認(rèn)真做好短肢剪力墻的軸壓比控制。一些研究結(jié)果表明，剪力墻在受到小偏壓時(shí)表現(xiàn)出較差的延性。一旦凝結(jié)力不足，就會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋。當(dāng)破碎發(fā)生時(shí)，構(gòu)件可能失去其承載和變形功能。因此，要加強(qiáng)對(duì)前力墻變形的規(guī)定，必須確定軸壓比的極限值，根據(jù)有關(guān)章程確定凝結(jié)上壓力的應(yīng)變，并確定設(shè)計(jì)策略。邊緣構(gòu)件，從而達(dá)到提高短肢墻體延展性的目的。

2.2.3 結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性分析和標(biāo)件內(nèi)力計(jì)算問(wèn)題

短肢剪力墻的構(gòu)成要素的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性和內(nèi)部力的計(jì)算，有很多的因子和復(fù)雜的數(shù)據(jù)。為了更好地計(jì)算和解析工作，可以利用三維計(jì)算法。作為比較的前提，可以構(gòu)筑單純化的重量和高精度的垂直構(gòu)件的壁元素模型?？梢越柚⒌哪Ｐ偷膸椭?，記錄數(shù)據(jù)。

2.2.4 墻肢和結(jié)構(gòu)的抗震性問(wèn)題

在短肢剪力墻在建筑體系中的應(yīng)用中，加強(qiáng)墻的結(jié)合效果，提高墻壁和結(jié)構(gòu)的抗震性。結(jié)構(gòu)物的整體剛性依賴于連接梁的剛性的數(shù)值變動(dòng)，為了提高結(jié)構(gòu)物的抗震性，需要選擇梁的適當(dāng)?shù)募庸毯徒孛妗Ｔ谶B梁計(jì)劃中，為了避免接合部的剪斷，利用了“強(qiáng)剪斷，弱彎曲”的法則。梁的剛性的漸增，提高了墻的內(nèi)部力，加強(qiáng)連接梁的作用的結(jié)構(gòu)物的抗震性的擴(kuò)大。因此，需要控制零件的加固量。在建筑物的實(shí)際實(shí)施中，將窗下的墻壁作為連接不合適，其高度非常高，對(duì)構(gòu)造物的抗震設(shè)計(jì)產(chǎn)生不良影響的剪斷剛性很大。因此，結(jié)合梁的設(shè)計(jì)最適合剛性小，在斷面小的弱連梁。

短肢剪力墻有很多優(yōu)點(diǎn)和特殊的性質(zhì)，可以滿足建筑物的需求，但也有缺點(diǎn)。因此，在短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，需要考慮到很多因素，利用合理的截面加固的原理，學(xué)習(xí)其結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，利用合理的結(jié)構(gòu)形式，討論適當(dāng)?shù)挠?jì)算和分析方法，讓短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)可以滿足安全性和可靠性。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，加強(qiáng)對(duì)短肢剪力墻設(shè)計(jì)中的適用的研究，通過(guò)該建筑結(jié)構(gòu)來(lái)幫助科學(xué)利用，從而促進(jìn)建筑事業(yè)的發(fā)展。有關(guān)人員要清楚短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的含義，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特征，需要把握短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布局。因此，在短肢剪力墻的設(shè)計(jì)中注意應(yīng)注意相應(yīng)的問(wèn)題?？傊谀壳暗拿裼米≌ㄖY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)的效果，就要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，選擇剪力墻結(jié)構(gòu)模式。剪力墻在本文中討論的短肢剪力墻在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)具有非常顯著的效果，值得在各類建設(shè)項(xiàng)目的應(yīng)用。然而，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)人員需要根據(jù)工程情況做好詳細(xì)設(shè)計(jì)，以確保整體建筑性能的實(shí)際要求。