短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)問題探討

摘要：隨著人們物質(zhì)水平的不斷提高，對住宅的空間和平面要求也隨之提高。在傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)中，普通剪力墻結(jié)構(gòu)、露柱、露梁等，嚴(yán)格分隔和限定了現(xiàn)代化住宅的發(fā)展需求。本文分析短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的優(yōu)點、缺點、設(shè)計規(guī)定、抗震薄弱環(huán)節(jié)和概念設(shè)計等若干問題。

關(guān)鍵詞：短肢剪力墻 結(jié)構(gòu) 設(shè)計

中圖分類號：TU391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0061-01

隨著房地產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展，中小高層住宅式建筑物越來越多，為滿足建筑發(fā)展的需求，許多建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計都選擇短肢剪力墻。在布置結(jié)構(gòu)時，通過分戶墻、山墻、電梯間來進(jìn)行部分剪力墻布置，其它則布置成短肢墻，這樣既可使臥室和廳之間無突出柱和梁，也可對墻體位置進(jìn)行調(diào)整，以滿足現(xiàn)代居住空間的靈活性和空間性，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理的同時，又符合抗震預(yù)防的要求。

1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)優(yōu)點

針對高層住宅選擇框架結(jié)構(gòu)，由于柱出現(xiàn)局部突出，而嚴(yán)重影響了結(jié)構(gòu)美觀效果與平面布局。選擇一般的剪力墻結(jié)構(gòu)，難以符合停車場、地下通道等公共設(shè)施使用的需求。而針對小高層住宅建筑而言，選擇小高層可加大結(jié)構(gòu)剛度，同時也加大有效質(zhì)量，以增加較大的抗震作用。短肢剪力墻則依靠自身平面具有靈活性，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到理想的剛度，從而使剪力墻結(jié)構(gòu)形成一種短肢體系。通常將截面高度同厚度比值在6～9的剪力墻稱為短肢剪力墻，有“+”、“T”、“L”、“一”等字型，短肢剪力墻具有以下優(yōu)點：

（1）由于較短的墻肢，可調(diào)整性、靈活性較強(qiáng)，極易滿足建筑平面與空間的布局需求。（2）墻數(shù)量和長度可自由確定，主要根據(jù)抗側(cè)力的要求來確定，同時也可利用不同的布置與尺寸，對剛度中心位置進(jìn)行調(diào)整。（3）短肢剪力墻的造價相對較低，符合建筑節(jié)能設(shè)計的要求。（4）開洞口較大，建筑可取得良好的通風(fēng)、采光效果，輕質(zhì)砌體可取代剪力墻，降低結(jié)構(gòu)的整體剛度和自重，減輕地震的作用。（5）較大的墻肢高寬，在水平荷載作用之下，墻體破壞屬于外彎曲破壞，形成延性破壞。（6）連梁跨高比較大，主要是彎曲破壞，處于地震作用下，連梁兩端首先出現(xiàn)塑性，具有較好的耗能性。（7）剪力墻設(shè)計較為合理，可充分發(fā)揮墻的承載力，對結(jié)構(gòu)重心、質(zhì)心可靈活調(diào)整。

2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)缺點

短肢剪力墻同一般墻體對比，具有許多的優(yōu)點，但同時它也有自身的不足。

（1）由于較薄的墻肢厚度，通常在200mm左右范圍，在梁和墻的連接處，存在有暗柱、端柱或翼墻豎向鋼筋的影響，導(dǎo)致相連接的梁無法達(dá)到設(shè)計所需的寬度，梁的強(qiáng)度可能存在缺陷。（2）短肢剪力墻若存在較短的墻肢，墻肢與異形柱的受力性能較為接近，不利于截面抗扭。（3）因現(xiàn)代化建筑的需求，許多建筑設(shè)計中都設(shè)置有地下車庫、商業(yè)用房等底層大空間設(shè)施，針對短肢墻體結(jié)構(gòu)來說，落地的墻肢，影響了車輛的流通，需要增設(shè)有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層。（4）針對住宅建筑來說，開間和進(jìn)深均較小，短肢剪力墻所形成梁跨也較小，受力性能在框架梁、連梁之間。根據(jù)規(guī)范而言，現(xiàn)行的設(shè)計軟件較為落后，無法滿足設(shè)計需求。同時，短肢剪力墻在一定程度上對抗震體系有著不利影響，特別是高地震區(qū)域，不可盲目選擇短肢剪力墻，尤其不可過分使用框肢的短肢剪力墻。

3 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般規(guī)定

（1）結(jié)構(gòu)布置。在布置短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時，通常要遵循以下原則：選擇適中數(shù)量的短肢墻，符合抗側(cè)力需求、豎向荷載需求。盡量均勻分布好短肢墻，不宜存在較大差異的軸心應(yīng)力。若存在平面凹凸較多、風(fēng)力較大、抗震需求時，在凸部分、角點處、平面外邊緣，必須布置有短肢墻，以使其平面剛性和整體性達(dá)到要求。必須拉直和對齊各短肢墻，使其同連梁形成連續(xù)跨數(shù)多、規(guī)整的抗側(cè)力片。若不能完全實現(xiàn)時，可允許在局部范圍內(nèi)錯開，短肢墻同兩方向的梁進(jìn)行連結(jié)，盡量在墻肢豎平面內(nèi)布置連梁，控制連梁寬度等同于墻肢厚度?？刂茐χ暮穸?，不宜過厚，間隔墻表面盡量少凸出或不凸出，也不應(yīng)太薄，以便于穩(wěn)定和施工，通常選擇300mm、250mm或200mm為宜，可部分布置混合、較長的異形柱和墻。（2）適用高度。針對7度地震的抗震設(shè)計，最大高度可達(dá)100m，60m為8度，9度A級高層建筑、B級高層建筑，可選擇筒體，不應(yīng)選擇短肢剪力墻。（3）軸壓比限值。若剪力墻的軸壓較大，則延性較差。主要原因是由于剪力墻處于壓彎狀態(tài)，受壓的區(qū)較高，呈現(xiàn)小偏心狀態(tài)，因此要對軸壓比進(jìn)行限制。對延性進(jìn)行改善，處于重力荷載作用下，短肢剪力墻的軸壓比值進(jìn)行改善?？拐鸬燃壧幱?、2、3時，軸壓比值不宜大于0.5、0.6和0.7，針對端柱、無翼緣且為一字型的短肢剪力墻，因延性較差，也相應(yīng)降低0.1的軸壓比限值。（4）肢厚比限值。若結(jié)構(gòu)墻肢的肢厚比較小，強(qiáng)度儲備也較小，結(jié)構(gòu)墻肢的強(qiáng)度儲備充足、肢厚比較大時，安全性則較好。由于不能充分發(fā)揮材料特性，經(jīng)濟(jì)性較差。站在結(jié)構(gòu)綜合性角度來說，在6～7范圍的肢厚比值時，短肢剪力墻的性能較好，具有一定程度的能力儲備，可比較充分發(fā)揮材料性能。（5）連梁的跨高比限值。若連梁的跨度較小，短肢剪力墻的極限荷載、荷載和開裂荷載屈服則較大。尤其是連梁處于一定小值的跨高比時，逐漸減小增大幅度，連梁的跨高比值大約在1.5左右，則短肢剪力墻具有較好的綜合性能。（6）根據(jù)抗震等級進(jìn)行劃分。若建筑的高度越高，地震的反應(yīng)也就越大，同時需要較高的抗震要求。因此，通常采用抗震等級進(jìn)行設(shè)計。

4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)概念、抗震薄弱環(huán)節(jié)設(shè)計

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指處于框架-剪力墻結(jié)構(gòu)與一般剪力墻結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)形式，角點處、平面外邊緣、一字型短肢墻和連梁是抗震的薄弱環(huán)節(jié)。若存在扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑的角點處、平面外邊緣會先裂開。若處于地震作用狀態(tài)下，高層結(jié)構(gòu)主要是整體彎曲變形，短肢剪力墻由于截面面積在逐漸減小，而承受的豎向荷載較大，導(dǎo)致嚴(yán)重破壞，特別是一字型墻肢破壞最為嚴(yán)重。由于短肢剪力墻的墻肢剛度逐漸減小，同短肢剪力墻相連接的連梁，同普通框架梁較為相似，增大了受剪破壞的幾率。所以，進(jìn)行短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須考慮上述薄弱環(huán)節(jié)，強(qiáng)化抗震構(gòu)造設(shè)計和概念設(shè)計。

5 結(jié)語

短肢剪力墻未單獨劃分為一種結(jié)構(gòu)類型，只是作為剪力墻結(jié)構(gòu)的一種特殊形式，由于短肢剪力墻可調(diào)整性、靈活性地布置墻肢，使其成為剪力墻最為理想的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)體系。在短肢剪力墻設(shè)計時，必須充分考慮結(jié)構(gòu)的整體性、受力變形特征，進(jìn)行概念設(shè)計，制定相應(yīng)的抗震措施，以確保結(jié)構(gòu)的抗震性能和整體性。

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