房建工程中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的探討

韋先鋒 雷耀龍

摘要：短肢剪力墻是當(dāng)今高層建筑的主要組成部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理、質(zhì)量是否合格直接影響著高層建筑的安全以及質(zhì)量。短肢剪力墻的應(yīng)用不僅能夠讓室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞，同時(shí)還可以極大的增加室內(nèi)面積，本文就著重對(duì)短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了淺析。

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

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)全部采用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)形式，短肢剪力墻應(yīng)用數(shù)量較多時(shí)，應(yīng)該布置筒體，所形成的短肢剪力墻與筒體也就是一般剪力墻共同抵抗水平力剪力墻結(jié)構(gòu)，在規(guī)定水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不大于結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的50%。本文對(duì)房屋建筑工程中的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行問題探討。

1短肢墻的定義與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

在《高規(guī)》JGJ3-2010中有明確的規(guī)定，短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各墻肢截面高度和厚度的比值最大值大于4但不大于8的剪力墻，但應(yīng)注意，強(qiáng)連梁（跨高比不大于2.5，且高度不小于400mm的連梁）的連肢墻可不判定為短肢剪力墻，只要有一肢為一般剪力墻時(shí)整個(gè)墻肢就可以不劃分為短肢剪力墻。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)接近異形柱，主要優(yōu)勢(shì)有：（1）結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本上不與建筑功能發(fā)生矛盾;（2）墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調(diào)整剛度中心的位置;（3）能靈活布置，可選擇的方案較多，施工工藝簡單;（4）連接各墻的梁，隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi)，可隱蔽施工。

2對(duì)短肢剪力墻延性的相關(guān)設(shè)計(jì)

2.1短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值以及軸力設(shè)計(jì)值

短肢剪力墻的主要承受豎向荷載、風(fēng)荷載和地震作用等，短肢剪力墻墻肢軸壓比指在重力荷載代表值作用下墻肢承受的軸壓力設(shè)計(jì)值與墻肢全截面面積和混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值乘積之比值，按其抗震等級(jí)進(jìn)行了劃分，其中I、II以及III級(jí)分別為0.45、0.50以及0.55，短肢剪力墻因?yàn)闊o效端柱和翼緣形成一字形截面短肢剪力墻，其延展性相對(duì)較差，其軸壓比相對(duì)來說要低0.1。相比于普通剪力墻來說，短肢剪力墻的抗震性能更為突出，短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，除了滿足一般剪力墻對(duì)底部加強(qiáng)部位調(diào)整以外，非底部加強(qiáng)部位也應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，抗震等級(jí)為I、II、III級(jí)時(shí)應(yīng)分別乘以1.4、1.2、1.1的增大系數(shù)。

2.2短肢剪力墻邊緣構(gòu)件及墻身配筋

（1）短肢剪力墻邊緣構(gòu)件根據(jù)墻肢底截面的軸壓比和所處部位不同分為約束邊緣構(gòu)件和構(gòu)造邊緣構(gòu)件，約束邊緣構(gòu)件配筋率一、二、三級(jí)時(shí)分別不應(yīng)小于1.2%、1.0%和1.0%，構(gòu)造邊緣構(gòu)件底部加強(qiáng)部位配筋率一、二、三級(jí)時(shí)分別不應(yīng)小于1.0%、0.8%和0.6%，其他部位配筋率一、二、三級(jí)時(shí)分別不應(yīng)小于0.8%、0.6%和0.5%。

（2）短肢剪力墻的截面高度和厚度的比值最大值在4至8之間，當(dāng)墻肢截面高度和厚度的比值不大于4時(shí)，宜按照框架柱的要求對(duì)縱向鋼筋的最小配筋率進(jìn)行設(shè)計(jì);當(dāng)端柱承受集中荷載時(shí)，其邊緣構(gòu)件應(yīng)滿足框架柱的相應(yīng)要求。

（3）短肢剪力墻的豎向和水平分布筋，除滿足承載力計(jì)算配筋要求外還應(yīng)滿足最小配筋率的要求，抗震等級(jí)為一、二、三級(jí)時(shí)均不應(yīng)小于0.25%，水平分布鋼筋的直徑不應(yīng)小于8mm，間距不宜大于300mm，豎向分布鋼筋的直徑不應(yīng)小于10mm，間距不宜大于300mm，剪力墻的水平和豎向分布鋼筋的直徑不宜大于墻厚的1/10，同時(shí)，短肢剪力墻底部加強(qiáng)部位全部豎向鋼筋的配筋率一、二、三級(jí)時(shí)分別不應(yīng)小于1.2%、1.2%和1.0%，其他部位全部豎向鋼筋的配筋率一、二、三級(jí)時(shí)分別不應(yīng)小于1.0%、1.0%和0.8%。

2.3短肢剪力墻設(shè)計(jì)研究

對(duì)短肢剪力墻的布置情況應(yīng)遵循科學(xué)、勻稱的原則，做到剪力墻的質(zhì)量中心和剛度中心相互吻合，為了保證建筑的位移指標(biāo)、位移比指標(biāo)、周期比指標(biāo)、剛度比指標(biāo)、剪重比指標(biāo)、軸壓比指標(biāo)和剛重比指標(biāo)達(dá)到規(guī)定要求，運(yùn)用短肢剪力墻時(shí)，剪力墻宜按照L形、T形、Z形和十字形來進(jìn)行設(shè)計(jì)。短肢剪力墻的布置應(yīng)避免在局部范圍內(nèi)布置較多，比如集中布置在建筑平面的一邊或建筑的周邊，當(dāng)短肢剪力墻布置比較集中時(shí)，局部破壞可能導(dǎo)致整個(gè)樓層的倒塌。短肢剪力墻的布置在高烈度地區(qū)應(yīng)嚴(yán)格限制使用，《高規(guī)》JGJ3-2010中規(guī)定9度的A級(jí)高度高層建筑不宜布置短肢剪力墻。

3房屋建筑工程中的短肢剪力墻的問題以及應(yīng)用注意事項(xiàng)

（1）數(shù)量規(guī)定上，出于房屋結(jié)構(gòu)的空間布局，在短肢剪力墻的數(shù)量設(shè)計(jì)上不要太少，不宜過短。較多的采用短肢剪力墻會(huì)導(dǎo)致在房屋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上高度偏低，目的是增強(qiáng)其抗震能力;（2）對(duì)于短肢剪力的抗震設(shè)計(jì)體系，特別是抗震較薄弱的地方，需要縮減墻肢軸壓比，增加縱筋，箍筋間的配筋率，減少因地震的劇烈運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的房屋方向扭轉(zhuǎn)，使原本的墻體出現(xiàn)開裂;（3）短肢剪力墻的大面積布置。在整個(gè)房屋空間設(shè)計(jì)上，短肢剪力墻的位置在中間位置及其周圍，并且會(huì)連續(xù)分布，短肢剪力墻是整個(gè)建筑的主要載荷接受物，這樣集中在一個(gè)結(jié)構(gòu)上會(huì)出現(xiàn)很多的問題，包括：如果出現(xiàn)剪力墻的核心部分在大幅度的震動(dòng)下出現(xiàn)以后，相繼會(huì)有很多的伴隨性問題，弱小的短肢剪力墻在延性以及抵抗水平的能力都不夠充足，也許會(huì)隨著振動(dòng)被破壞。其次的問題，短肢剪力墻在大幅度的震動(dòng)影響下會(huì)從彈塑性變形逐漸轉(zhuǎn)化成能力大幅度減弱，由于本身承受力就不夠，再加上外力的壓迫，致使短肢剪力墻無法承受超負(fù)荷的作用力，導(dǎo)致之后發(fā)生一系列的破壞現(xiàn)象。

4結(jié)語

短肢墻適用于中小型高層住宅，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中要注意短肢墻的分布方式，避免短肢墻的設(shè)計(jì)誤區(qū)，還有就是在短肢墻與傳統(tǒng)剪力墻的銜接。傳統(tǒng)剪力墻有著剛應(yīng)力強(qiáng)的特點(diǎn)這一項(xiàng)可以彌補(bǔ)短肢墻的穩(wěn)定性問題。最后設(shè)計(jì)中的短肢墻有利于建筑空間的釋放而且不影響其功能性，而且屬于隱蔽工程，所以短肢墻在實(shí)際工程中應(yīng)用，可是對(duì)我國傳統(tǒng)住房觀念的改變，非常值得大力推廣。