試析建筑工程中短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　試析建筑工程中短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不僅可使室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞，又可增加使用面積，而且具有改善建筑的功能。文章結(jié)合具體實(shí)例，分析了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方案布置與設(shè)計(jì)要領(lǐng)，以供參考。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】建筑工程；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)；建筑功能 </p><p>　　中圖分類號：TU1

2、98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是一個(gè)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的新名詞，確切的應(yīng)稱其為較多短肢的剪力墻結(jié)構(gòu)，它是近年來興起的，由于其有利于住宅建筑布置，進(jìn)一步減輕了結(jié)構(gòu)自重，從而降低了基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)的造價(jià)，很得建筑發(fā)展商的青睞，應(yīng)用也逐漸廣泛起來。 </p><p>　　一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的定義及特點(diǎn) </p><p>　　1、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的

3、定義 </p><p>　　《高規(guī)》7.1.2第2條稱：短肢剪力墻較多時(shí)，形成短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)共同抵水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)，稱為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。這是結(jié)構(gòu)的概念。對于“短肢剪力墻較多”的理解,專家給予的解釋為：短肢剪力墻所承擔(dān)的第一振型底部地震傾覆力矩>40%的結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩，同時(shí)《高規(guī)》7.1.2第2條抗震設(shè)計(jì)時(shí)，筒體和一般剪力墻所承擔(dān)的第一振型府部地露傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總地震傾覆力矩

4、的50%。因此我們可以理解為：短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩為40%～50%的結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的結(jié)構(gòu)為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，50%時(shí)結(jié)構(gòu)布置不合理,應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)布置。(某些地方標(biāo)準(zhǔn)對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)也有不同的定義,設(shè)計(jì)人員亦可參照地方標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。) </p><p>　　2、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) </p><p>　　符合建筑的需要：連結(jié)各墻的梁，也隨墻肢位置而位于間隔墻豎平面內(nèi)，

5、屬于隱蔽型的，利用隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)受力需要與建筑使用功能較好地統(tǒng)一起來，避免了框架結(jié)構(gòu)中梁柱突出墻面的問題。當(dāng)下部層數(shù)要求為大空間時(shí)，較易通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來處理上下結(jié)構(gòu)的關(guān)系；節(jié)能降耗：由于減少剪力墻而代之以輕質(zhì)砌體，房屋自重可以減輕，地震作用也隨之減小，因而有利于降低造價(jià)。另外，由于外墻墻面相當(dāng)一部分面積采用了輕質(zhì)保溫材料，代替鋼筋混凝土墻面。房屋的保溫隔熱性能也得到改善，這有助于建筑節(jié)能目的的實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)布置靈活：結(jié)合建筑平

6、面、利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，根據(jù)抗側(cè)力的需要而定，還可以通過不同的尺寸和布置調(diào)整剛度及剛度中心的位置。 </p><p>　　二、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的布置原則 </p><p>　　1、短肢剪力墻一般可根據(jù)建筑物的使用功能要求合理布置。 </p><p>　　2、短肢剪力墻的總體數(shù)量應(yīng)適中，不能使結(jié)構(gòu)太柔或太剛，滿足水平和豎直承載力

7、即可。 </p><p>　　3、短肢剪力墻應(yīng)均勻布置，盡量使建筑物質(zhì)心與剛度中心保持一致，軸向應(yīng)力突變較小且便于支撐水平結(jié)構(gòu)。 </p><p>　　4、當(dāng)水平荷載比較大，或建筑平面布置不規(guī)則時(shí)，應(yīng)在平面外邊緣及角點(diǎn)處布置短肢剪力墻以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性和滿足平面剛度的要求。 </p><p>　　5、如果水平荷載較大或者建筑物造型不規(guī)則，應(yīng)該在平面外各角點(diǎn)及邊緣處布置

8、短肢剪力墻來滿足結(jié)構(gòu)平面剛度的要求和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性。 </p><p>　　三、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 </p><p>　　1、建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢，底部外圍的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢會首先開裂。在地震作用下，高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢截面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，

9、尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴(yán)重；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對減小，使連梁受剪破壞的可能性增加，連梁的剪切破壞會使結(jié)構(gòu)的延性降低，對抗震不利，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，對連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞，短肢剪力墻宜在兩個(gè)方向均有梁與之拉結(jié)，連梁宜布置在各肢的平面內(nèi)，避免用“一”字形小墻肢。 </p><p>　　2、主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體(或長墻)一般利用樓電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中

10、在一處布置而使建筑產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時(shí)簡體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過小，要使簡體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的5震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板適當(dāng)加厚，與核心筒相連的連梁按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，短肢墻之間的連梁凈跨不宜過小(一般取4～6m)使其具有一定的耗能作用。 </p><p>　　3、據(jù)研究表明，框支剪力墻結(jié)構(gòu)當(dāng)轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，轉(zhuǎn)換層附近層間位移角

11、及內(nèi)力分布積聚突變內(nèi)力的傳遞僅靠轉(zhuǎn)換層一層樓板的間接傳力途徑很難實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換層下部的框支結(jié)構(gòu)易于開裂和屈服，轉(zhuǎn)換層上部幾層墻體易于破壞，這種結(jié)構(gòu)體系不利于抗震、高裂度區(qū)(9度及9度以上)不應(yīng)采用；8度區(qū)可以采用，但應(yīng)限制轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度，可考慮不易超過3層，7度區(qū)可適當(dāng)放寬限制，因此建議在6度抗震設(shè)防區(qū)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換層設(shè)置高度不宜超過5層，避免高位轉(zhuǎn)換。 </p><p><b>　　四、工程應(yīng)用

12、實(shí)例 </b></p><p>　　現(xiàn)以2006年上杭某小區(qū)一棟小高層住宅為例，介紹一下短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)情況。 </p><p>　　工程概況：某小區(qū)1棟樓，是1棟小高層帶電梯的住宅樓，總建筑面積約11000m2，房屋總高度31.8m。主樓共10層，平面尺寸為45.6m×22m，其中架空層一層，層高4.8m，作車庫使用；地上9層為住宅標(biāo)準(zhǔn)層，層高3m；局部突出屋面

13、部分為電梯機(jī)房。本工程建筑結(jié)構(gòu)的安全等級為二級，抗震設(shè)防類別為丙類，抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g,設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地面粗糙度為B類，基本風(fēng)壓值取0.35kN/m2，場地土類別為Ⅱ類,屬抗震有利地段。上部結(jié)構(gòu)體系：本工程的平面體型較為復(fù)雜，住宅層結(jié)構(gòu)平面Y向一側(cè)凹進(jìn)的尺寸為10.8m，為Y向總尺寸的49.1％，大于30％，按《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011-2001第342條，屬平面不規(guī)則類型。故本工程設(shè)置了

14、兩道防震縫，將上部結(jié)構(gòu)劃分為三個(gè)較規(guī)則的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)單元,即主樓為兩個(gè)結(jié)構(gòu)單元。由于業(yè)主要求承重構(gòu)件不能突出墻面，且架空層要盡量滿足停車位的需要，根據(jù)房屋高度，決定主樓采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。主樓10層，屬于高層建筑，剪力墻抗震等級按JGJ3-2002第4.8.2條應(yīng)定為四級，但由于是短肢剪力墻，根據(jù)JGJ3-2002第7.1.2條</p><p><b>　　總結(jié) </b></p>

15、<p>　　隨著新型墻體材料的不斷開發(fā)和應(yīng)用,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在多高層住宅中的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相比,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有它自身的一些優(yōu)點(diǎn)。除結(jié)構(gòu)核心區(qū)外的其余墻肢可以靈活布置,房間內(nèi)無露梁、柱,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體的數(shù)量相對較少,減輕了結(jié)構(gòu)自重,因而地震作用也相應(yīng)減少。在設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)其受力的特點(diǎn),充分了解和掌握其破壞的各種機(jī)理,選用合理和結(jié)構(gòu)布置形式。 </p><p><

16、;b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]董海棉，高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) [J]．甘肅科技，2009，（10）。 </p><p>　　[2]易在江，小高層住宅短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析與應(yīng)用探討[J]．四川建材，2009，（5）。 </p><p>　　[3]徐敏，談建筑工程中短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]．中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，