談高層建筑結(jié)構(gòu)短肢剪力墻設(shè)計要點

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摘要：短肢剪力墻是剪力墻結(jié)構(gòu)中一種比較特殊的結(jié)構(gòu)，其有著抗震性強(qiáng)、造價低和空間廣的特點。文章以小高層建筑結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻的設(shè)計要點進(jìn)行分析，提出了短肢剪力墻在設(shè)計過程中注意的事項和問題，希望可以提高短肢剪力墻的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：小高層；建筑結(jié)構(gòu)；短肢剪力墻；設(shè)計要點

引言

隨著人們生活水平的提高，人們對房屋建筑的要求越來越高，和傳統(tǒng)的普通框架結(jié)構(gòu)建筑物相比，現(xiàn)代建筑不僅可以滿足于人們對建筑物體美觀的要求，同時也可以滿足于人們對建筑物體的實用性要求。在傳統(tǒng)的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中受到分隔房屋空間的限制，很難滿足人們對房屋空間的需求，所以出現(xiàn)了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)型式。這種結(jié)構(gòu)型式解決了傳統(tǒng)的普通剪力結(jié)構(gòu)中的不足和問題，減少了施工的成本，所以，得到了很多建筑企業(yè)和用戶的喜愛和青睞，近年來在小高層建筑結(jié)構(gòu)中被廣泛的應(yīng)用。

1小高層建筑結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻介紹

1.1建筑結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻概念

《高層建筑混凝土架構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中提出了關(guān)于短肢剪力墻的相關(guān)要求。該規(guī)程中對短肢剪力墻的厚度、高度等其他方面的要求等進(jìn)行了明確。例如：該規(guī)程中其厚度應(yīng)該在30厘米左右，肢截面的高度在與墻面的厚度進(jìn)行對比時，其比值不會超過4-8。短肢剪力墻主要采用很多種模式對其進(jìn)行布局和設(shè)計，如L字型、T字型、Z字型以及十字型。短肢剪力墻的不同使用情況或者規(guī)范中對于短肢剪力墻設(shè)計的要求中可以看出，短肢剪力墻承受的力具有明確的標(biāo)準(zhǔn)，即第一振型底部地震傾覆力矩芨結(jié)構(gòu)總底部的地震傾覆力矩12。在實際應(yīng)用中進(jìn)行計算的時候，如果短肢剪力墻是以抗側(cè)立構(gòu)件承擔(dān)的傾覆力矩不低于結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的30%時，這種短肢剪力墻的抗震性能會比較差，這樣建筑的高度設(shè)計就需要降低，比較適用于小高層建筑中。

1.2短肢剪力墻設(shè)計原則

（1）短肢剪力墻設(shè)計要均勻，以此來保障建筑物體的剛度和強(qiáng)度一致性，減少建筑物體在發(fā)生地震時出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形；（2）在結(jié)構(gòu)布置上要重視其靈活性和可調(diào)整性，并保障樓蓋支撐的易處理性；（3）在空間間隔墻的交接位置設(shè)置豎向構(gòu)件和間隔墻，以此來減少建筑物體空間和功能的矛盾，此外墻肢的數(shù)量也應(yīng)該控制在合理的范圍內(nèi)；（4）墻肢的厚度要進(jìn)行控制，不能太厚，這樣才可以減少墻肢超過間隔墻表面的厚度問題，滿足建筑的剛度和強(qiáng)度；（5）如果小高層建筑物體的形狀是不規(guī)則或者是水平荷載力比較大的時候，需要對短肢剪力墻進(jìn)行布置時在平面各個邊緣位置和各個角點位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體性加強(qiáng)，以此來滿足于結(jié)構(gòu)平面剛度的要求。

2短肢剪力墻的設(shè)計要點

2.1剪力墻洞設(shè)計要點

在設(shè)計剪力墻洞的時候，需要注意以下幾點要求（見表1）。

2.2抗震設(shè)計要點

文章在對小高層建筑結(jié)構(gòu)短肢剪力墻的墻洞開展有效的設(shè)計后還需要對抗震性進(jìn)行設(shè)計，尤其是在抗震薄弱的位置要提高其抗震性。（1）為了能夠在不同的方向?qū)ι狭哼M(jìn)行連接，其需要對短肢剪力墻墻肢豎向平面等進(jìn)行有效的設(shè)計。這兩個方向上需要把短肢剪力墻聯(lián)系起來，以此來保障翼緣方向的一致性，短肢剪力墻也會減少出現(xiàn)一字排開的現(xiàn)象。（2）均勻布置短肢剪力墻，使各個墻軸能夠逐步縮小與應(yīng)力之間的差距。而在設(shè)計豎向短肢剪力墻時應(yīng)該對上下建筑墻肢提出更高的需求，特別是要保障上下的一致性。這種一致性能夠防止出現(xiàn)孔口發(fā)生錯位的現(xiàn)象，以此能夠形成抗側(cè)力，從而使得短肢剪力墻能夠發(fā)揮出自身的抗震性能。（3）對短肢剪力墻進(jìn)行設(shè)計的時候，因其自身的抗側(cè)力剛度并不大，所以需要借助于核心筒來把其自身的長度進(jìn)行提升，以此能夠保障墻體具有較強(qiáng)的抗震性、保障結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的剛度，使得建筑結(jié)構(gòu)不在受到地震的影響，變形情況也不會再出現(xiàn)。（4）軸壓比出現(xiàn)不斷降低的趨勢，能夠保障墻肢的厚度或者配筋厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，抗震性能也不斷提升。

2.3加強(qiáng)設(shè)計要點

小高層建筑結(jié)構(gòu)短肢剪力墻設(shè)計作為小高層建筑施工設(shè)計的重點，在加強(qiáng)設(shè)計的過程中應(yīng)該注意以下幾點內(nèi)容：（1）地震傾覆力矩>50%。（2）調(diào)整和完善底部加強(qiáng)部位，對短肢剪力墻的剪力設(shè)計值予以重視，保障截面厚度能夠控制在2厘米。這樣就可以提高短肢剪力墻的穩(wěn)定性和堅固性。（3）為了能夠保障短肢剪力墻的延性，需要對一級抗震等級等進(jìn)行延續(xù)，其短肢剪力墻的重力荷載為0.5左右；對于二級抗震等級，其短肢剪力墻的重力荷載為0.6左右；對于二級抗震等級，其短肢剪力墻的重力荷載為0.7左右。其重力荷載隨著抗震等級的級別增加而增加。但是針對于不同形狀的短肢剪力墻，其設(shè)計值具有不同的標(biāo)準(zhǔn)。即一字型的短肢剪力墻，其設(shè)計值都會控制在0.1左右。（4）加強(qiáng)對建筑抗震結(jié)構(gòu)塑性鉸位置的剪力墻，其應(yīng)該避開剪力墻和樓梯間的墻壁位置。此外，如果需要，還應(yīng)該把需要加強(qiáng)剪力墻的范圍進(jìn)行擴(kuò)大，加強(qiáng)部位的高度要控制在整體墻高的10%以內(nèi)。

3短肢剪力墻布置中需要注意的問題

首先，合理的設(shè)計短肢剪力墻可以滿足建筑功能和空間布局的各種需求，可以和建筑平面進(jìn)行有效的結(jié)合，從而實現(xiàn)建筑的目的，并在其應(yīng)用的過程中根據(jù)小高層建筑不同剪力墻的布置來進(jìn)行豎向構(gòu)件的設(shè)計，保障建筑功能可以得到很好發(fā)揮，避免結(jié)構(gòu)方式選擇和建筑功能布局之間的矛盾，對建筑結(jié)構(gòu)起到了重要作用，保障建筑結(jié)構(gòu)能夠具有較大的經(jīng)濟(jì)價值。其次，短肢剪力墻很容易出現(xiàn)反彎點，在對其結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行有效的布置或者對結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行計算時應(yīng)該予以重視，特別是在墻體的偏心受壓或者偏心受拉的過程中對其進(jìn)行有效的計算。還需要對局部位置的受壓力情況進(jìn)行驗算，為短肢剪力墻設(shè)計暗柱和端柱，這樣才可以滿足于其抗震承載能力的要求。另外，在對小高層建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計的時候，需要對短肢剪力墻的特點進(jìn)行充分的考慮，并在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員還要根據(jù)不同方案的情況來進(jìn)行墻體的布置和調(diào)整，這樣才可以滿足于對空間的不同需求，這樣更好的實現(xiàn)支撐樓蓋。此外，和普通的剪力墻相比，在小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中短肢剪力墻的設(shè)置可以減少剪力墻的數(shù)量，并保障所有剪力墻的布置可以滿足小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計對于抗側(cè)力或者豎向構(gòu)件所提出的各項需求，當(dāng)短肢剪力墻的數(shù)量不斷減少時建筑結(jié)構(gòu)的抗震性就會產(chǎn)生較大的影響，短肢剪力墻盡量不設(shè)置在建筑平面兩端和外邊緣的位置上，這樣才可以在抗震驗算的過程中，地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)減少對剪力墻翹曲變形的影響。所以在設(shè)計時應(yīng)該對短肢剪力墻的墻體抗震構(gòu)造引起重視，在對局部的結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行不斷的強(qiáng)化后，能夠使縱筋的配筋或者箍筋配筋的強(qiáng)度等不斷提升。然后通過調(diào)節(jié)建筑使用功能，以此來減少荷載。通過這些措施使得建筑結(jié)構(gòu)的承載力不斷提升。

4結(jié)束語

小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計需要重視短肢剪力墻的有效設(shè)計，其作為建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，結(jié)構(gòu)工程師一直在對短肢剪力墻進(jìn)行分析和研究。為了滿足小高層建筑空間和使用功能的需求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中應(yīng)用了短肢剪力墻，但是因為短肢剪力墻對建筑結(jié)構(gòu)抗震性的不利影響，所以要對短肢剪力墻的設(shè)計要點進(jìn)行重點分析?；诖?，文章在對小高層建筑結(jié)構(gòu)短肢剪力墻設(shè)計相關(guān)的問題進(jìn)行剖析后，對此進(jìn)行了重點的討論和分析，通過對短肢剪力墻的特點介紹來了解短肢剪力墻的性能，并以此為基礎(chǔ)對提高其抗震性能的措施進(jìn)行了介紹，以此來彌補(bǔ)短肢剪力墻在抗震性能方面的不足，從而提高小高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的意圖。

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作者：馮寅和 單位：南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司