高層住宅建筑中的短肢剪力墻體結(jié)構(gòu)體系

林嘉達(dá)

摘要：短肢剪力墻是指墻肢的截面厚度不大于300、長(zhǎng)度與厚度之比大于4但不大于8的剪力墻。近年興起的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，有利于住宅建筑布置，又可進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)自重，應(yīng)用逐漸廣泛本文主要探討了短肢剪力墻體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和在高層住宅建筑的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高層住宅建筑；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)體系；應(yīng)用

引言：隨著住宅產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展，小高層住宅大量涌現(xiàn)，人們對(duì)于小高層以及多層住宅平面與空間的要求越來(lái)越高。原普通框架結(jié)構(gòu)的露柱露梁、普通剪力墻的結(jié)構(gòu)對(duì)建筑空間的嚴(yán)格限定與分隔已不能滿足人們對(duì)住宅空間的要求。而經(jīng)過(guò)改良后的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)已得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用結(jié)構(gòu)可以在一定程度上解決一般框架所存在的缺點(diǎn)，因此，也受到了廣大建筑師的充分肯定，也滿足了住戶對(duì)空間的結(jié)構(gòu)要求，同時(shí)，這種設(shè)計(jì)應(yīng)用在高層住宅的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，也達(dá)到了其使用功能以及受力等方面的主要特點(diǎn)、構(gòu)造要求。

一、短肢剪力墻概述

短肢剪力墻的定義，現(xiàn)行規(guī)范《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定短肢剪力墻是指墻肢的截面厚度不大于300、長(zhǎng)度與厚度之比大于4但不大于8的剪力墻，但也限制了當(dāng)構(gòu)件截面的長(zhǎng)邊（長(zhǎng)度）小于其短邊（厚度）的4 倍時(shí)，宜按柱的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，即高厚比為4～5 時(shí)，也按短肢剪力墻設(shè)計(jì)。高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體，形成短肢剪力墻與筒體共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。

二、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)

1、結(jié)合建筑平面面利用間隔墻位置來(lái)布置豎向構(gòu)件，基本上不與建筑使用功能產(chǎn)生沖突，底部能與商場(chǎng)等服務(wù)用房相結(jié)合。

2、剪力墻的間距大，構(gòu)件受力明確，傳遞路線簡(jiǎn)捷。

3、短肢墻的數(shù)量、位置和墻肢長(zhǎng)度，可以依據(jù)結(jié)構(gòu)抗側(cè)力的大小而定。

4、由于減少剪力墻的數(shù)量且局部以輕質(zhì)墻體替代，建筑物的自重減輕，這樣可以減小地震反應(yīng)和降低工程造價(jià)

5、短肢高寬比增大，延性較好，其破壞以彎曲破壞類型為主。

三、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

以廣東地區(qū)高層住宅建筑為例，采用長(zhǎng)度較短的普通剪力墻（短肢剪力墻的截面面積占總剪力墻少于50%）和核心筒，結(jié)構(gòu)計(jì)算控制指標(biāo)：軸壓比、周期、位移、剪重比、應(yīng)控制在既符合規(guī)范要求，又不要有太多的富余量。剪力墻、板 、梁、柱的截面及配筋除計(jì)算需要外，構(gòu)造配筋采用規(guī)范允許的最小值。

短肢剪力墻指指墻肢的截面厚度不大于300、長(zhǎng)度與厚度之比大于4但不大于8的剪力墻，當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比雖為4～8，但墻肢二側(cè)均與較強(qiáng)的連梁（連梁跨高比不大于2.5）相連時(shí)或有翼墻相連的短肢墻（翼墻長(zhǎng)度不小于翼墻厚度的3倍），可不作為短肢剪力墻。（設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意對(duì)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)，避免采用“一”字形墻肢；短肢剪力墻底部加強(qiáng)部位的配筋應(yīng)符合規(guī)范要求。）對(duì)于L形、T形、十字形等形狀的剪力墻截面，只有當(dāng)每個(gè)方向的墻肢截面高度與厚度之比均為4～8時(shí)，才能視為短肢剪力墻。如果結(jié)構(gòu)中僅有少量的短肢剪力墻，不應(yīng)判別為短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)，但此部分短肢剪力墻構(gòu)件應(yīng)滿足規(guī)范關(guān)于短肢剪力墻構(gòu)件設(shè)計(jì)的有關(guān)要求。當(dāng)墻肢底截面在重力荷載代表值作用下的軸壓比較小時(shí)，約束邊緣構(gòu)件的配箍特征值可適當(dāng)降低。對(duì)于十字形剪力墻，可按兩片墻分別在端部設(shè)置約束邊緣構(gòu)件；對(duì)折線形布置的抗震墻節(jié)點(diǎn)，其約束邊緣構(gòu)件宜采用Z字形截面，不宜再二端露頭；當(dāng)二暗柱之間的距離≤200時(shí)，宜合二為一。當(dāng)連梁跨高比大于5時(shí)，應(yīng)慎重考慮連梁剛度的折減問(wèn)題，以保證連梁在正常使用階段的裂縫及撓度滿足使用要求。連梁跨高比大于5時(shí)，宜按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。剪力墻砼強(qiáng)度等級(jí)隨樓層升高的遞減變化宜結(jié)合梁板砼強(qiáng)度等級(jí)共同考慮，盡量使兩者的強(qiáng)度等級(jí)相差≤5Mpa，方便施工。剪力墻的分布筋建議按下列原則配置：

高層剪力墻結(jié)構(gòu)，首層剪力墻豎向、水平分布筋除滿足上表要求外，適當(dāng)加強(qiáng)配筋對(duì)整體結(jié)構(gòu)的受力有利。高層建筑計(jì)算地震作用時(shí)，應(yīng)考慮偶然偏心的影響，在位移比小于1.2時(shí)，考慮偶然偏心。平面布置基本對(duì)稱、均勻的結(jié)構(gòu)，不考慮雙向地震的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。層間最大與平均位移比>1.2及質(zhì)量和剛度分布明顯不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計(jì)入雙向地震作用下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，考慮雙向地震作用而不用考慮偶然偏心。此外，在考慮偶然偏心或雙向地震作用時(shí)，配筋相應(yīng)增加3%左右。振型個(gè)數(shù)的確定，宜以有效質(zhì)量系數(shù)大于90%為準(zhǔn)且宜≥9 。

四、短肢剪力墻體結(jié)構(gòu)體系在高層住宅建筑的應(yīng)用

對(duì)18層左右的高層住宅，國(guó)內(nèi)采用比較多的是框架一剪力墻體系或全剪力墻體系。根據(jù)平面布置的特點(diǎn)，通常利用中部的豎向交通區(qū)設(shè)置較多的剪力墻，組成一個(gè)較完整或基本完整的筒體，而外圍部分則要視建筑的平面布局而定，可以布置為框架或剪力墻，形成框架-剪力墻體系或全剪力墻體系。

框架-剪力墻體系雖有可使建筑布置靈活、受力明確、計(jì)算簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。但由于房間布置一般都不規(guī)整，柱網(wǎng)難以布置，而且因框架柱子斷面較大，不論如何布置柱網(wǎng)，都會(huì)存在柱截面大于隔墻厚度而造成房間內(nèi)柱子外露，影響美觀和家具布置，在平面復(fù)雜多變的情況下，結(jié)構(gòu)布置難趨合理，結(jié)構(gòu)計(jì)算分析困難。全剪力墻體系抗震潛力大，結(jié)構(gòu)延性好，作為分隔墻能與建筑平面較好地配合，而且房間內(nèi)沒(méi)有梁柱外露，能滿足住宅的使用要求，可以避免上述框架-剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。但從另外的角度看，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，按傳統(tǒng)的剪力墻布置方法用于高層住宅，即使是25層左右的建筑，剪力墻的配筋仍然是構(gòu)造配筋，即全剪力墻結(jié)構(gòu)體系的功能水平很高，用在此類建筑中存在一定程度的浪費(fèi)。

為了發(fā)揮各種結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)，使結(jié)構(gòu)既有足夠的抗側(cè)能力，又能減輕結(jié)構(gòu)自重，減少結(jié)構(gòu)費(fèi)用，可以采用一種新的結(jié)構(gòu)形式――短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱短肢墻。

短肢剪力墻屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系，只不過(guò)采用的墻肢較短（通常認(rèn)為肢長(zhǎng)為2m左右或以下），而且通常采用T形、L形、[形甚至是十字形，當(dāng)然也可以采用部分“一”形。由于排列不夠整齊、規(guī)律，肢長(zhǎng)又比較短，所以與普通剪力墻結(jié)構(gòu)體系不同。當(dāng)肢長(zhǎng)相當(dāng)短（肢長(zhǎng)小于4倍墻厚）時(shí)，它已接近于柱的形式，但并非方形或矩形，因此也稱之為異型柱，即按柱截面來(lái)設(shè)計(jì)。目前短肢墻和異型柱之間沒(méi)有統(tǒng)一明確的界限和定義，但是無(wú)論名稱如何，它是由框架柱和剪力墻演變而來(lái)，并兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)是肯定的。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著高層建筑進(jìn)一步的發(fā)展，滿足高層建筑的結(jié)構(gòu)形式將日趨復(fù)雜多元化，在對(duì)其設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中必須要根據(jù)它的受力特點(diǎn)，全面充分的了解對(duì)其損害的不同機(jī)理，從而選擇合理的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系由于自身的優(yōu)點(diǎn)，它可以靈活布置，墻肢可長(zhǎng)可短，房間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)露梁露柱的現(xiàn)象，且短肢剪力墻的抗震性能也優(yōu)于異形柱結(jié)構(gòu)，因此充分掌握和了解其受力特點(diǎn)和破壞機(jī)理后，并選擇合理的布置形式，它將在多、高層的住宅中有著廣闊的發(fā)展前景。

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