建筑結(jié)構(gòu)中的短肢剪力墻設(shè)計(jì)分析

蘇小陸

【摘 要】隨著時(shí)代的進(jìn)步人們的思想意識(shí)越來越高，對(duì)建筑物的要求也越來越高。短肢剪力墻是高層建筑工程中的常用結(jié)構(gòu)，主要用于跨度較大的高層工程項(xiàng)目中。保證高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量是整個(gè)高層建設(shè)工程項(xiàng)目的重要環(huán)節(jié)之一。

【關(guān)鍵詞】建筑結(jié)構(gòu)；短肢剪力墻；設(shè)計(jì)分析

隨著人口的不斷增多，高層建筑越來越受到人們的歡迎，人們對(duì)建筑空間的要求越來越高，這也促使了短肢剪力墻的誕生，因?yàn)檫@一設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說，其安全性能更高使得整體的建筑空間變得更加立體，在確保人們居住安全的同時(shí)，更拓展了使用空間的面積，因此，這一設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)很受人們的歡迎，為了更好地使這一結(jié)構(gòu)得到發(fā)展，需要在實(shí)踐的過程中不斷對(duì)其弊端進(jìn)行改進(jìn)。

一、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)概述

（一）短肢剪力墻高厚比的標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)短肢剪力墻的時(shí)候，需要嚴(yán)控剪力墻的高度與厚度，具體的控制方法應(yīng)包括如下兩點(diǎn)：第一，區(qū)分短肢剪力墻和常規(guī)剪力墻。短肢剪力墻和常規(guī)剪力墻的區(qū)別點(diǎn)在于高厚比，常規(guī)剪力墻的高厚比區(qū)間應(yīng)為 [8，∞ ]，而短肢剪力的高厚比應(yīng)該在 [5，8] 區(qū)間之間。第二，區(qū)分短肢剪力墻和異型柱。短肢剪力墻和異型柱的區(qū)別主要在于截面幾何形狀以及高厚比，異型柱的截面形狀包括 L 形、T 形和十字形，為了滿足結(jié)構(gòu)銜接，截面各肢的高厚比應(yīng)小于4。而短肢剪力墻需要保證高厚比，在落實(shí)銜接的時(shí)候需要對(duì)具體的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行考慮。

（二）短肢剪力墻的判定

在進(jìn)行短肢剪力墻判定的時(shí)候，因?yàn)閺目拐鹦浴⒀有?、平面外穩(wěn)定性等角度分析，L 形、T 形、十字形、Z 形的短肢剪力墻都比一字形短肢剪力墻更具備優(yōu)勢(shì)，因此如果條件允許，應(yīng)該盡可能的設(shè)置翼緣。在進(jìn)行短肢剪力墻的判定時(shí)主要依據(jù)的是結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件（PKPM）規(guī)定，短肢剪力墻的墻肢不能超過2，墻肢的高厚比也都應(yīng)比高厚比為8的剪力墻小。

（三）短肢剪力墻的主要特點(diǎn)

短肢剪力墻的主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)：（1）該結(jié)構(gòu)的質(zhì)量較輕、抗側(cè)力的剛度較小、對(duì)地震的抗壓能力較強(qiáng)，因此，其在地震時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)力較小。（2）由于其體積較小，可在平面布置和開洞時(shí)自由把握尺寸，這提升了高層建筑施工的便利性。此外，使用短肢剪力墻可增強(qiáng)建筑的空間效果。（3）該結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件為高剪力墻，連梁的跨高和跨度相對(duì)較大，因此，連梁會(huì)呈現(xiàn)出彎曲型的破壞形式。由此可見，短肢剪力墻具有一定的延展性。隨著我國(guó)高層建筑的發(fā)展，短肢剪力墻的應(yīng)用越來越廣泛。

二、短肢剪力墻延性的相關(guān)設(shè)計(jì)

（一）短肢剪力墻、常規(guī)剪力墻的設(shè)計(jì)

科學(xué)、勻稱、質(zhì)量中心與剛度中心重相重合是短肢剪力墻設(shè)計(jì)必須遵循“根本”。在設(shè)計(jì)短肢剪力墻分布時(shí)可以從 T 形、L 形、Z 形、十字形等情況出發(fā)考慮，保證短肢剪力墻抗扭與平面之間的穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)的要求。在保證剛度的基礎(chǔ)上可以在那些重點(diǎn)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)體中加入樓梯，盡可能的分散短肢剪力墻避免出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。除此之外還需要對(duì)簡(jiǎn)體的剛度進(jìn)行重點(diǎn)的考慮，嚴(yán)控簡(jiǎn)體的平面尺寸，保證簡(jiǎn)體與常規(guī)剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩大于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的二分之一，在保證水平力可靠傳遞的基礎(chǔ)上對(duì)重要的區(qū)樓板進(jìn)行增厚處理，按照相關(guān)的強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì)與核心筒連接的梁，以保證建筑物的結(jié)構(gòu)與性能。

（二）短肢剪力墻的軸力設(shè)計(jì)值和剪力設(shè)計(jì)值

短肢剪力墻受力主要有兩個(gè)方向 ：水平荷載和豎向荷載，其中，豎向荷載是短肢剪力墻受力的最主要的來源。豎向荷載會(huì)對(duì)短肢剪力墻產(chǎn)生軸壓比，抗震的三個(gè)等級(jí)應(yīng)控制在0.5到0.7之間。對(duì)于那些沒有翼緣、端柱的短肢剪力墻（如一字形的短肢剪力墻），因?yàn)檠有圆荒苓_(dá)標(biāo)，故而需要對(duì)軸壓比限值進(jìn)行調(diào)整（減小0.1）。此外，盡可能的讓短肢剪力墻的抗震等級(jí)增加，從構(gòu)造角度出發(fā)調(diào)整短肢剪力墻的延性。值得一提的是，此過程中不僅需要調(diào)整短肢剪力墻的底部結(jié)構(gòu)，還要注意結(jié)構(gòu)層問題，對(duì)一、二級(jí)抗震等級(jí)軸壓比進(jìn)行系數(shù)擴(kuò)大，可以有效的避免短肢剪力墻受到過大的損壞。

（三）短肢剪力墻配筋

第一，按相同軸壓比的框架柱提高短肢剪力墻約束邊緣構(gòu)件配箍特征值，因?yàn)檩S壓比小于0.3的短肢剪力墻和非加強(qiáng)部位的短肢剪力墻邊緣構(gòu)件的構(gòu)造設(shè)置比一般的剪力墻高需，所以要特殊對(duì)待。第二，短肢剪力墻截面高度范圍控制在區(qū)間 [1200mm，2000mm] 以內(nèi)，約束邊緣構(gòu)件長(zhǎng)度統(tǒng)一450mm。保證短肢剪力墻邊緣構(gòu)件的縱向配筋以及縱向鋼筋最小配筋率符合要求。在設(shè)計(jì)抗震結(jié)構(gòu)的時(shí)候，三，按照計(jì)算確定短肢剪力墻的水平及豎向分布筋，保證構(gòu)造最小配筋符合設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。

（四）提高抗震性能

高層建筑角點(diǎn)的墻肢結(jié)構(gòu)、高層建筑底部的外圍小墻肢及連梁構(gòu)件等，均是高層建筑抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題。在高層建筑中，層數(shù)較高的短肢剪力墻的主要結(jié)構(gòu)會(huì)在地震發(fā)生時(shí)彎曲變形，導(dǎo)致其底部嚴(yán)重?fù)p壞，尤其是“一”字形小墻肢損壞最為嚴(yán)重。在施工中，短肢剪力墻的主要構(gòu)件的剛度較大，導(dǎo)致連梁受到的剪力過大。因此，在設(shè)計(jì)高層短肢剪力墻時(shí)，對(duì)于施工中的薄弱結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)注重設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)化和后期抗震能力的增強(qiáng)等問題，從而保證短肢剪力墻在平面上分布的力比較均勻，并使整體建筑的中心剛度與質(zhì)心是無限接近的，從而減小建筑受到的扭轉(zhuǎn)力。

總之，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代建筑行業(yè)中比較關(guān)鍵的一種形式，近些年來人們對(duì)建筑物要求越來越高，設(shè)計(jì)者為了匹配這種需求，應(yīng)采取有效的措施提高設(shè)計(jì)效果，重視短肢剪力墻設(shè)計(jì)，從概念出發(fā)，對(duì)短肢剪力墻的受力進(jìn)行分析，控制薄弱的環(huán)節(jié)，用科學(xué)的計(jì)算方法落實(shí)短肢剪力墻的科學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)劃。

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