淺談高烈度區(qū)小墻肢剪力墻多層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

許修原

摘 要：隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也隨之高起來了。在住宅建筑中，越來越多地抗震設(shè)防烈度區(qū)都是通過鋼筋混凝土小墻肢剪力端來作為設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)。本文通過實(shí)例對小墻肢剪力墻多層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并對小墻肢和連粱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步地分析和探討。

關(guān)鍵詞：高烈度區(qū)；多層住宅；小墻肢

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，使人們對住宅的要求越來越高。人們對房屋的使用功能、房間組合、采光以及立面造型等提出了很高的要求，而一些傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)根本滿足不了人們對住宅的要求。目前，都是在高烈度區(qū)，進(jìn)行小墻肢剪力墻多層住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。以下對小墻肢和連粱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步地分析和探討。

一、小墻肢剪力墻住宅的發(fā)展

本文以大理市為例，對小墻肢剪力墻住宅的發(fā)展進(jìn)行分析?！督ㄖ拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定砌體結(jié)構(gòu)房屋總高度和層數(shù)。而對于9度區(qū)，總層數(shù)不能超過4層，多層粘土磚房總高度不超過12m。而大理市原來以9度來作為抗震設(shè)防烈度，現(xiàn)在根據(jù)新的抗震規(guī)范，以8度來作為抗震設(shè)防烈度，其設(shè)計(jì)地震分組為第一組。隨著20世紀(jì)90年代的進(jìn)入，大理市的人口以及規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，使住宅建設(shè)迅猛地發(fā)展起來了；這樣就導(dǎo)致城市住宅用地趨于緊張性，而傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)住宅根本無法適應(yīng)城市發(fā)展的需要。根據(jù)統(tǒng)計(jì)調(diào)查，磚混結(jié)構(gòu)住宅在大理市的住宅建筑中占據(jù)了一定的比例（這是按照面積計(jì)算的）。而超過抗震規(guī)范對磚混結(jié)構(gòu)房屋的相應(yīng)規(guī)定是小墻肢剪力墻多層住宅的層數(shù)與建筑高寬比。用部分墻段改為現(xiàn)澆鋼筋泥凝土承重墻來作為它的結(jié)構(gòu)形式，剩下的部分用磚改以及用其它的輕質(zhì)來填充墻。小墻肢剪力墻不會(huì)受多層磚房總層數(shù)以及高度的抗震規(guī)范的限制，從而使框架結(jié)構(gòu)住宅中方形框架柱突出墻面對室內(nèi)布置的影響得到了避免。因此，在大理市住宅建設(shè)中，小墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)受到了高度地重視，并能夠廣泛地應(yīng)用到住宅建設(shè)中。

二、小墻肢剪力墻用鋼筋混凝土對住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

一些平面小開、小進(jìn)深、層高較低等是小墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)多層住宅的最大特點(diǎn)，鋼筋混凝土小墻肢用窗間墻和部分縱橫墻進(jìn)行布置，并使樓屋面剛性板能夠相連，這是由連粱和現(xiàn)澆鋼筋混凝土來進(jìn)行的，使小墻肢梁承重體系得以形成。通過一些工程設(shè)計(jì)來說明，小墻肢和連粱的設(shè)計(jì)能夠合理地解決，并使建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求得以滿足。

1、對墻肢結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。布置小墻肢剪力墻，要根據(jù)抗震設(shè)計(jì)的要求，把窗間墻、樓梯間以及房間四角等布置成一字形以及十字形墻段，使各個(gè)結(jié)構(gòu)平面主軸方向均勻、對稱的布置好；這樣使各墻肢肢長不用相差太大，從而使結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)得以減少。要接近各墻肢剛度，必須在水平地震保證作用的情況下進(jìn)行，這樣使墻肢受力均勻，也使個(gè)別長墻肢由于內(nèi)力太大而導(dǎo)致設(shè)計(jì)超筋在豎向，從而使豎向剛度從下到上逐漸地減小，這都是由于混凝土強(qiáng)度以及墻厚的變化而造成的。因此，各墻肢之間的連系粱以及承擔(dān)填充墻與樓面板荷載的主次梁的跨度不要超過5m，這是墻肛布置所要做到的。如果對墻肢設(shè)置中間進(jìn)行調(diào)整要超過5m才可以這樣做。對于墻肢厚度來說，要與當(dāng)?shù)貧夂驐l件以及填充墻材料規(guī)格相結(jié)合。填充墻在連粱和主次梁上。而各墻肢剛度以及墻肢總量對小墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度起決定作用。造成結(jié)構(gòu)剛度小、位移偏大，這都是由于墻肢太短以及墻壁率太小而引起的，這就給承載力、穩(wěn)定性以及正常使用造成一定地影響。如果剛度偏大，地震反應(yīng)大，會(huì)造成浪費(fèi)。而對于9度區(qū)5到7層的住宅，要確定好墻肢長度并按以下原則進(jìn)行。第一，要有足夠的抗側(cè)力剛度井，使各個(gè)獨(dú)立墻肢得以保證，并與異形柱區(qū)別開來。第二，在水平地震作用的情況下，要讓墻肢得以保證，并使它具有足夠的延性，從而使墻肢高寬比得以避免。框剪結(jié)構(gòu)與小墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)水平位移特征相類似，雖然它底部最小，中間較大，但是其頂部次之。在一些實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，都與抗震規(guī)范的框架相符合。

2、對連梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。由連系梁連接在同一軸線上的各墻肢，使聯(lián)肢墻得以形成，并導(dǎo)致墻肢的約束條件得以增加，從而使墻肢和結(jié)構(gòu)的抗震性能以及連粱剛度的變化能夠進(jìn)一步地提高。這樣使結(jié)構(gòu)的總體抗側(cè)移剛度受到直接地影響。對連粱截面和配置鋼筋選擇要合理，使結(jié)構(gòu)的抗震能力能夠進(jìn)一步地提高。對于連粱設(shè)計(jì)來說，要遵循以下原則：（1）對連梁剪切破壞要避免，即使破壞也要從彎曲進(jìn)行破壞，使強(qiáng)剪弱彎要求的設(shè)計(jì)得以滿足。（2）根據(jù)“強(qiáng)柱弱粱”延性的設(shè)計(jì)原則，從而使小墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為“強(qiáng)墻肢弱連梁”的延性結(jié)構(gòu)。這樣能夠使連粱有較好的延性以及適宜的剛度得以保證。對小墻肢剪力墻進(jìn)行綜合的考慮，從墻肢布置原則以及連梁跨度角度出發(fā)，而連粱截面的高度為300～500，這是結(jié)合實(shí)際進(jìn)行取數(shù)的。按照住宅的工程為例，其底層層高3600，在這相同的條件下，使各墻肢間連粱截面高度得以改變。隨著連梁剛度的增大而增大，從而使連梁和墻肢內(nèi)力也隨之增大起來。如果構(gòu)件的配筋量增加了，會(huì)造成一定地浪費(fèi)。因此，窗下墻的連粱不適合在多層住宅中使用，這樣使剛度很大的剪切塊產(chǎn)生，就不利于抗震的設(shè)計(jì)。在工程實(shí)際設(shè)計(jì)中，住宅建筑在9度區(qū)5～7層中，要選擇即合理又經(jīng)濟(jì)的連梁截面的高度。如果剛度較小的連梁截面，就稱作為弱連粱。

3、對連梁在地震中設(shè)計(jì)的建議。一般來說，連梁在小震作用下，使結(jié)構(gòu)彈性強(qiáng)度和位移角能夠符合規(guī)范要求，并得以滿足。因此，在小震作用下，假如連梁的強(qiáng)度沒有得到更好地保證，那么，對于大震下的連梁來說，其性能能夠滿足它的目標(biāo)。目前，根據(jù)軟件的彈塑性變形驗(yàn)算方法來計(jì)算，只體現(xiàn)構(gòu)件抗彎的塑性鉸部分，并沒有使大震下構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度以及彈塑性工作要求得到反映，就單單地以大震下的層間位移角來滿足要求，并使大震下的工作性能誤認(rèn)為具有保證性。這樣通過截面驗(yàn)算的方法來使連梁在中震和大震下的抗剪工作性能得以保證。

4、墻肢與連梁截面設(shè)計(jì)以及構(gòu)造的建議。對于其建議從原則上來說，要遵循抗震規(guī)范的要求，要與墻肢短的特點(diǎn)相結(jié)合，并調(diào)整墻肢端暗柱配筋以及改進(jìn)水平抗剪配筋，從而使安全經(jīng)濟(jì)能夠達(dá)成又是施工的最終目的所在。經(jīng)過對結(jié)構(gòu)抗震等級的確定，使地震作用效廊得以調(diào)整，也使墻肢腹板水平分布鋼筋能夠計(jì)算出來。但在設(shè)計(jì)中，用設(shè)端暗柱，并根據(jù)設(shè)計(jì)配筋率使腹板豎向分布能夠均勻的設(shè)置好，并降低施工難度以及節(jié)約鋼筋；這樣使混凝土墻肢的延性能夠進(jìn)一步地提高。當(dāng)施工遇到困難時(shí)，就要調(diào)整交匯點(diǎn)的配筋。對交匯點(diǎn)的配筋調(diào)整后，要使墻肢1和墻肢2的受力鋼筋配置要求得以滿足。

三、結(jié)論

隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，住宅建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求也隨之高起來了。小墻肢剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)合墻肢短以及交匯點(diǎn)多等特點(diǎn)更適合建造多層住宅，并在高烈度區(qū)更值得應(yīng)用和推廣，也便于住宅結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及施工。

參考文獻(xiàn)

[1]趙建華.高烈度區(qū)小墻肢剪力墻多層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)，2002，04，（04）.

[2]吳忠良.付向紅.高烈度區(qū)多層住宅短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].安陽工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008（04）.

[3]黃銳.莫庸.剪力墻連梁在高烈度區(qū)抗震設(shè)計(jì)中若干問題的討論[J].建筑結(jié)構(gòu)，2009，04，（04）.