摘要：現(xiàn)在設(shè)計(jì)住宅要求開(kāi)間越來(lái)越大，多變、便潔在平面上有了很大的體現(xiàn)，在設(shè)計(jì)的室內(nèi)不見(jiàn)屋柱棱，不見(jiàn)屋梁已經(jīng)逐漸默認(rèn)成為一種方向，因此，剪力墻結(jié)構(gòu)的住宅應(yīng)時(shí)而生，由于時(shí)間的原因，剪力墻結(jié)構(gòu)住宅中還存在很多缺點(diǎn)等待完善。本文將要從它相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)住宅的優(yōu)勢(shì)和在設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題及其解決辦法等等進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：;短肢剪力墻 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 異形柱

近幾年人們對(duì)高層住宅平面與空間的要求越來(lái)越高，于是逐步發(fā)展形成了能適應(yīng)人們新的住宅觀念的高層住宅結(jié)構(gòu)型式——短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成，在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，受到了建筑師的肯定。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)之所以得以普遍應(yīng)用，是由于其對(duì)類似12～16層的小高層建筑結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)，既可以保證結(jié)構(gòu)的剛度、位移，又可以使室內(nèi)空間方正合理。短肢剪力墻的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也相對(duì)較小，則傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。

1，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是通常指墻肢的長(zhǎng)度為厚度的5～8倍剪力墻結(jié)構(gòu)，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型等。在《高規(guī)》規(guī)定短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。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(或一般剪力墻)，形成短肢剪力墻與筒體(或一般剪力墻)共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。

2，短肢剪力墻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)及其計(jì)算

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計(jì)算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來(lái)計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計(jì)算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個(gè)自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度(多一個(gè)截面翹曲角，即扭轉(zhuǎn)角沿縱軸的導(dǎo)數(shù))，考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃�，引入樓板平面�?nèi)剛度無(wú)限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜(如有轉(zhuǎn)換層)時(shí)，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒(méi)有考慮剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時(shí)變形不協(xié)調(diào)。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于肢長(zhǎng)較短(一般為墻厚的5-8倍)，本身較高細(xì)，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地反映結(jié)構(gòu)的受力，精度較高。

對(duì)設(shè)有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。框支剪力墻是受力面向受力點(diǎn)過(guò)渡，由于薄壁桿件的連接處是點(diǎn)連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。因此，帶有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用墻元模型軟件進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，從整體上的內(nèi)力(特別是下部支承柱的內(nèi)力)分布情況來(lái)看，如果將剪力墻加以適當(dāng)?shù)奶幚�，還是可以用TAT

2.2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置高度及框支柱

在現(xiàn)代高層住宅的地下室和下部幾層，由于停車和商業(yè)用房需較大空間，就得通過(guò)轉(zhuǎn)換層來(lái)實(shí)現(xiàn)。在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，一般都只將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。

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及內(nèi)力分布急劇突變，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(kāi)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。高烈度區(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，可考慮不宜超過(guò)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(guò)5層，避免高位轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換層上下的層剛度比γ宜接近1，不宜超過(guò)2。轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，宜同時(shí)控制轉(zhuǎn)換層下部“框支”結(jié)構(gòu)的等效剛度(即考慮彎曲剪切和軸向變形的綜合剛度)，使EgJg與EcJc接近。EgJg為剪力墻結(jié)構(gòu)的等效剛度，剪力墻結(jié)構(gòu)高度取框支層的總高度，其平面和層高與轉(zhuǎn)換層上部的剪力墻結(jié)構(gòu)相同;EcJc為轉(zhuǎn)換層下部“框支”結(jié)構(gòu)的等效剛度。研究表明，“控制轉(zhuǎn)換層下部‘框支’結(jié)構(gòu)的等效剛度對(duì)于減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角和內(nèi)力突變是十分必要的，效果也很顯著。”

2.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設(shè)計(jì)

振動(dòng)臺(tái)模擬地震試驗(yàn)結(jié)果表明，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(huì)首先開(kāi)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，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，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(duì)減小，使連梁受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，對(duì)這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施。例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建筑物質(zhì)心盡量接近，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng);適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢厚度(宜取250mm，對(duì)底部外圍的小墻肢根據(jù)需要可取用300mm)，加強(qiáng)墻肢端部的暗柱配筋，嚴(yán)格控制墻肢截面的軸壓比不超過(guò)0.6，以提高墻肢的承載力和延性;高層結(jié)構(gòu)中連梁是一個(gè)耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會(huì)使結(jié)構(gòu)的延性降低，對(duì)抗震不利，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)范要求等。

3 ，小高層住宅中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在小高層住宅中，與常用的框架——抗震墻體系相比，框架——抗震墻體系具有受力明確，計(jì)算簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但其柱子截面大，梁柱外露，影響美觀和使用，在平面復(fù)雜多變的情況下結(jié)構(gòu)布置體系難趨合理，結(jié)構(gòu)分析計(jì)算困難。而短肢剪力墻體系，墻肢和梁可隱蔽，結(jié)構(gòu)布置靈活。墻的數(shù)量和肢長(zhǎng)根據(jù)抗側(cè)力的需要而定，數(shù)量可多可少，肢長(zhǎng)可長(zhǎng)可短，還可通過(guò)不同的尺寸和布置以調(diào)整剛度和剛度中心的位置。

同時(shí)在小高層住宅中，與常用的剪力墻體系相比，短肢剪力墻體系具有如下優(yōu)點(diǎn)：充分利用墻肢的承載能力，避免傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體過(guò)長(zhǎng)而通常為構(gòu)造配筋的浪費(fèi);減輕結(jié)構(gòu)自重，降低主體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)造價(jià)，尤其對(duì)于地基承載力較低的地區(qū)經(jīng)濟(jì)效益顯著;結(jié)構(gòu)自振周期相對(duì)加大，彌補(bǔ)剪力墻體系抗側(cè)剛度大，從而地震反應(yīng)加大的缺點(diǎn);主體結(jié)構(gòu)中大多數(shù)墻肢呈受彎工作狀態(tài)，從而保證墻體具有足夠的延性：同時(shí)大多數(shù)連梁的跨高比大于2 5，保證整體剛度的同時(shí)降低連梁的自身剛度，避免連梁的剪切破壞，使連梁也具有足夠的延性，以此來(lái)彌補(bǔ)剪力墻體系延性的不足。

4， 結(jié)語(yǔ)：

關(guān)于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),文章主要從短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的布置、構(gòu)造要求及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題這幾個(gè)方面進(jìn)行論述。目前, 由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)具有可以靈活布置,墻肢可長(zhǎng)可短,可落地也可帶轉(zhuǎn)換層,房間內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)露梁露柱的現(xiàn)象等優(yōu)勢(shì),且短肢剪力墻的抗震性能也優(yōu)于異形柱剪力墻結(jié)構(gòu),因此它將在多、高層的住宅中有著廣闊的發(fā)展前景�？傊�，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)有著較大的市場(chǎng)需求，在設(shè)計(jì)中根據(jù)其受力的特點(diǎn)，充分了解其破壞的各種機(jī)理，選用合理的結(jié)構(gòu)形式，其結(jié)構(gòu)才能有可靠的安全保證。

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