论短肢剪力墙在剪力墙结构设计中的应用

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摘要：作为剪力墙结构体系的分支,短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性,使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想,因而在高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。本文探讨了小高层住宅剪力墙结构设计中的短肢剪力墙结构设计。

关键词：小高层；住宅；短肢剪力墙；结构设计

Abstract: as the shear wall structure system branch, short shear wall structure because of the structure arrangement of flexibility and can adjust the sex, make its various technical and economic indexes is more general shear wall structure ideal, thus in the high-rise residential houses in the design of structure has been widely adopted. This paper discusses the residential building the shear wall structure design of short shear wall structure design.

Keywords: small high; Residential; Short-shear walls; Structure design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

近年来随着房地产业的发展，小、 中高层板式住宅越来越受到开发商和住户的青睐，在小高层住宅建筑中出现了一种叫短肢剪力墙结构的新的结构型式,它以其灵活的布置形式和良好的抗震性能越来越被建筑师所喜欢而流行。以异型柱和剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系 --短肢剪力墙结构体系 。短肢剪力墙结构既保留了异形柱不突出墙面的优点，又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点，因而逐渐得到了推广应用。

一、短肢剪力墙的布置原则

短肢剪力墙结构中的墙肢应按需布置，既满足抗震要求，又要使结构刚柔并济，其布置原则归纳如下：短肢墙的数量应当适中，满足竖向荷载和抗侧力需要即可；短肢墙应尽量均匀分布，其轴向应力不应相差悬殊；当有抗震要求或风力较大或平面凹凸较多时，在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分，布置必要的短肢墙以加强其整体性和满足平面刚性的要求；各短肢墙应尽量对齐 拉直，使之与连梁一起构成较规整且连续跨数较多的抗侧力片，当不能完全做到时允许局部互相错开；每道短肢墙宜与两个方向的梁连结；墙肢不宜过厚，尽量不凸出或少凸出间隔墙表面，但亦不应太薄以导致稳定性差和施工困难，局部可以混合布置部分较长的墙或矩形柱；在抗震设计中，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构底部地震倾覆力矩的50%。

二、 短肢剪力墙结构设计

1、短肢剪力墙的设计

短肢剪力墙结构的设计主要包括墙肢的设计和连梁的设计。墙肢的截面的设计,要进行受弯、受剪计算,还应通过正截面偏心受压、偏心受拉的计算,在集中荷载作用下还应进行局部受压承载力计算。在满足最小配筋率要求的前提下,确定墙肢端部的受力钢筋,即约束边缘构件或构造边缘构件的纵筋,由斜截面抗剪计算出墙肢腹板水平分布钢筋。

高层结构中的连梁是一个耗能构件,连梁的设计对于短肢剪力墙的力学性能有很大影响。因为各个墙肢是通过连梁连接从而形成联肢墙共同工作的,连梁对墙肢的约束对抗震性能有很大影响。当梁的跨高比小于5时,按连梁进行设计;跨高比大于5时,应按框架梁进行正截面受弯承载力计算,控制混凝土压区高度,连梁的正截面配筋,按矩形截面构件计算,取上、下配筋的较大值,按对称配筋置于梁截面上、下部位,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%～80%来解决。另外,由于短肢剪力墙的刚度相对较小,使连梁受剪破坏的可能性增大,因此,设计中应注意应避免连梁剪切破坏先于弯曲破坏,连梁应进行斜截面受剪承载力计算,满足强剪弱弯的要求。按斜截面抗剪计算所得的箍筋沿全跨加密设置。对于个别连梁,因其跨度小,刚度很大,地震作用下允许连梁局部开裂,可将连梁的刚度予以折减,但是折减系数不能小于0.55, 抗震设计的剪力墙的连梁弯矩及剪力也可进行塑性调幅,以降低其剪力设计值。若在内力计算时已经折减连梁的刚度,则调幅的范围应当受到限制或不再进行调幅,以避免在使用状况下连梁中裂缝开展过早、过大。当部分连梁降低弯矩设计值后,其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高。连梁还可以采用菱形配筋以及在连梁中设置斜向交叉暗柱或是斜向加设斜向型

钢的方法来提高连梁的延性。

2、短肢剪力墙的配筋构造

短肢剪力墙除了要按结构计算进行配筋外,还应设构造钢筋。短肢剪力墙的侧向刚度介于异形框架柱和普通剪力墙之间,以轴向力为主,弯矩为辅。跟异型框架柱和普通剪力墙结构一样,短肢剪力墙在设计时也要加强边缘构件的配筋。振动台模拟地震试验结果表明,建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。当有扭转效应,建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂;在地震作用下,高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主,底部的小墙肢,截面面积小且承受较大的竖向荷载,破坏严重,尤其“一” 字形小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减小,使连梁受剪破坏的可能性增加。因此,在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,更应加强概念设计和抗震构造措施。在短肢剪力墙结构设计中,对这些薄弱环节,更应加强概念设计和抗震构造措施。

抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%。但如按剪力墙的边缘构配筋方法,由于短肢剪力墙墙肢较短,可能会出现全截面均配钢筋,这对短肢剪力墙的受力并不是最佳,因此建议墙肢角部钢筋配在0.2L(L为墙肢长)墙肢范围内。

在抗震设计的双肢剪力墙中,墙肢不宜出现小偏心受拉,如果双肢剪力墙中一个墙肢出现小偏心受拉,该墙肢会出现水平通缝而失去抗剪能力,且由荷载产生的剪力将全部转移到另一个墙肢而导致其抗剪承载力不足,因此,应当避免墙肢出现小偏心受拉。

在一个墙肢出现大偏心受拉时,因水平裂缝较大,它承受的部分剪力也会向另一墙肢转移,这时可将另一墙肢的剪力及弯矩设计值乘以增大系数,以提高其抗剪承载力。

三、 短肢剪力墙结构设计应注意的问题

1、要严格控制短肢墙的轴压比, 尤其是无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙, 现行规范也强调了这一点。根据国内外研究结果, 在承受压弯作用的剪力墙中, 当处于小偏压状态时, 墙的廷性较差。不仅如此, 即使在大偏压状态下, 若轴压比较大, 混凝土受压区的边缘应力很高, 如果混凝土没有约束或约束不够, 可能混凝土先达到极限压应变, 出现竖向裂缝, 甚至压碎, 使构件丧失变形能力和承载能力。因此规范引入剪力墙的变形能力要求, 并从变形能力出发规定了轴压比限值, 同时提出了按混凝土压应变大小设置的约束边缘构件的设计方法, 这是十分必要的,只有这样才能保证短肢墙的延性。