摘要：短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式是近年來提出的一種新型的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)形式，在高層住宅結(jié)構(gòu)中已經(jīng)得到了日益廣泛的應(yīng)用，但是由于這種新的結(jié)構(gòu)抗震性能較差，地震區(qū)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)不多，為此最新的《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》在明確高層建筑采用短肢剪力墻的前提下，對短肢剪力墻的適用范圍作了限制，并提出了一系列加強(qiáng)措施。本文就對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式的概念、設(shè)計(jì)要求、在實(shí)際工程中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)及注意事項(xiàng)進(jìn)行探討，并提出了短肢剪力墻的抗震構(gòu)造措施。

　　關(guān)鍵詞：短肢剪力墻,高層建筑,抗震,墻肢,軸壓比

　　前言

　　對于住宅樓高層建筑，大多數(shù)都采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)體系也是多樣的。但一般特點(diǎn)是利用中部的豎向交通區(qū)設(shè)置較多的剪力墻，組成一個較完整或基本完整的筒體；對于外圍部分，即各戶的位置處則要視建筑的平面布局而定，可以布置成框架或剪力墻。但是外圍采用框架或剪力墻這兩種形式各有一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，兩者相比，剪力墻優(yōu)于框架。因此，經(jīng)過不斷的實(shí)踐及改進(jìn)，以剪力墻為基礎(chǔ)，并吸取框架的優(yōu)點(diǎn)，逐漸發(fā)展而成一種比較適應(yīng)這種高層住宅建筑的結(jié)構(gòu)體系，即“短肢剪力墻”結(jié)構(gòu)體系。

　　一、短肢剪力墻概述

　　短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為4-8的抗震墻，通常墻厚不小于200mm。對于25層以下的住宅結(jié)構(gòu)，若將傳統(tǒng)的剪力墻方案改為短肢墻結(jié)構(gòu)，可以合理地減少墻體用量；對于結(jié)構(gòu)需要的開洞剪力墻，可以增大開洞尺寸使之成為短肢墻，然后再用輕質(zhì)墻體材料作為填充，可以減輕結(jié)構(gòu)自重，地震作用也隨之減小。這樣的結(jié)構(gòu)形式能使建筑取得較好的經(jīng)濟(jì)效果和建筑功能效果，并且有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能指標(biāo)。

　　二、短肢剪力墻的特點(diǎn)及布置原則

　　（一）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　1、結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本不與建筑使用功能發(fā)生矛盾。

　　2、墻的數(shù)量可多可少，肢可長可短，主要視抗側(cè)力的需要而定．還可通過不同的尺寸和布置以調(diào)整剛度中心的位置。

　　3、能靈活布置，可選擇的方案較多，較易處理支承樓蓋的要求。

　　4、連接各墻的梁，亦隨墻肢位置而位于間隔墻的豎平面內(nèi)，基本屬于隱蔽型的。

　　5、視建筑平面及抗側(cè)力的需要，對中心豎向交通區(qū)可處理成筒體或同樣作成短肢剪力墻。

　　（二）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置的原則

　　1、短肢剪力墻的數(shù)量居中，滿足豎向荷載和抗側(cè)力需要即可。

　　2、短肢剪力墻應(yīng)盡量均勻布置，使其軸向應(yīng)力不會相差懸殊，而且這樣也便于支撐樓蓋。

　　3、當(dāng)有抗震要求或風(fēng)力較大時，平面外邊緣及角點(diǎn)處，特別是外凸部分應(yīng)布置必要的短肢墻。

　　4、各短肢墻應(yīng)盡量對齊、拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)整且連續(xù)跨數(shù)較多的抗側(cè)力片，當(dāng)然，不能完全做到時也容許局部互相錯開。

　　三、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)要求

　　（一）短肢剪力墻、常規(guī)剪力墻的設(shè)計(jì)

　　在短肢剪力墻的設(shè)計(jì)過程中,對其布置情況應(yīng)該做到科學(xué)、勻稱、質(zhì)量中心與剛度中心相重合,短肢剪力墻的分布情況應(yīng)該按照T形、L形、Z形、十字形等情況加以設(shè)計(jì),以保證短肢剪力墻抗扭與平面之間的穩(wěn)定性達(dá)到要求。對于一些重點(diǎn)的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體通常使用樓梯,但必須要確保剛度在一定的均衡性內(nèi),設(shè)置不宜太集中以避免建筑出現(xiàn)過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng),且筒體的剛度也要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)需要,對平面尺寸嚴(yán)格控制,確保筒體與常規(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50％,以建立起達(dá)到抗震要求,維持水平力的可靠傳遞,并對重要的區(qū)樓板增加厚度,對與核心筒連接的梁需參照強(qiáng)度指標(biāo)設(shè)計(jì),以維持建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性能。

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

　　短肢剪力墻的受力主要來源于豎向荷載,其次則是水平荷載,短肢剪力墻在重力荷載代表值影響下形成的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比,抗震等級達(dá)一、二、三級后通常要分別控制在0.45、0.5、0.55。有的短肢剪力墻沒有翼緣、端柱,如:一字形的短肢剪力墻,由于延性達(dá)不到要求,其軸壓比限值需做出降低調(diào)整,需減小0.1,短肢剪力墻的抗震等級需盡可能提高一點(diǎn),這樣做的主要作用是為了在構(gòu)造上對短肢剪力墻的延性加以調(diào)整。在設(shè)計(jì)短肢剪力墻的剪力過程中,除了要對底部結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整外,還要顧及到其它結(jié)構(gòu)層,一、二、三級抗震等級軸壓比需乘以增大系數(shù)1.4、1.2和1.1,這樣做的好處是為了防止短肢剪力墻受到太大的損壞。

　　四、短肢剪力墻抗震構(gòu)造措施

　　根據(jù)工程實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震的薄弱位置主要包括了:外邊緣、墻肢、小墻肢、連梁等方面。若出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)之后,建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢則會迅速斷裂;受到地震沖擊的影響,高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)較大的整體彎曲變形,底部周圍的小墻肢由于截面面積小常常承受了過多的豎向荷載,對剪力墻結(jié)構(gòu)的損壞較為嚴(yán)重。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)內(nèi),其墻肢剛度不斷減弱,導(dǎo)致連梁受剪破壞的增強(qiáng)。因而,設(shè)計(jì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時需要對結(jié)構(gòu)的薄弱部位加以控制。短肢剪力墻抗震構(gòu)造措施的主要目的，一是增加其自身延性；二是利用連接構(gòu)件有效控制其變形。具體做法如下：

　　第一，嚴(yán)格按規(guī)范規(guī)定設(shè)置約束邊緣構(gòu)件及構(gòu)造邊緣構(gòu)件并滿足其鋼筋的構(gòu)造要求。特別是箍筋的設(shè)置及體積配筋率的要求，至于規(guī)范規(guī)定的短肢剪力墻截面縱筋配筋率，約束邊緣構(gòu)件一、二、三級分別不應(yīng)小于1.2%、1.0%和1.0%。

　　第二、加強(qiáng)角部位置梁、板對墻肢變形的約束作用，板角面筋設(shè)置雙向鋼筋網(wǎng)且鋼筋間距≤100mm；梁縱筋錨入墻肢除滿足錨固長度外，面、底各兩根縱筋彎至墻肢翼緣段以在墻肢處形成暗圈梁。

　　第三、科學(xué)計(jì)算指標(biāo)。連梁在高層結(jié)構(gòu)中屬于耗能構(gòu)件,連梁的剪切作用會降低結(jié)構(gòu)的延性,給抗震作用造成不利影響。在設(shè)計(jì)過程中需要對連梁的“強(qiáng)剪弱彎”進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算,以維持連梁結(jié)構(gòu)的性能。而連梁最好分布于各肢的平面內(nèi),且防止運(yùn)用過多的一字形墻肢。

　　第四、要注意剛度的均衡性。主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體（或長墻）一般利用樓、電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中在一處布置使建筑產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，同時筒體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過小，要使筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，形成多道抗震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板適當(dāng)加厚，與核心筒相連的連梁按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，短肢墻之間的梁凈跨不宜過小（一般取4~6m），使其具有一定的耗能作用。

　　第五、處理好填充墻與鋼筋砼變形模量的問題。由于外墻面鋼筋混凝土短墻肢之間填充墻與鋼筋混凝土墻的變形模量不同，在二者交界處易產(chǎn)生裂縫，通常采取的措施是在做粉刷時，在二者交界面處附粘一層玻璃絲布，使應(yīng)力平緩過渡。

　　五、短肢剪力墻在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)

　　（一）滿足建筑功能的需要

　　墻肢與填充墻等厚，連接各墻的梁位于隔墻豎向平面內(nèi)，避免框架結(jié)構(gòu)中梁柱突出墻面的問題；墻體采用輕質(zhì)材料，符合墻體改革的方向；雖然短肢墻構(gòu)件增加了施工難度，但擴(kuò)大了使用面積。

　　（二）滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要

　　在小高層住宅中，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)量和肢長根據(jù)抗側(cè)力的需要而定，數(shù)量可多可少，肢長可長可短，還可通過不同的尺寸和布置以調(diào)整剛度和剛度中心的位置。

　　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)中墻體過長而通常為構(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；同時大多數(shù)連梁的跨高比大于2.5，保證整體剛度的同時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，以此來彌補(bǔ)剪力墻體系延性的不足。

　　六、采用短肢剪力墻應(yīng)注意的問題

　　第一，由于采用短肢墻，同樣高度的房屋墻體厚度就比一般剪力墻大，分隔墻采用輕質(zhì)砌體，其厚度比墻肢小，因此必須造成房間一側(cè)或兩側(cè)見梁，否則不簡潔。同時砌體隔墻需要抹灰有濕作業(yè)。

　　第二，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，除墻肢平面內(nèi)有梁外，常垂直墻肢方向也應(yīng)有梁。此類梁由于支座上鐵難以滿足錨固(0.4LaE)構(gòu)造要求，同時整體計(jì)算中不計(jì)算墻肢平面外作用，梁端只能按簡支考慮。

　　第三，墻與梁與輕質(zhì)砌體隔墻之間，由于不同材料易產(chǎn)生裂縫，采取措施只能減少裂縫增加造價(jià)，而一旦出現(xiàn)裂縫使用戶產(chǎn)生不安全感．費(fèi)腦筋解釋，住戶也會感到不理解，不放心。

　　第四，采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，房屋總重量會比一般剪力墻結(jié)構(gòu)減輕一些，混凝土用量會少一些。但數(shù)值相差有限，房屋剛度減少，地震效應(yīng)變小。但總用鋼量增大，分隔墻也需造價(jià)，并有抹灰濕作業(yè)。裝飾工程工期相應(yīng)增加．因此高層建筑短肢墻與一般剪力墻，綜合經(jīng)濟(jì)效益無明顯優(yōu)勢。

　　結(jié)語

　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑行業(yè)中已成為了很重要的一種形式，應(yīng)用日益廣泛。設(shè)計(jì)者應(yīng)提高設(shè)計(jì)水平，結(jié)合相應(yīng)的構(gòu)件受力情況，對短肢剪力墻的薄弱環(huán)節(jié)加以控制，提高其抗震性能，設(shè)計(jì)出更安全、更經(jīng)濟(jì)、更適用的建筑。

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