官學良　紀德剛

摘 要：目前，越來越多的剪力墻結(jié)構(gòu)小高層住宅樓拔地而起，但是，隨之而來的是我們發(fā)現(xiàn)這些剪力墻結(jié)構(gòu)小高層在設(shè)計上還存在著一些質(zhì)量通病，主要表現(xiàn)為剪力墻連系梁的抗震性差，使得工程無法滿足“小震不壞、中震可修、大震不倒”的設(shè)防目標。本文主要通過對剪力墻連系梁的概念以及高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該注意的問題進行分析，研究高層建筑剪力墻連系梁抗震結(jié)構(gòu)的選型。

關(guān)鍵詞：高層建筑；剪力墻連系梁；抗震選型

中圖分類號：TU973.16 文獻標識碼：A 文章編號：1671-3362（2013）09-0095-01

1 剪力墻和連梁的概念

高層建筑剪力墻結(jié)構(gòu)，是指豎直方向是鋼筋混凝土墻板，在水平方向上，鋼筋混凝土的大樓板搭載到墻上，從而組成了剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻結(jié)構(gòu)常用于25～30層結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點是具有良好的整體性，側(cè)向剛度較大，能夠承受相當大的水平載荷。缺點是力墻位置約束了建筑的內(nèi)部空間的劃分，使得內(nèi)部空間狹小，因而剪力墻結(jié)構(gòu)多見于賓館類建筑.

在剪力墻結(jié)構(gòu)和框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中，連接墻肢與墻肢，墻肢與框架柱的梁稱為連梁。連梁的主要特點是具有跨度小、截面大，與連梁相連的墻體剛度又很大。在設(shè)計中，即使采取降低連梁內(nèi)力的各種措施，如：增大剪力墻的洞口寬度在連梁中部開水平縫在計算內(nèi)力和位移時對連梁剛度進行折減對局部內(nèi)力過大層的連梁進行調(diào)整等，仍然還是難以使連梁的設(shè)計符合要求。

2 高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中的主要問題

2.1 抗震與抗風

高層建筑的層數(shù)越多，建筑物的剛度則越差，因此，建筑物受到風力和地震的影響也越大。在風力和地震力的巨大影響之下，高層建筑發(fā)生了側(cè)位移，也就使得建筑物內(nèi)部的墻壁、設(shè)備、家具等遭到了破壞，嚴重的情況下，會導致建筑物結(jié)構(gòu)形式遭受破壞，更有甚者會導致建筑物發(fā)生坍塌。因此，抗風抗震設(shè)計在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計中具有十分重要的意義。

抗震與抗風主要注意的問題有如下：保證建筑物的強度，使得其能充分抵抗風荷載作用下的內(nèi)力；保證建筑物具有足夠的剛度，以控制在風荷載作用下允許的水平位移；采取措施保證建筑物地基的穩(wěn)定性，保證建筑物小震不壞，大震不倒；盡量避免建筑物豎向體型復(fù)雜，外挑內(nèi)收變化過多，剛度均勻；盡可能地減小建筑物的自身重量，降低基土的壓力，從而降低地震力的影響。

2.2 選擇合理的結(jié)構(gòu)方案

選擇適合的結(jié)構(gòu)、合理布置抗震部件，把握住關(guān)鍵部位和次要部位，并掌握構(gòu)造要求，對結(jié)構(gòu)的安全性、經(jīng)濟性、合理性有著十分重要的意義。同時，也會影響建筑時的經(jīng)濟性。

2.3 層間位移的控制

高層住宅建筑的都有相同的特點即其高寬比都相當大，并且在地震以及風力的作用下會發(fā)生非常大的層間位移的現(xiàn)象，十分嚴重的情況下，層間位移范圍會超出結(jié)構(gòu)位移的限制數(shù)值，建筑結(jié)構(gòu)形式和材料、裝修等多方面因素會約束位移的限制數(shù)值。因此，在高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)該依據(jù)實際情況以及住宅建筑物的地理位置進行設(shè)計，住宅建筑不僅應(yīng)該具有足夠的剛度，而且應(yīng)該避免在風力和地震力影響下的位移現(xiàn)象，從而保證住宅建筑的穩(wěn)定、舒適度。

3 剪力墻連系梁的抗震結(jié)構(gòu)選型

3.1 連系梁的作用

在風荷載和地震荷載作用下，墻肢產(chǎn)生彎曲變形，使連梁產(chǎn)生轉(zhuǎn)角，從而使連梁產(chǎn)生內(nèi)力。同時，連梁端部的彎矩、剪力和軸力又反過來減少了墻肢的內(nèi)力和變形，對墻肢起到了一定的約束作用，改善了墻肢的受力狀態(tài)。高層建筑剪力墻中的連梁在水平荷載作用下的破壞可分兩種，即脆性破壞（剪切破壞）和延性破壞（彎曲破壞）。連梁在發(fā)生脆性破壞時就喪失了承載力，在沿墻全高所有連梁均發(fā)生剪切破壞時，各墻肢喪失了連梁對它的約束作用，將成為單片的獨立梁。這會使結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大大降低，變形加大，墻肢彎矩加大，并最終可能導致結(jié)構(gòu)的倒塌。

3.2 連系梁的抗震結(jié)構(gòu)選型

在墻肢和連梁的協(xié)同工作中，剪力墻應(yīng)該具有足夠的剛度和強度。在正常的使用荷載和風荷載作用下，結(jié)構(gòu)應(yīng)該處于彈性工作狀態(tài)，連梁不應(yīng)該產(chǎn)生塑性鉸。在地震作用下，結(jié)構(gòu)允許進入彈塑性狀態(tài)，連梁可以產(chǎn)生塑性鉸。根據(jù)抗震設(shè)計規(guī)范總則的要求，建筑物在遭受低于本地區(qū)設(shè)防烈度的多遇地震影響時，一般不損壞或不需修復(fù)仍可使用，當遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的罕遇地震時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。

3.2.1 剪力墻開洞

在我國的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中明確提出了：“較長的剪力墻宜開設(shè)洞口，將其分成長度較為均勻的若干墻段，墻段之間宜采用弱連梁連接，每個獨立墻段的總高度與其截面高度之比不應(yīng)小于2，墻肢截面高度不宜大于8m”的要求。此規(guī)定針對剪力墻的破損問題。主要目的在于提高剪力墻的延性，避免脆性破壞。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中應(yīng)該盡可能的在剪力墻上開大洞，形成弱連梁，提高剪力墻的支持力度。另外，針對設(shè)計中出現(xiàn)的框架結(jié)構(gòu)梁柱偏心距較大的問題時，應(yīng)該將梁寬加大或設(shè)置梁水平腋、在梁柱接點處形成較強的剛玉，提高梁柱的支撐力度。

3.2.2 梁高度選用恰當

懸挑梁在高層建筑中發(fā)揮著重要的支撐作用，當前的結(jié)構(gòu)設(shè)計中設(shè)計師常選用比較小的梁高，造成梁截面受壓區(qū)的應(yīng)力過高。在梁高度的選擇上要充分考慮梁撓度的計算，在結(jié)構(gòu)計算中減少計算誤差，增加挑梁的支持力度。懸挑結(jié)構(gòu)對非水平地震作用非常敏感，因此，要增強挑梁的承載力，選擇恰當懸挑梁的高度，防止出現(xiàn)梁板裂縫，保證高層建筑的支撐力度，從而保持建筑物的安全。

3.3 地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁

在進行了相應(yīng)的調(diào)整之后，如果還有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應(yīng)的縱向鋼筋。此時，如果不能保證連梁在大震時的延性要求，應(yīng)重新計算整個結(jié)構(gòu)，必要時調(diào)整結(jié)構(gòu)布置，使連梁的承載力符合要求。

總之，高層建筑剪力墻連梁的選型會受很多因素的制約。連梁的內(nèi)力和剪力墻的多少、每片剪力墻的水平力大小、連梁的剛度、與之相連的墻肢剛度等都有關(guān)。因此設(shè)計時要把互相制約的因素統(tǒng)一協(xié)調(diào)，以取得比較理想的結(jié)果。

參考文獻

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