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        小議建筑短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

        2013-06-04 07:09:12吳秀英
        關(guān)鍵詞:框架結(jié)構(gòu)高層建筑

        吳秀英

        【摘 要】近年來,隨著社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高,各種住宅建筑結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)了出來。尤其是以小高層與多層建筑結(jié)構(gòu)為主的新型住宅體系,更是成為目前地產(chǎn)行業(yè)工作中追求的主要環(huán)節(jié)。在目前的建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中,短肢剪力墻與異形柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用極為廣泛,已成為整個(gè)施工領(lǐng)域中最為常見的一環(huán)。本文在諸多短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與異形柱框架結(jié)構(gòu)施工基礎(chǔ)上闡述了兩種結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn),并著重分析了其設(shè)計(jì)和構(gòu)造問題,以供業(yè)內(nèi)同行工作參考。

        【關(guān)鍵詞】高層建筑;框架結(jié)構(gòu);異形柱;短肢剪力墻

        隨著人們生活水平的提高,對于住宅也提出了新的要求,尤其是高層住宅建筑的空間和平面要求,更是成為現(xiàn)今社會(huì)發(fā)展中人們關(guān)注的熱點(diǎn)話題。由于傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)在施工中存在著眾多的露梁露柱、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對于室內(nèi)空間的嚴(yán)格限制而無法滿足目前人們對于室內(nèi)環(huán)境的要求。于是在原來的普通剪力墻框結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上不斷引進(jìn)框架結(jié)構(gòu)的施工優(yōu)點(diǎn),逐漸發(fā)展形成了一種能夠滿足目前居民需求且適應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流的一種新型住宅結(jié)構(gòu)體系,即目前我們常說的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和異形柱框架結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)體系在應(yīng)用中是傳統(tǒng)剪力墻和框架結(jié)構(gòu)缺陷互補(bǔ)、優(yōu)勢發(fā)揮的一種新型結(jié)構(gòu)體系,因而受到了建筑業(yè)界人認(rèn)可與肯定,成為當(dāng)前住戶和開發(fā)商普遍關(guān)注的一個(gè)話題。

        1.短肢剪力墻概述

        短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上,以框架結(jié)構(gòu)為原則發(fā)展形成的一種能夠適應(yīng)現(xiàn)代人生活的一種新型的住宅觀念和高層住宅住住宅施工方法。這種新的結(jié)構(gòu)體系在應(yīng)用的時(shí)候由于克服了傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)中存在的不足而受到了各界人士的認(rèn)可與青睞,尤其是對于建筑工作人員來說,其更是發(fā)揮出不可替代的作用與優(yōu)勢,成為現(xiàn)代工程該項(xiàng)目中最受人們關(guān)注和重視的一個(gè)環(huán)節(jié)。

        1.1剪力墻分析

        在住宅建筑工程項(xiàng)目中,剪力墻主要指的是用來承受風(fēng)荷載或者地震作用引起的水平荷載的一種墻體結(jié)構(gòu),其存在的主要目的在于防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剪力破壞,通常情況下又被工作人員稱之為抗風(fēng)墻或者防震墻。截至目前,在剪力墻工程的施工中,墻體結(jié)構(gòu)可以分為平面墻體結(jié)構(gòu)和通體墻體結(jié)構(gòu)兩種,其中平面剪力墻主要是用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升降板結(jié)構(gòu)等建筑工程體系中,是為了增加結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度、剛度以及抗倒塌能力而應(yīng)用能夠的。這種墻體結(jié)構(gòu)在應(yīng)用的時(shí)候通常都是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主的,從而使得其整體性、剛度和強(qiáng)度都得到了有效的保障。

        1.2短肢剪力墻分類

        短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在目前的住宅建筑工程中較為常見,其在施工的過程中有利于中部豎向形成一個(gè)完整的筒體,而在外部設(shè)置短肢剪力墻結(jié)構(gòu),從而保障了墻體的平整,墻面布置的靈活和合理,同時(shí)也有效的降低了建筑結(jié)構(gòu)中混凝土的施工用量,因此其在施工中深受開發(fā)商的青睞。截至目前的建筑工程中,我們在工作中常見的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)主要指的是那些厚度為長度的1/5左右的墻體結(jié)構(gòu),其中在施工的過程中主要的類型有 “T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。

        1.3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

        這種結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)是:

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

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

        ③能靈活布置,可選擇的方案較多,樓蓋方案簡單。

        ④連接各墻的梁,隨墻肢位置而設(shè)于間隔墻豎平面內(nèi),可隱蔽。

        ⑤根據(jù)建筑平面的抗側(cè)剛度的需要,利用中心剪力墻,形成主要的抗側(cè)力構(gòu)件,較易滿足剛度和強(qiáng)度要求。

        1.4設(shè)計(jì)中需要注意的問題

        (1)由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小,設(shè)計(jì)時(shí)宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻,或利用電梯,樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒,以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形,同時(shí)也形成兩道抗震設(shè)防。

        (2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢,當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí),會(huì)加劇已有的翹曲變形,使其墻肢首先開裂,應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施,如減小軸壓比,增大縱筋和箍筋的配筋率。

        (3)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下,顯現(xiàn)整體彎曲變形為主,底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力,由一些模型試驗(yàn)反映出外周邊墻肢開裂,因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量,加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個(gè)方向上均有連接,避免形成孤立的“一”字形墻肢。

        2.異形柱結(jié)構(gòu)

        2.1概念

        異形柱結(jié)構(gòu)是指柱肢的截面高度與柱肢寬度的比值在2-4,相對于正方形與矩形柱而言是異形的柱子。它包括異形柱框架和異形柱框架剪力墻,常用的有“L”型、“T”型、“十”字型。

        2.2工作中注意事項(xiàng)

        在進(jìn)行異形柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),除滿足高規(guī)中對結(jié)構(gòu)布置要求外,還應(yīng)注意幾個(gè)方面的問題:

        (1)異形框架的計(jì)算。

        由于其截面的特殊性,在柱截面對稱軸內(nèi)受水平力作用時(shí),彈性分析計(jì)算其翹曲應(yīng)力很小,此時(shí)如同承受水平力的偏壓構(gòu)件,仍可按平截面假定分析,按砼設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算,特別是在框——剪,框——筒結(jié)構(gòu)中,對6度及其以下烈度區(qū)的Ⅰ、Ⅱ類場地,框架柱只承擔(dān)水平風(fēng)載的一小部分,如按一般偏壓柱計(jì)算,誤差較小。此時(shí)異形柱可用等剛度等面積代換成矩形柱后由程序進(jìn)行整體分析。而在水平力較大,且水平力作用在非主軸方向,則翹曲應(yīng)力不容忽視,按平截面假定誤差較大,則應(yīng)對異形柱框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,決定內(nèi)力和配筋位置及大小。在進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和配筋計(jì)算時(shí),宜選用帶有異形柱計(jì)算功能的計(jì)算軟件。

        (2)軸壓比控制。

        對框架結(jié)構(gòu),框-剪結(jié)構(gòu),柱的延性對于耗散地震能量,防止框架的倒塌,起著十分重要的作用,且軸壓比又是影響砼柱延性的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。由試驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析,柱的側(cè)移延性比隨著軸壓比的增大而急劇下降。

        在高軸壓比情況下,增加箍筋用量對提高柱的延性作用已很小,因而軸壓比大小的控制對柱的延性影響至關(guān)重要,特別是異形柱結(jié)構(gòu)剪力中心與截面形心不重合,剪應(yīng)力使砼柱肢先于普通矩形壓剪構(gòu)件出現(xiàn)裂縫,產(chǎn)生腹剪破壞,加上異形柱多屬短柱,這些導(dǎo)致異形柱脆性明顯,使異形柱的延性普遍低于矩形柱,因而對異形柱的軸壓比要嚴(yán)格控制。

        3.結(jié)語

        隨著新型墻體材料的不斷開發(fā)和應(yīng)用,現(xiàn)代高層住宅建筑要求大開間、平面及房間布置靈活、方便,室內(nèi)不出現(xiàn)柱、梁殼,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]陳向上.短肢剪力墻抗震性能影響分析與設(shè)計(jì)[J].科技資訊,2009,(3).

        [2]張立力,張冰.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題探討[J].吉林勘察設(shè)計(jì),2008,(1).

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