劉 傳

(河北大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 保定 071000)

建筑工程中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探究

劉 傳

(河北大學(xué)建筑工程學(xué)院，河北 保定 071000)

結(jié)合建筑工程實(shí)例，闡述了短肢剪力墻的涵義，介紹了控制短肢剪力墻高厚比的標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算及剪力墻延性的相關(guān)設(shè)計(jì)等進(jìn)行了研究探討，以提高短肢剪力墻的設(shè)計(jì)水平。

短肢剪力墻，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，高厚比，配筋

隨著生活水平的提高，人們對(duì)審美的要求越來(lái)越高，簡(jiǎn)單的建筑審美遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，在建筑工程中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)給住宅建筑內(nèi)部的分布帶來(lái)了便利，它既可以有效的防止建筑框架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)梁柱顯露的缺陷，而且還能夠滿足大多數(shù)用戶對(duì)建筑平面內(nèi)部進(jìn)行有效分割的需求。在發(fā)生地震較多的地區(qū)，由于抗震性的新型結(jié)構(gòu)的影響，短肢剪力墻在這些地區(qū)使用不多，而在地震較少的地區(qū)，運(yùn)用短肢剪力墻能夠大幅度的降低建筑結(jié)構(gòu)本身的重量，這樣就減弱了建筑結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度，從而增大了建筑結(jié)構(gòu)的震動(dòng)周期，使建筑結(jié)構(gòu)所承受的震動(dòng)能力在不斷地增大。不過(guò)在運(yùn)用短肢剪力墻的抗震設(shè)計(jì)中，一定要限制它的運(yùn)用范圍，這樣才能夠在地震中完善短肢剪力墻的抗震方法。

1 建筑工程實(shí)例

在某一多層住宅小區(qū)，9棟住宅樓，每棟樓7層，其中有一棟公共建筑樓，開(kāi)發(fā)商排除那棟公共建筑，在剩下的住宅樓運(yùn)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，為了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和橫向側(cè)進(jìn)行控制，他們把具有橫向的一般剪力墻設(shè)置在房屋的端部；為了控制建筑結(jié)構(gòu)的縱向側(cè)移，他們把具有縱向的一般剪力墻設(shè)置在房屋的中部。這樣一般剪力墻、短肢剪力墻和剪力墻筒體一起來(lái)抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)證明，具有縱橫方向的短肢剪力墻底部的地震傾覆力在50%以下，它符合建筑的標(biāo)準(zhǔn)。

2 短肢剪力墻的涵義

由于人們生活水平的提高，建筑審美也在不斷提高，對(duì)他們的住宅環(huán)境的要求也在進(jìn)一步的提高，對(duì)住宅平面和空間的要求就越來(lái)越高。以前的建筑工程框架結(jié)構(gòu)梁柱外露，使剪力墻結(jié)構(gòu)影響了建筑空間，限制了建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空間，很顯然這些情況不能滿足當(dāng)今人們的需求。所以建筑者和設(shè)計(jì)師們?yōu)榱藵M足人們的需求，他們不斷的進(jìn)行研究探索，以剪力墻為基礎(chǔ)，不斷地積累改進(jìn)建筑框架結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建出一套全新的建筑框架結(jié)構(gòu)模式，就是我們現(xiàn)在所研究的短肢剪力墻框架結(jié)構(gòu)體系，也稱為筒體或一般剪力墻結(jié)構(gòu)體系。

1)短肢剪力墻高厚比的標(biāo)準(zhǔn)。短肢剪力墻在設(shè)計(jì)過(guò)程中一定要嚴(yán)格控制它的高厚比，它的控制方法包括：a.首先把短肢剪力墻和常規(guī)剪力墻分開(kāi)，根據(jù)建筑施工標(biāo)準(zhǔn)，通常短肢剪力墻的高厚比是5～8，常規(guī)剪力墻的高厚比是8以上。b.再區(qū)分短肢剪力墻和異型柱，根據(jù)建筑工程標(biāo)準(zhǔn)，在滿足建筑結(jié)構(gòu)銜接的情況下，通常要求對(duì)短肢剪力墻的高厚比在4～5之間的構(gòu)件，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)形式對(duì)其進(jìn)行加工設(shè)計(jì)，要求異型柱截面的幾何形狀為T(mén)形、L形和十字形，要求它們截面的高厚比必須低于4的柱。

2)在實(shí)際中對(duì)短肢剪力墻的判定。在實(shí)際中，T形、L形、Z形和十字形的短肢剪力墻應(yīng)用較廣，因?yàn)樗纫蛔中蔚亩讨袅拐鹦詮?qiáng)，延伸性能大，對(duì)平面外的穩(wěn)定性能強(qiáng)，在運(yùn)用這些短肢剪力墻時(shí)，按照規(guī)范要求，對(duì)它們?cè)O(shè)置翼緣。建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件規(guī)定，在運(yùn)用短肢剪力墻時(shí)，在不超過(guò)兩個(gè)墻肢之間并且每個(gè)墻肢的高厚比在小于8的情況下，軟件才能夠搜索并判斷此短肢剪力墻。

3 對(duì)短肢剪力墻建筑結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析

一般而言，短肢剪力墻是因?yàn)閷?duì)一般剪力墻所進(jìn)行的大開(kāi)口而造成的，在計(jì)算短肢剪力墻時(shí)，要選擇合理的計(jì)算方法，合適的計(jì)算軟件，加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)，在確定計(jì)算模型和剪力墻結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)的情況下，對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行合理性的計(jì)算，基本上它和常規(guī)的剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算分析相同。采用的分析方法有三維桿—薄壁柱空間分析法和空間桿—墻組元分析法。其中空間桿—墻組元分析法的計(jì)算模型比較更符合實(shí)際，它的計(jì)算精度更高。

4 對(duì)短肢剪力墻延性的相關(guān)設(shè)計(jì)

1)對(duì)短肢剪力墻和常規(guī)剪力墻的設(shè)計(jì)研究。對(duì)短肢剪力墻的布置情況應(yīng)遵循科學(xué)、勻稱的原則，做到剪力墻的質(zhì)量中心和剛度中心相互吻合，為了保證短肢剪力墻的抗扭和建筑平面之間的穩(wěn)定性能達(dá)到規(guī)定要求，運(yùn)用短肢剪力墻時(shí)，剪力墻應(yīng)按照L形、T形、Z形和十字形來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)重點(diǎn)抗側(cè)力的結(jié)構(gòu)筒體一般使用樓梯，但必須保證樓梯剛度的均衡性，為了避免建筑出現(xiàn)過(guò)大的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)樓梯剛度的設(shè)置不能過(guò)于集中，筒體剛度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并且還要嚴(yán)格控制平面尺寸，這樣才能夠確保筒體和常規(guī)剪力墻所能夠承受的第一振型底部地震傾覆力矩大于建筑結(jié)構(gòu)總底部的地震傾覆力矩的50%，這樣才有利于水平力的可靠傳遞。為了維持建筑內(nèi)部的結(jié)構(gòu)性能，還要增加重要區(qū)樓板的厚度，要參照強(qiáng)度指標(biāo)對(duì)核心筒連接的梁柱進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2)短肢剪力墻的軸力和剪力設(shè)計(jì)值。短肢剪力墻的受力來(lái)源是豎向荷載和水平荷載，在重力荷載影響下，短肢剪力墻的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比和抗震等級(jí)達(dá)到一、二、三級(jí)后要控制在0.4，0.5，0.6。為了在建筑構(gòu)造上對(duì)短肢剪力墻的延性進(jìn)行調(diào)整，對(duì)所做的短肢剪力墻的抗震等級(jí)一定要求高級(jí)點(diǎn)。有些短肢剪力墻沒(méi)有翼緣和端柱，例如，一字形的短肢剪力墻，因?yàn)樗难有圆豢赡苓_(dá)到要求，這樣就可以對(duì)它的軸壓比進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕档?，可減少0.1。在對(duì)短肢剪力墻的剪力過(guò)程中，在調(diào)整它的底部結(jié)構(gòu)外，還要對(duì)其他結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，為了防止短肢剪力墻不會(huì)受到太大的損壞，計(jì)算一、二級(jí)抗震等級(jí)軸壓比時(shí)要乘以增大系數(shù)1.4和1.2。

3)短肢剪力墻配筋。

a.短肢剪力墻邊緣構(gòu)件配筋特征值應(yīng)選擇軸壓比小于0.3的短肢剪力墻和非加強(qiáng)部位的短肢剪力墻，它的邊緣構(gòu)件設(shè)置要高于一般剪力墻，配置如表1所示。

表1 短肢剪力墻構(gòu)造邊緣構(gòu)件最小配筋特征值

b.短肢剪力墻的截面高度大都在1 300 mm～2 100 mm之間，所取得邊緣構(gòu)件長(zhǎng)度在500 mm；在滿足短肢剪力墻的邊緣構(gòu)件縱向配筋規(guī)范要求時(shí)，應(yīng)按照建筑框架的要求對(duì)縱向鋼筋的最小配筋率進(jìn)行設(shè)置；對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，要求短肢剪力墻的縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位大于1.3%，其他部位大于1.1%。

c.對(duì)短肢剪力墻的豎向和水平分布筋，可對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行最小配筋，不過(guò)在對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行配筋時(shí)，還應(yīng)該采用雙排布筋，豎向筋在內(nèi)，水平筋在外的原則，對(duì)兩排筋間的拉結(jié)控筋進(jìn)行梅花形的布置，它們之間的間距應(yīng)小于400 mm×400 mm，每根豎筋之間都有拉筋的連結(jié)，剪力墻厚的墻肢按柱要求，在肢長(zhǎng)大于3倍，不大于4倍的要求下進(jìn)行配筋，既可作為外套筋又可作為水平筋。

5 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)在建筑行業(yè)中的一種較為常用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式——短肢剪力墻進(jìn)行研究。隨著人們審美觀念的轉(zhuǎn)變，對(duì)現(xiàn)代的建筑內(nèi)部要求也在進(jìn)一步的提高，建筑師、設(shè)計(jì)師和開(kāi)發(fā)商為了應(yīng)對(duì)人們的需求，需要不斷提高建筑的設(shè)計(jì)效果，本文結(jié)合短肢剪力墻相應(yīng)構(gòu)件的受力情況，對(duì)短肢剪力墻的高厚比、結(jié)構(gòu)計(jì)算、剪力墻延性的相關(guān)設(shè)計(jì)等抗震性能的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，提出在運(yùn)用短肢剪力墻時(shí)要用科學(xué)的方法來(lái)規(guī)劃對(duì)短肢剪力墻的科學(xué)設(shè)計(jì)。

[1] 鄭衛(wèi)紅.住宅施工中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制[J].中國(guó)水運(yùn)(下半月刊),2010(10):249-250.

[2] 胡 庸,賀靈榮.小高層建筑短肢剪力墻結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化研究[J].工業(yè)建筑,2013(S1):243-246.

[3] 侯建中.探究高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].中華民居(下旬刊),2014(2):46,48.

[4] 馬 娟,張銀平.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)[J].建材世界,2012(1):56-59.

[5] 馬鯤飛.建筑工程設(shè)計(jì)中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析[J].江西建材,2014(24):31.

·巖土工程·地基基礎(chǔ)·

文章編號(hào)：1009-6825(2015)11-0038-02

Research on short-leg shearing wall structural design in architectural projects

Liu Chuan

(ArchitecturalEngineeringCollege,HebeiUniversity,Baoding071000,China)

Combining with the architectural engineering examples, the paper illustrates the concept of the short-leg shearing wall, introduces the standard for the height-thickness ratio of the short-leg shearing wall, and researches the structural calculation of the wall and its related design, so as to enhance the design standards of the short-leg shearing wall.

short-leg shearing wall, structural design, height-thickness ratio, reinforcement

2015-02-03

劉 傳(1994- )，男，在讀本科生

1009-6825(2015)11-0036-02

TU398.2

A