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        試析建筑工程中短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        2015-10-21 17:19:53王濱
        關(guān)鍵詞:短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)建筑工程

        王濱

        摘要:短肢剪力墻是建筑工程中常見的結(jié)構(gòu)形式,其主要優(yōu)點(diǎn)為增大建筑內(nèi)部的使用面積,改善建筑物內(nèi)部的布置情況和使用功能。因此,短肢剪力墻在實(shí)際工程中應(yīng)用較為廣泛,本文主要針對(duì)短肢剪力墻的應(yīng)用對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析,從而提出短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

        關(guān)鍵詞:建筑工程;短肢剪力墻;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        短肢剪力墻是是墻肢厚度和長(zhǎng)度為5~8的剪力墻,其采用的形式有多種。在現(xiàn)代建筑工程中,短肢剪力墻的應(yīng)用越來(lái)越受廣大開發(fā)商和建筑商的青睞,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)不僅滿足了人們對(duì)于建筑內(nèi)部大空間的要求,同時(shí)也滿足了人們對(duì)于建筑內(nèi)部空間靈活性的要求。短肢剪力墻主要應(yīng)用于小高層住宅建筑,短肢剪力墻是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上進(jìn)行取長(zhǎng)補(bǔ)短,以滿足現(xiàn)代都市人生活需求為前提進(jìn)行設(shè)計(jì)的新結(jié)構(gòu)體系。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在補(bǔ)足普通框架與剪力墻結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)的前提下,以中部豎向交通為形式構(gòu)成完整的筒體,保持了外圍布置墻面平整、空間靈活。

        一、段肢剪力墻結(jié)構(gòu)分析

        (一)短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)特性

        短肢剪力墻是采用連梁的形式,主要是用來(lái)將各墻體進(jìn)行連結(jié),其是屬于隱藏于間隔墻的豎平面內(nèi),而豎向構(gòu)件的設(shè)置則是根據(jù)隔墻位置而定的。在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中建筑功能與結(jié)構(gòu)的受力是緊密相連的,能有效防止框架結(jié)構(gòu)中梁柱突出搶免單問題。其上下結(jié)構(gòu)的關(guān)系可通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)來(lái)輕易達(dá)到,比如若以大空間作為結(jié)構(gòu)下部層數(shù),只可簡(jiǎn)單進(jìn)行裝換結(jié)構(gòu)就完成了。由于以輕質(zhì)砌體代替剪力墻,達(dá)到了減輕房屋自重的目的,減少了地震對(duì)其的影響力,從而極大地降低了工程造價(jià)。短肢剪力墻采用輕質(zhì)保溫材料作為外墻面代替鋼筋混凝土,從而增加了房屋的保溫隔熱性能,從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。間隔墻的位置以及建筑平面構(gòu)造均是布置豎向構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn),墻的數(shù)量以及肢長(zhǎng)都是靈活多變的,具體可以抗側(cè)力為依據(jù)來(lái)確定,對(duì)于剛度的大小以及中心位置均是可以通過尺寸的改變和布置的調(diào)整來(lái)改變的。

        短肢剪力墻與普通框架剪力墻相比,其隱蔽性更好,梁和墻肢均是隱藏在墻體內(nèi),由于這種特性,導(dǎo)致用戶對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)靈活性更高。短肢剪力墻的墻肢設(shè)計(jì)原則為其厚度等同于填充墻的厚度。并且其連結(jié)各個(gè)墻體之間的梁是位于樹立平面內(nèi)的,從而避免了框架結(jié)構(gòu)中梁柱外露問題的產(chǎn)生。

        (二)短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布置原則

        短肢剪力墻的布置主要是以開間隔墻和窗間墻來(lái)布置的,只要是結(jié)合建筑平面就不會(huì)與建筑使用功能發(fā)生矛盾。在設(shè)計(jì)肢長(zhǎng)和墻的數(shù)量時(shí),應(yīng)滿足規(guī)定的一些計(jì)算參數(shù)和抗側(cè)力。短肢剪力墻布置的主要原則為建筑物的具體功能,并且其在數(shù)量和軟硬程度上均應(yīng)適度,以滿足承受垂直和水平方向的承載力為前提。短肢剪力墻布置應(yīng)滿足均勻的條件,為了使水平結(jié)構(gòu)的支撐更為方便,應(yīng)小化軸方向上的應(yīng)力突變。當(dāng)建筑平面發(fā)生了不規(guī)則布置或者其水平方向出現(xiàn)了超負(fù)載現(xiàn)象,一般將短肢剪力墻布置在建筑平面外邊緣或角點(diǎn)的地方,這樣可增加結(jié)構(gòu)的完整性以及滿足平面剛度預(yù)定的要求。短肢剪力墻在布置上應(yīng)以對(duì)齊和拉直為主,相連每道短肢剪力墻的梁應(yīng)該是兩個(gè)方向的,且在墻肢垂直平面內(nèi)布置,從而形成片狀結(jié)構(gòu)以抵抗側(cè)力。

        二、斷肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

        短肢剪力墻應(yīng)用于小高層點(diǎn)式住宅具有較為理想的效果。對(duì)于地震地區(qū)而言,短肢剪力墻達(dá)不到良好的抗震性能,剪力墻應(yīng)較多,且墻肢應(yīng)過長(zhǎng),所以,在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)該結(jié)合短肢剪力墻和剪力墻筒體,從而達(dá)到共同抵御水平力的效果。

        短肢剪力墻的布置應(yīng)滿足均勻、對(duì)稱、合理,并達(dá)到剛度中心與質(zhì)量中心重合。為了提高短肢剪力墻平面外的穩(wěn)定性和其抗扭性,其布置的形狀應(yīng)主要以T性、L形為主,盡量少用到一字形。

        短肢剪力墻應(yīng)避免在建筑平面外邊緣的角部布置,因?yàn)椴贾迷谶吘壗遣康那闆r會(huì)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng),導(dǎo)致翹曲變形加劇,造成墻肢出現(xiàn)開裂,并且也減弱了結(jié)構(gòu)的抗扭性,

        在電梯或樓梯間應(yīng)用抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體,剛度的均衡性是要首先考慮的問題,若集中在一處布置會(huì)增加建筑的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。筒體的剛度要足夠,平面尺寸應(yīng)避免太小,確保筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩與結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩相比低于其一半,這樣就可加強(qiáng)抗震防線,達(dá)到水平力的可靠傳遞。

        短肢剪力墻承擔(dān)的主次荷載分別為豎向和水平方向,截面尺寸應(yīng)在合理范圍內(nèi),墻肢截面厚度和高度之比應(yīng)屬于1/5~1/8,墻厚度應(yīng)大于200mm。在水平作用下的高層短肢剪力墻,其底部外圍小墻肢承受的豎向荷載較大,因而出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)剪力,在實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)加大外圍邊墻肢的配筋量和厚度,從而確保小墻肢的延性抗震性能。

        由試驗(yàn)結(jié)果表明,短肢剪力墻建筑有多處均屬于抗震薄弱環(huán)節(jié),如底部外圍的小墻肢、連梁、平面外邊緣等,一旦發(fā)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng),就會(huì)出現(xiàn)墻肢開裂的現(xiàn)象,由此可知,在地震作用下,高層短肢剪力墻整體將出現(xiàn)變形彎曲,豎向荷載主要承載于底部外圍的小墻肢上,而其截面積較小,自然會(huì)遭到嚴(yán)重的破壞,所以,短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)大于一般剪力墻一級(jí),從而將短肢剪力墻的延性增加。其截面的縱向鋼筋配筋率在底部加強(qiáng)部位和其他部位分別為小于1.2%或小于1.0%。另外在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中,連梁受剪破壞的可能性高,主要是因?yàn)閴χ膭偠容^小,連梁由于低延性不利于抗震,因此實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),需要驗(yàn)算連梁的強(qiáng)剪弱彎,正常情況下,連梁是先受彎屈服,然后是剪切破壞。

        短肢剪力墻一筒體需要用高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析軟件SATWE進(jìn)行電算分析力學(xué)模型,短肢墻之間的梁應(yīng)計(jì)算內(nèi)力和配筋,具體應(yīng)依據(jù)跨高比的不同以及框架梁和連梁來(lái)計(jì)算,在進(jìn)行計(jì)算時(shí)應(yīng)注意在程序輸入過程中對(duì)轉(zhuǎn)換層所在的角柱、框支柱、框支梁等進(jìn)行正確指定。并且不能在計(jì)算中將連梁的剛度下調(diào)過大,還需要對(duì)抗震構(gòu)造進(jìn)行計(jì)算。

        結(jié)束語(yǔ)

        短肢剪力墻具有許多優(yōu)點(diǎn)和特殊性能,能夠滿足人們對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的需求,但同時(shí)其也存在著一些不足,因此,在對(duì)短肢剪力墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮多方面的因素,掌握其結(jié)構(gòu)要點(diǎn),以合理的結(jié)構(gòu)形式和正確的計(jì)算分析方法以及合理的截面配筋為原則,從而使短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)滿足安全可靠性。

        參考文獻(xiàn):

        1]王長(zhǎng)青.試析建筑工程中短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)城市經(jīng)濟(jì),2011,06:158-159.

        [2]高湛.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系A(chǔ)NSYS分析和內(nèi)力分布規(guī)律的研究[D].武漢理工大學(xué),2004.

        [3]劉晨.小高層建筑較多短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系判定條件的研究[D].新疆大學(xué),2010.

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