廖秀云

(海南巨方規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司， 海南 ?？?570000)

高層建筑中短肢剪力墻的合理應(yīng)用

廖秀云

(海南巨方規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司， 海南 ?？?570000)

在人們生活質(zhì)量與生活水平日益提高下，人們對(duì)建筑住宅環(huán)境有著新的要求。為了能夠滿足人們對(duì)住宅環(huán)境多樣化要求，建筑企業(yè)必然要?jiǎng)?chuàng)新施工理念與方法。短肢剪力墻由于其可以靈活布置結(jié)構(gòu)、成本低、容易操作等優(yōu)勢(shì)被普遍應(yīng)用到高層建筑中，其應(yīng)用效果得到了廣大建筑企業(yè)的認(rèn)可。基于此，本文首先提出了短肢剪力墻的概念，然后提出了短肢剪力墻中布置原則與設(shè)計(jì)要點(diǎn)，最后提出了在高層建筑體系中合理應(yīng)用短肢剪力墻的對(duì)策，希望能夠給有關(guān)企業(yè)起到一定借鑒作用。

高層建筑；短肢剪力墻；應(yīng)用

在城市化進(jìn)程的推進(jìn)下，我國(guó)建筑業(yè)中高層建筑越發(fā)增多，再加上現(xiàn)代人們對(duì)建筑住宅環(huán)境和質(zhì)量要求越發(fā)提高，以前的普通框架結(jié)構(gòu)建筑模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代人們對(duì)住宅建筑的要求。并且，普通剪力墻結(jié)構(gòu)由于其在分割空間中有限制而無(wú)法滿足人們對(duì)合理化利用住宅空間的要求。所以，在具體實(shí)踐過(guò)程中，人們結(jié)合普通剪力墻與框架結(jié)構(gòu)整體特征，研究出了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，這一新型剪力墻結(jié)構(gòu)正好能夠滿足人們對(duì)住宅環(huán)境與合理化利用空間的要求。因此，本文淺談了短肢剪力墻在高層建筑中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

1 概述短肢剪力墻

在當(dāng)前的有關(guān)規(guī)定中明確提出：①短肢剪力墻指的是厚度不超過(guò) 300mm，每肢的截面高度與厚度比值最大值應(yīng)大于4且小于等于8的剪力墻。②具備較強(qiáng)短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)房屋應(yīng)控制好起比例。③對(duì)于高層建筑，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，其結(jié)構(gòu)不能全部采用短肢剪力墻，對(duì)于短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)設(shè)置好一般剪力墻，由一般剪力墻與短肢剪力墻一起抵抗水平力，進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，在規(guī)范要求的水平地震的作用下，短肢剪力墻要承擔(dān)起不小于 30%的結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩。④在短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)體系中，應(yīng)均勻分布剪力墻，并達(dá)到框剪結(jié)構(gòu)體系中剪力墻間距規(guī)定的要求。

2 布置與設(shè)計(jì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的原則

2.1 要保證短肢墻的數(shù)量

在布置結(jié)構(gòu)過(guò)程中，不能都利用短肢剪力墻，應(yīng)使用豎向交通設(shè)置筒體，其抗側(cè)力構(gòu)件應(yīng)利用完整的核心筒體。這樣第一道防震線就以短肢剪力墻過(guò)梁為主，第二道抗震防線就以短肢剪力墻為主，第三道抗震防線以一般剪力墻構(gòu)成的筒體為體系[1]。但在筒體布置過(guò)程中，要保持均衡性的剛度，不能集中在某處布置，避免出現(xiàn)太大的扭轉(zhuǎn)作用。并且要保證核心筒體整體剛度，控制好平面尺寸，確保短肢剪力墻整體結(jié)構(gòu)。在短肢墻設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合施工需求與住宅空間針對(duì)性、有目的設(shè)計(jì)，不能盲目進(jìn)行，確保短肢墻設(shè)計(jì)符合建筑要求，可以為廣大住戶(hù)提供一個(gè)舒適的空間。2.2均勻分布短肢墻

在布置短肢剪力墻中，要力保做到均勻與合理，控制好偏心率。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)該以T形、+形、L形為主，這樣就能夠穩(wěn)定短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。同時(shí)，還要保證短肢剪力墻整體數(shù)量要相當(dāng)，需要達(dá)到承載力的要求，確?？刂坪媒Y(jié)構(gòu)受剪承載力范圍。在設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)抗震結(jié)構(gòu)中，其樓層側(cè)向剛度平均值要大于上相鄰三層側(cè)向度高度 85%的平均值。并且，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保證結(jié)構(gòu)豎向抗側(cè)力構(gòu)件需要連通，并且每一道短肢剪力墻都有兩個(gè)方向連接上梁，形成特別規(guī)整的抗側(cè)力片，沿著豎向逐漸減薄強(qiáng)厚度，但厚度變化不能過(guò)度，并且改變厚度應(yīng)該與混凝土等級(jí)不能在同一樓層中，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)突變，若是突變結(jié)構(gòu)，其后果不堪想象，因此，在施工中必須要重視起這一問(wèn)題。

2.3 強(qiáng)化抗震構(gòu)造能力

在建筑平面外邊緣處的墻肢，這是短肢剪梁結(jié)構(gòu)抗震能力最低的部位，在出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)后，會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)有的翹曲弧線變形，開(kāi)裂了墻肢。所以需要強(qiáng)化抗震構(gòu)造整體效能。而因?yàn)樨Q向荷載力較大，開(kāi)裂了底部外圍強(qiáng)肢，需要在墻厚增加措施下來(lái)避免。在設(shè)計(jì)抗震過(guò)程中，短肢剪力墻截面鋼筋配筋率不能小于底部強(qiáng)化位置的2%。

2.4 科學(xué)設(shè)計(jì)連梁

在連梁上連接上各墻肢，形成了一個(gè)聯(lián)肢墻，進(jìn)而增加了限制墻肢的條件，提高了強(qiáng)肢整體效能。所以在高層結(jié)構(gòu)體系中，連梁是一個(gè)非常消耗能量的部件，但在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，因?yàn)樵诳拐鹪O(shè)計(jì)過(guò)程中，梁的跨度高度要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)計(jì)，梁的跨高設(shè)計(jì)按照兩種情況的不同進(jìn)行，當(dāng)跨高大于 5時(shí)應(yīng)結(jié)合框架梁來(lái)設(shè)計(jì)，小于 5時(shí)按照連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)。在連梁有剛度變化后，總體結(jié)構(gòu)抗側(cè)移剛度有影響后，因此在設(shè)計(jì)連梁時(shí)應(yīng)結(jié)合強(qiáng)剪弱彎需求，并按照相應(yīng)原則，設(shè)計(jì)小墻肢剪力墻整體結(jié)構(gòu)。

3 計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系

在剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，短肢剪力墻也是一種主要結(jié)構(gòu)，通常使用較短剪力墻肢，并且采用 L、T、+形等等。其所運(yùn)用的配筋方式與計(jì)算模式應(yīng)該達(dá)到剪力墻結(jié)構(gòu)要求。通常利用薄壁桿元方法來(lái)分析短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，將墻面作為薄壁桿件每一端都有七個(gè)自由度。在對(duì)并不是平面變形影響著墻單元這一因素下，按照矩陣位置移動(dòng)方法來(lái)將樓板平面內(nèi)剛度無(wú)限引入。但結(jié)合實(shí)際情況來(lái)講，因?yàn)樵诒”跅U件理論中并未對(duì)剪切變形這一因素充分考慮，在此模型剪力墻分析過(guò)程中，布置結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，勢(shì)必會(huì)引發(fā)其他問(wèn)題。在結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜問(wèn)題解決過(guò)程中，應(yīng)利用殼元模型分析方法，但需要對(duì)劃分好各個(gè)單元[2]。如：在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，若是存在轉(zhuǎn)換層，一般都會(huì)采用落地少部分剪力墻的方法。但框支剪力墻中，其受力面積太大，再加上是點(diǎn)連接薄壁桿件中的連接處，因此薄壁桿件模型無(wú)法對(duì)連續(xù)位移很好的處理。所以，帶有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，在施工條件允許的情況下，應(yīng)利用墻元模型軟件實(shí)施計(jì)算。但需要明確的是，從內(nèi)力分布狀況上而言，若是適當(dāng)?shù)奶幚砗眉袅?，還是可以整體計(jì)算剪力墻結(jié)構(gòu)的。

4 分析短肢剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)際例子

隨著開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新型墻體材料力度加深下，短肢剪力墻這一新型抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系在國(guó)內(nèi)建筑工程中得到普遍應(yīng)用。如：在某市高層住宅中：地上高層達(dá)到30層，3層地下。在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用的是0.35kN/m2基本風(fēng)壓，抗震烈度為第一組8度，二類(lèi)場(chǎng)地類(lèi)別，一級(jí)的剪力墻抗震等級(jí)。在此工程中地下二層與地上三層中為加強(qiáng)底部區(qū)域，約400m剪力墻厚度。短肢剪力墻與普通剪力墻對(duì)比而言，其具備很多優(yōu)勢(shì)，尤其是余墻肢可以靈活布置，房間內(nèi)不會(huì)有柱或者梁體，并且還不會(huì)應(yīng)用太多的墻體，從整體上減輕了就愛(ài)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的重量，所以也就減輕了地震作用。但結(jié)合實(shí)際情況而言，在設(shè)計(jì)剪力墻結(jié)構(gòu)過(guò)程中，依然是參考異型柱的規(guī)定，因?yàn)槎讨袅?qiáng)肢截面高度要比其厚度高很多[3]。所以，在研究異型柱工程類(lèi)型后，發(fā)現(xiàn)這一工程類(lèi)型不適合短肢剪力墻。在我國(guó)有關(guān)文件中也只是在布置短肢剪力墻、軸壓比等方面進(jìn)行了規(guī)定，比如：短肢剪力墻抗震等比普通剪力墻高一級(jí)，但卻沒(méi)有說(shuō)明計(jì)算短肢剪力墻模型、高度值、構(gòu)造形狀等方面。理論與實(shí)踐相脫離的情況，對(duì)短肢剪力墻整體結(jié)構(gòu)發(fā)展嚴(yán)重有著的影響。

5 結(jié)語(yǔ)

在建筑業(yè)的迅猛發(fā)展下，所應(yīng)用的短肢剪力墻越發(fā)增多，也對(duì)其進(jìn)行了深入研究，逐漸有了健全的規(guī)范，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證合理布置短肢剪力墻。在全面分析的前提下，要盡可能保證短肢剪力墻的設(shè)計(jì)規(guī)范符合各項(xiàng)指標(biāo)要求，最大程度上保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的整體水平。同時(shí)，在合理應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，在這方面我國(guó)也可以借鑒其他國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)與方法，以此來(lái)彌補(bǔ)我國(guó)建筑施工中短肢剪力墻施工的不足，進(jìn)而提高我國(guó)高層建筑水平，為廣大住戶(hù)建設(shè)出更為舒適、安心的居住環(huán)境。

[1]朱杰.趙衛(wèi)忠.劉峰，等.小高層住宅短肢剪力墻布置的幾點(diǎn)探討[J].硅谷,2010,(03).

[2]劉忠.短肢剪力墻設(shè)計(jì)在新高規(guī)中的變化[J].林業(yè)科技情報(bào),2012,(02).

[3]梁海峰,李文雄.對(duì)高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)短肢剪力墻定義的商榷[J].四川建筑科學(xué)研究,2010,(05).

[4]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010.中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部,2011-10-21.

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