韓金

摘 要：針對剪力墻輸入存在的諸多問題，分析了短肢剪力墻在電梯間等部位采用異形柱輸入的同時，還需對墻肢和連梁進(jìn)行節(jié)點剛域剛度放大并考慮剪切變形的影響，最后得出按照異形柱輸入模型后的軸壓比和抗震等級的參考值。

關(guān)鍵詞：剪力墻;剛度;數(shù)學(xué)模型

隨著高層建筑結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，剪力墻結(jié)構(gòu)在建筑中的應(yīng)用理論更加成熟[1，2]。但住戶對住宅建筑的平面和空間使用要求逐漸提高，剪力墻的布置對建筑空間和結(jié)構(gòu)要求愈來愈高，這就要求高層建筑住宅中剪力墻的布置受到多種限制[3-4]。因此，結(jié)合PKPM在土木結(jié)構(gòu)設(shè)計分析軟件的模擬研究，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在PKPM軟件分析中的應(yīng)用有必要進(jìn)行了分析與探討。

1 短肢剪力墻的研究現(xiàn)狀

工程應(yīng)用中，對短肢剪力墻研究較少，多以異形柱和一般剪力墻的試驗結(jié)果和設(shè)計方法作為參考依據(jù)。但目前短肢剪力墻在中高層建筑中得到廣泛應(yīng)用，因此對中高層建筑中的短肢剪力墻的研究具有重要意義[5]。隨著專家和學(xué)者的不斷研究，短肢剪力墻有許多優(yōu)異的突破，大多數(shù)研究都是針對結(jié)構(gòu)試驗以及計算機模擬計算[6]。

1.1 試驗研究方面

短肢剪力墻多用于高層住宅樓，其結(jié)構(gòu)與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相比具有除結(jié)構(gòu)核心區(qū)外的其余墻肢均可靈活布置，且房間內(nèi)無露梁露柱現(xiàn)象。短肢墻結(jié)構(gòu)中墻量較少，減輕了結(jié)構(gòu)自重和水平地震作用，降低了鋼筋混凝土用量。

程紹革等進(jìn)行了1/20縮尺的短肢剪力墻高層建筑模型振動臺試驗，結(jié)果表明多遇地震下較低樓層的外圍部分墻肢產(chǎn)生水平裂縫，罕遇地震下外圍底部墻肢出現(xiàn)貫通水平裂縫后發(fā)生彎曲破壞，孤立小墻肢破壞嚴(yán)重[7]。因此，短肢剪力墻在水平荷載作用下的抗彎承載力和抗剪承載力較弱，延性和耗能能力較差，嚴(yán)重制約了短肢剪力墻的應(yīng)用[8]。

1.2 計算機軟件模擬方面

短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)布置方式靈活，墻肢可長可短，故而高層住宅中廣泛運用。但是，由于這種結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)布置不太規(guī)則，構(gòu)件形式較多，故建議采用有限元分析軟件進(jìn)行計算。SATWE是專門為多高層建筑結(jié)構(gòu)分析而研發(fā)的空間組合結(jié)構(gòu)有限元分析軟件，適用于各種復(fù)雜體型的高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系計算。

周麗[9]采用三維分析方法對豎向構(gòu)件采用開口薄壁桿模型進(jìn)行了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的TBSA軟件和SATWE軟件計算結(jié)果對比，結(jié)果表明TBSA軟件的計算結(jié)果不能正確反映實際受力情況，SETWE軟件的計算結(jié)果較為精確。高明濤[10]通過異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的對比分析，最終采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，軸壓比、側(cè)移、扭轉(zhuǎn)及總高度限值等方面的均能滿足規(guī)范要求。

《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010認(rèn)為應(yīng)限制短肢剪力墻的應(yīng)用范圍。結(jié)構(gòu)設(shè)計人員在用PKPM進(jìn)行模型設(shè)計過程中遇到短肢剪力墻布置情況較少時，一般采用直接布置剪力墻、程序自動識別是否為短肢剪力墻的方法，PKPM2010版V2.2添加用戶強制指定短肢剪力墻功能來滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計人員需要。如果剪力墻結(jié)構(gòu)中有個別小墻肢存在，不應(yīng)當(dāng)作短肢剪力墻結(jié)構(gòu)計算，應(yīng)該作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)計算。

2 設(shè)計中存在問題及解決方案

彭飛等指出《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010中“短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm，各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻”的定義方法存在一定問題。因此計算時應(yīng)將節(jié)點看做短肢剪力墻和連梁的剛域。筆者建議電梯間部位的短肢剪力墻可采用壁式框架的計算方法。

《混凝土異形柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ149-2017對異形柱抗震等級的規(guī)定和高規(guī)對A級高度的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震等級的規(guī)定?？拐鹪O(shè)計時短肢剪力墻抗震等級比剪力墻抗震等級提高一級。規(guī)范對異形柱的抗震等級要求低于短肢剪力墻的抗震等級，在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，把短肢剪力墻當(dāng)作異形柱輸入，在SETWE參數(shù)輸入模塊需要把電梯間處異形柱的抗震等級要按照短肢剪力墻的要求進(jìn)行修改。

3 結(jié)語

（1）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計時應(yīng)考慮連梁和洞口對其受力的影響，尤其是在電梯間等部位。

（2）PKPM軟件計算過程中按照異形柱輸入模型的同時需要注意節(jié)點剛域?qū)χ瓦B梁剛度的增加作用和剪切變形的影響，等效剛度取。

（3）按照異形柱輸入的模型，需要參照短肢剪力墻的抗震等級和軸壓比進(jìn)行設(shè)計和校核。

參考文獻(xiàn)：

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