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【摘要】短肢剪力墙结构是一个结构领域的新名词,确切的应称其为较多短肢的剪力墙结构,它是近年来兴起的,由于其有利于住宅建筑布置,进一步减轻了结构自重,从而降低了基础及上部结构的造价,很得建筑发展商的青睐,应用也逐渐广泛起来。文章分析了短肢剪力墙结构体系优点,短肢剪力墙结构布置原则,短技剪力墙延性的相关设计。
【关键词】建筑工程 短肢剪力墙 结构设计
中图分类号:TU198文献标识码: A 文章编号:
近年来,随着经济发展和生活水平的提高,人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求也越来越高。若采用框架结构,往往因柱楞突出隔墙,妨碍美观,影响使用效果。若采用一般剪力墙结构,虽无柱体外凸的缺点,但对于底部有停车场等公共设施的情况则矛盾很大,满足不了建筑的使用功能。而且,对于房屋高度不太大的小高层建筑,采用剪力墙结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。为了避免上述缺陷,以一般剪力墙结构为基础,吸取框架结构的优点,使结构刚度调整到适宜,由此形成了一种结构体系——“短肢”剪力墙结构体系。
一、短肢剪力墙结构体系优点
1、满足建筑功能的需曼:(1)与一般框架一剪力墙结构相比,短肢剪力墙采用的墙肢与填充墙等厚,并日硅接各个墙的梁存在于分割墙的竖向平而内,有效避免了结构中的粱突出墙面的问题;(2)短肢剪力墙可以采用轻质材料,有效降低建筑自重,这也符合墙体改革的方向;(3)建筑中添加了短肢剪力墙,可以有效增加建筑的净面积。
2、满足结构设计的需要。在小高层住宅建筑中,与常见的框架一剪力墙相比,框架抗震墙中使用短肢剪力墙,使其受力明确,计算简便的优点,但是这种结构体系中框架拄的截面较大,粱柱出现外露,影响到美观、降低建筑净面积,尤其在平面布置复杂的情况下不能体现优点;但是采用姗肢剪力墒结构体系,分割墙和短肢墙的厚度一致,可以将梁隐蔽设置征端体内部,结构布置灵活,可以根据结构形式和受力特点合理布置短肢墙,并且短肢墙的数量、肢长可以灵活调节,还可以通过不同短肢墙尺寸和布置位置调整刚度和刚度中心的位置。在小高层建筑中使用短肢剪力墙的优点:(1)短肢墙具有承载能力高的优点,可以有效避免传统剪力墙结构中墙体过长出现的构造配筋浪费;(2)墙体质量较轻,有效降低主体结构和基础的造价,对于地基承载能力较低的地区经济效益更加明显;(3)结构自振周期相对较大,可以弥补剪力墙体系抗侧刚度大,从而地震反应加大的缺点;(4)主体结构中的墙肢受力合理,保证墙体具有足够的延性;同时大多数的连梁跨高比>25,保证整体刚度的间时可以降低连梁的自身刚度,避免连梁的剪切破坏,使得连梁延性增强。
二、短肢剪力墙结构布置原则
1、短肢剪力墙一般可根据建筑物的使用功能要求合理布置;
2、短肢剪力墙的总体数量应适中,不能使结构太柔或太刚,满足水平和竖直承载力即可;
3、短肢剪力墙
应均匀布置,尽量使建筑物质心与刚度中心保持一致,轴向应力突变较小且便于支撑水平结构;
当水平荷载比较大,或建筑平面布置不规则时,应在平面外边缘及角点处布置短肢剪力墙以加强结构整体性和满足平面刚度的要求;
短肢剪力墙应尽量对齐、拉直布置,每道短肢剪力墙宜有两个方向的梁与之相连接,连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内,使之形成成片的联肢墙抗侧力结构。
三、短技剪力墙延性的相关设计
1、短肢剪力墙、常规剪力墙的设计
在短肢剪力墙的设计过程中,对其布置情况应该做到科学、匀称、质量中心与刚度中心重相重合,短肢剪力墙的分布情况应该按照T形、L形、Z形、十字形等情况加以设计,以保证短肢剪力墙抗扭与平面之间的稳定性达到要求。对于一些重点的抗侧力结构简体通常使用楼梯,单必须要确保刚度在一定的均衡性内,设置不宜太集中以避免建筑出现过大的扭转效应,且简体的刚度也要达到标准需要,对平面尺寸严格控制,确保简体与常规剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50%,以建立起躲到抗争设置,维持水平力的可靠传递,并对重要的区楼板增加厚度,对与核心筒连接的梁需参照强度指标设计,以维持建筑内部的结构性能。
2、短肢剪力墙的轴力设计值和剪力设计值
短肢剪力墙的受力主要来源于竖向荷载,其次则是水平荷载,短肢剪力墙在重力荷载代表值影响下形成的轴力设计值的轴压比,抗震等级达一、二、三级后通常要分别控制在0.5、0.6、0.7。有的短肢剪力墙没有翼缘、端柱如:一字形的短肢剪力墙,忧郁延性达不到要求,其轴压比限值需做出降低调整,需减小0.1,短肢剪力墙的抗震等级需尽可能高级点,这样做的主要作用是为了在构造上对短肢剪力墙的延性加以调整。在设计短肢剪力墙的剪力过程中,处理要对底部结构进行调整外,还要顾及至 其它结构层,一、二级抗震等级轴压比需乘以增大系数1.4和1.2,這样做的好处是为了防止短肢剪力墙受到太大的损坏。
3、短肢剪力墙配筋
(1)短肢剪力墙约束边缘构件配箍特征值^v宜按相同轴压比的框架柱提高一级,取轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙,其边缘构件的构造设置应较一般剪力墙高。
(2)短肢剪力墙的截面高度一般在1200~2000mm之间,其约束边缘构件长
度LC可统一取450mm:短肢剪力墙的边缘构件的纵向配筋除满足规范要求外,其纵向钢筋最小配筋率宜按框架柱要求设置:抗震设计时,短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%。
4、短肢剪力墙结构的截面设计
(1)墙肢厚度≧200,且按抗震等级为一、二级时短肢剪力墙的截面厚度,底部加强部位≥1/16层高,其他部位≧1/20层高,当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时,底部加强部位的截面厚度≧1/12层高,其他部位≥1/15层高:按抗震等级为 、四级时短肢剪力墙的截面厚度,底部加强部位l/20层高,其他部位≥1/25层高。
(2)在短肢墙结构设计时,应该首先进行剪压比、轴压比的验算,并通过正截面、斜截面计算确定短肢墙的数量和断面形式。
(3)结构布置中应该避免使用独立的一字形短肢墙,移位短肢墙的两个端部都应该设置一定的约束,而一字形短肢墙平面外的刚度比较小,在水平力作用下会降低结构的承载力,并降低结构的延性,导致结构破坏,当无法避免时,应该取消平而外与短肢墙相连的梁,缩小短肢墙之间的距离,以保证短肢墙能够形成一个联肢墙。
(4)短肢剪力墙结构中的墙体厚度较薄,一般为200㎜厚,因此在设置垂直于短肢墙的梁结构时,应该对局部结构进行承压力验算,保证其受力满足要求,如果不满足应该采取有效措施,如限值钢筋直径等。当梁的受力筋采用短捕筋进行附加锚固时,应该对钢筋的长度进行控制。
(5)设计中应该加强梁长度的控制。由于分割墙中布置的短肢剪力墙较多,而短肢剪力墒端部需要连接连梁,则应该对各个短肢墙中的梁长进行控制,一般与短肢墙相连的梁在支座处应该贯通,以便于施工且保证短肢墙的混凝土浇筑方便。
四、结束语
短肢剪力墙结构在现代建筑行业中已成为了很关键的一种形式,随着用户们对建筑内部结构要求的提高,设计者应该提高设计效果,对概念设计给予足够的重视。结合相应的构件受力情况,对短肢剪力墙的薄弱环节加以控制,学会运用科学的计算方法来科学设计规划。
参考文献:
[1]洪晏.异形柱与短肢剪力墙结构设计探讨[J].建筑技术开发,2008(11)
[2]连武辉.浅析高层建筑短肢剪力墙结构设计[J].中国新技术新产品,2010(20)
[3]李钦华.探讨异形柱与短肢剪力墙结构设计相关问题[J].四川建材,2010(5).
【关键词】建筑工程 短肢剪力墙 结构设计
中图分类号:TU198文献标识码: A 文章编号:
近年来,随着经济发展和生活水平的提高,人们对住宅,特别是高层住宅平面与空间的要求也越来越高。若采用框架结构,往往因柱楞突出隔墙,妨碍美观,影响使用效果。若采用一般剪力墙结构,虽无柱体外凸的缺点,但对于底部有停车场等公共设施的情况则矛盾很大,满足不了建筑的使用功能。而且,对于房屋高度不太大的小高层建筑,采用剪力墙结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。为了避免上述缺陷,以一般剪力墙结构为基础,吸取框架结构的优点,使结构刚度调整到适宜,由此形成了一种结构体系——“短肢”剪力墙结构体系。
一、短肢剪力墙结构体系优点
1、满足建筑功能的需曼:(1)与一般框架一剪力墙结构相比,短肢剪力墙采用的墙肢与填充墙等厚,并日硅接各个墙的梁存在于分割墙的竖向平而内,有效避免了结构中的粱突出墙面的问题;(2)短肢剪力墙可以采用轻质材料,有效降低建筑自重,这也符合墙体改革的方向;(3)建筑中添加了短肢剪力墙,可以有效增加建筑的净面积。
2、满足结构设计的需要。在小高层住宅建筑中,与常见的框架一剪力墙相比,框架抗震墙中使用短肢剪力墙,使其受力明确,计算简便的优点,但是这种结构体系中框架拄的截面较大,粱柱出现外露,影响到美观、降低建筑净面积,尤其在平面布置复杂的情况下不能体现优点;但是采用姗肢剪力墒结构体系,分割墙和短肢墙的厚度一致,可以将梁隐蔽设置征端体内部,结构布置灵活,可以根据结构形式和受力特点合理布置短肢墙,并且短肢墙的数量、肢长可以灵活调节,还可以通过不同短肢墙尺寸和布置位置调整刚度和刚度中心的位置。在小高层建筑中使用短肢剪力墙的优点:(1)短肢墙具有承载能力高的优点,可以有效避免传统剪力墙结构中墙体过长出现的构造配筋浪费;(2)墙体质量较轻,有效降低主体结构和基础的造价,对于地基承载能力较低的地区经济效益更加明显;(3)结构自振周期相对较大,可以弥补剪力墙体系抗侧刚度大,从而地震反应加大的缺点;(4)主体结构中的墙肢受力合理,保证墙体具有足够的延性;同时大多数的连梁跨高比>25,保证整体刚度的间时可以降低连梁的自身刚度,避免连梁的剪切破坏,使得连梁延性增强。
二、短肢剪力墙结构布置原则
1、短肢剪力墙一般可根据建筑物的使用功能要求合理布置;
2、短肢剪力墙的总体数量应适中,不能使结构太柔或太刚,满足水平和竖直承载力即可;
3、短肢剪力墙
应均匀布置,尽量使建筑物质心与刚度中心保持一致,轴向应力突变较小且便于支撑水平结构;
当水平荷载比较大,或建筑平面布置不规则时,应在平面外边缘及角点处布置短肢剪力墙以加强结构整体性和满足平面刚度的要求;
短肢剪力墙应尽量对齐、拉直布置,每道短肢剪力墙宜有两个方向的梁与之相连接,连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内,使之形成成片的联肢墙抗侧力结构。
三、短技剪力墙延性的相关设计
1、短肢剪力墙、常规剪力墙的设计
在短肢剪力墙的设计过程中,对其布置情况应该做到科学、匀称、质量中心与刚度中心重相重合,短肢剪力墙的分布情况应该按照T形、L形、Z形、十字形等情况加以设计,以保证短肢剪力墙抗扭与平面之间的稳定性达到要求。对于一些重点的抗侧力结构简体通常使用楼梯,单必须要确保刚度在一定的均衡性内,设置不宜太集中以避免建筑出现过大的扭转效应,且简体的刚度也要达到标准需要,对平面尺寸严格控制,确保简体与常规剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于结构总底部地震倾覆力矩的50%,以建立起躲到抗争设置,维持水平力的可靠传递,并对重要的区楼板增加厚度,对与核心筒连接的梁需参照强度指标设计,以维持建筑内部的结构性能。
2、短肢剪力墙的轴力设计值和剪力设计值
短肢剪力墙的受力主要来源于竖向荷载,其次则是水平荷载,短肢剪力墙在重力荷载代表值影响下形成的轴力设计值的轴压比,抗震等级达一、二、三级后通常要分别控制在0.5、0.6、0.7。有的短肢剪力墙没有翼缘、端柱如:一字形的短肢剪力墙,忧郁延性达不到要求,其轴压比限值需做出降低调整,需减小0.1,短肢剪力墙的抗震等级需尽可能高级点,这样做的主要作用是为了在构造上对短肢剪力墙的延性加以调整。在设计短肢剪力墙的剪力过程中,处理要对底部结构进行调整外,还要顾及至 其它结构层,一、二级抗震等级轴压比需乘以增大系数1.4和1.2,這样做的好处是为了防止短肢剪力墙受到太大的损坏。
3、短肢剪力墙配筋
(1)短肢剪力墙约束边缘构件配箍特征值^v宜按相同轴压比的框架柱提高一级,取轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙,其边缘构件的构造设置应较一般剪力墙高。
(2)短肢剪力墙的截面高度一般在1200~2000mm之间,其约束边缘构件长
度LC可统一取450mm:短肢剪力墙的边缘构件的纵向配筋除满足规范要求外,其纵向钢筋最小配筋率宜按框架柱要求设置:抗震设计时,短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%,其他部位不宜小于1.0%。
4、短肢剪力墙结构的截面设计
(1)墙肢厚度≧200,且按抗震等级为一、二级时短肢剪力墙的截面厚度,底部加强部位≥1/16层高,其他部位≧1/20层高,当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时,底部加强部位的截面厚度≧1/12层高,其他部位≥1/15层高:按抗震等级为 、四级时短肢剪力墙的截面厚度,底部加强部位l/20层高,其他部位≥1/25层高。
(2)在短肢墙结构设计时,应该首先进行剪压比、轴压比的验算,并通过正截面、斜截面计算确定短肢墙的数量和断面形式。
(3)结构布置中应该避免使用独立的一字形短肢墙,移位短肢墙的两个端部都应该设置一定的约束,而一字形短肢墙平面外的刚度比较小,在水平力作用下会降低结构的承载力,并降低结构的延性,导致结构破坏,当无法避免时,应该取消平而外与短肢墙相连的梁,缩小短肢墙之间的距离,以保证短肢墙能够形成一个联肢墙。
(4)短肢剪力墙结构中的墙体厚度较薄,一般为200㎜厚,因此在设置垂直于短肢墙的梁结构时,应该对局部结构进行承压力验算,保证其受力满足要求,如果不满足应该采取有效措施,如限值钢筋直径等。当梁的受力筋采用短捕筋进行附加锚固时,应该对钢筋的长度进行控制。
(5)设计中应该加强梁长度的控制。由于分割墙中布置的短肢剪力墙较多,而短肢剪力墒端部需要连接连梁,则应该对各个短肢墙中的梁长进行控制,一般与短肢墙相连的梁在支座处应该贯通,以便于施工且保证短肢墙的混凝土浇筑方便。
四、结束语
短肢剪力墙结构在现代建筑行业中已成为了很关键的一种形式,随着用户们对建筑内部结构要求的提高,设计者应该提高设计效果,对概念设计给予足够的重视。结合相应的构件受力情况,对短肢剪力墙的薄弱环节加以控制,学会运用科学的计算方法来科学设计规划。
参考文献:
[1]洪晏.异形柱与短肢剪力墙结构设计探讨[J].建筑技术开发,2008(11)
[2]连武辉.浅析高层建筑短肢剪力墙结构设计[J].中国新技术新产品,2010(20)
[3]李钦华.探讨异形柱与短肢剪力墙结构设计相关问题[J].四川建材,2010(5).