短肢剪力墻設(shè)計的要點與分析

1、<p>　　短肢剪力墻設(shè)計的要點與分析</p><p>　　摘要：本文簡要總結(jié)和歸納了短肢剪力墻的設(shè)計要點，并結(jié)合筆者工作實例，對短肢剪力墻在設(shè)計中遇到的問題進行分析，并提出了在設(shè)計中應(yīng)引起注意的地方。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；傾覆力矩；結(jié)構(gòu) </p><p>　　Abstract: This paper briefly summariz

2、es and concludes the key points in the design of short-leg shear wall, and unifies the author working examples, analysis of short-leg shear wall of the problems encountered in the design, and proposed in the design shoul

3、d pay attention to the local. </p><p>　　Keywords: short shear wall; overturning moment; structure </p><p>　　中圖分類號：TU398+.2文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p><b>　　1、引言 </b

4、></p><p>　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，由于有利于住宅建筑的布置，又可以進一步減輕結(jié)構(gòu)自重，應(yīng)用逐漸廣泛。一般剪力墻結(jié)構(gòu)整體剛度大、安全，但是布置不靈活；框架結(jié)構(gòu)布置靈活，但是結(jié)構(gòu)剛度小。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)則可以結(jié)合兩者的優(yōu)點，一般在結(jié)構(gòu)中部布置一般剪力墻，周邊布置短肢剪力墻，這樣使剪力墻結(jié)構(gòu)布置偏于靈活，同時也可以適當降低結(jié)構(gòu)剛度、減小地震作用，不僅對基礎(chǔ)設(shè)計有利，對結(jié)構(gòu)抗震也較為有利。所以在一些小高層結(jié)構(gòu)設(shè)

5、計中，得以普遍應(yīng)用。 </p><p>　　2、短肢剪力墻的設(shè)計要點 </p><p>　　由于短肢剪力墻在地震區(qū)的應(yīng)用經(jīng)驗不多，考慮到高層住宅建筑的安全，對于短肢剪力墻的設(shè)計，《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱《高規(guī)》）中在允許高層建筑中采用短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)的前提下，對短肢剪力墻較多的剪力墻結(jié)構(gòu)在適用高度、使用范圍、傾覆力矩、軸壓比、剪力設(shè)計值調(diào)整、縱向

6、鋼筋配筋率、墻肢厚度、翼緣設(shè)置、樓面梁支承等方面做出了相應(yīng)的規(guī)定。 </p><p>　　2.1 定義及判定 </p><p>　　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。厚度不大的剪力墻開大洞時，會形成短肢剪力墻，對于L形、T形、十字形剪力墻，其各肢的肢長與厚度之比的最大值大于4且不大于8時，才劃分為短肢剪力墻。對于采用剛度較大的連

7、梁與墻肢形成的開洞剪力墻，不宜按單獨墻肢判斷其是否屬于短肢剪力墻。 </p><p>　　2.2 《高規(guī)》及相關(guān)文獻的規(guī)定： </p><p>　?。?）適用高度：房屋適用高度應(yīng)比《高規(guī)》表3.3.1-1規(guī)定的剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度適當降低，7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）時分別不應(yīng)大于100m、80m和60m。 </p><p>　?。?）使用范圍：抗震

8、設(shè)計時，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；B級高度高層建筑及抗震設(shè)防烈度為9度的A級高度高層建筑，不宜布置短肢剪力墻，不應(yīng)采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)（具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)是指，在規(guī)定水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不小于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的30%的剪力墻結(jié)構(gòu)）。 </p><p>　?。?）傾覆力矩：當采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)時，在規(guī)定水平地震作用下，短肢

9、剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不宜大于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的50%；若大于50%，應(yīng)調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，直到能滿足規(guī)范要求為止。 </p><p>　?。?）墻肢厚度控制：抗震設(shè)計時，短肢剪力墻截面厚度除了應(yīng)符合《高規(guī)》7.2.1條的要求外，底部加強部位尚不應(yīng)小于200mm，其他部位尚不應(yīng)小于180mm。 </p><p>　?。?）軸壓比控制：一、二、三級短肢剪力墻的軸壓比，分別不宜大于0.45、

10、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墻的軸壓比限值應(yīng)相應(yīng)減少0.1。限值其軸壓比，是為了改善短肢剪力墻的延性。 </p><p>　　（6）剪力設(shè)計值調(diào)整：短肢剪力墻的底部加強部位的剪力設(shè)計值，均應(yīng)根據(jù)《高規(guī)》7.2.6條進行調(diào)整，其他層一、二、三級時剪力設(shè)計值應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4、1.2和1.1。 </p><p>　?。?）縱向鋼筋配筋率：短肢剪力墻的全部豎向鋼筋配筋率，底部加強

11、部位不宜小于1.2%，三、四級不宜小于1.0%；其他部位一、二級不宜小于1.0%，三、四級不宜小于0.8%。 </p><p>　　（8）邊緣構(gòu)件設(shè)置：應(yīng)符合《高規(guī)》第7.2.14條的規(guī)定。 </p><p>　?。?）翼緣設(shè)置：不宜采用一字形短肢剪力墻，不宜在一字形短肢剪力墻上布置平面外與之相交的單側(cè)樓面梁。由于一字形短肢剪力墻延性及平面外穩(wěn)定十分不利，不宜布置單側(cè)樓面梁與之平面外垂直連

12、接或斜交，同時要求短肢剪力墻盡可能設(shè)置翼緣。 </p><p><b>　　3、工程實例分析 </b></p><p><b>　　3.1 工程概況 </b></p><p>　　XX學(xué)院教職工宿舍位于增城市，為小高層建筑，建筑高度34m，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為50年，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)

13、防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度為0.05g，設(shè)計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，地面粗糙度為B類，基本風(fēng)壓為0.5KN/m2，屬于抗震有利地段。 </p><p><b>　　3.2結(jié)構(gòu)選型 </b></p><p>　　本工程應(yīng)業(yè)主要求，在滿足安全經(jīng)濟的前提下，需保證建筑的美觀，要求在住宅內(nèi)部盡量不要出現(xiàn)梁柱。由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)如本文前面所述的優(yōu)點，此建筑高度3

14、4m、共11層，且處于抗震有利地段，故初步方案確定采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。 </p><p><b>　　3.3結(jié)構(gòu)布置 </b></p><p>　　結(jié)合建筑平面布局，將一般剪力墻主要布置在處于建筑平面中心的樓電梯間處，形成剪力墻筒體作為主要抗側(cè)力構(gòu)件，承擔(dān)水平力。短肢剪力墻則利用間隔墻的位置布置在結(jié)構(gòu)平面的周邊和其他部位。 </p><p>　

15、　3.4結(jié)構(gòu)計算分析 </p><p>　　結(jié)構(gòu)計算采用三維空間有限元分析軟件SATWE程序進行計算?？拐鸬燃壈础陡咭?guī)》表3.9.3查得，取四級，考慮偶然偏心，剛性樓板假定，嵌固端取在±0.00處，樓層剪力差方法(規(guī)范方法)。 </p><p>　　由于此工程建筑平面的限制，結(jié)構(gòu)平面下部的X方向剪力墻不能布置過長、過多，因此X方向剪力墻的數(shù)量少于Y方向的剪力墻數(shù)量，從而使X方向與

16、Y方向的側(cè)向剛度分配不均，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)增大[X方向最大層間位移與最大層間位移的比值1.24（第3層 第1塔）]、[Y方向最大層間位移與最大層間位移的比值1.15(第2層 第1塔)]。同時使得規(guī)定水平力作用下X方向短肢剪力墻底部承受的地震傾覆力矩（抗規(guī)）大于50%，不符合《高規(guī)》7.1.8條第1點“在規(guī)定水平地震作用下，短肢剪力墻承擔(dān)的底部傾覆力矩不宜大于結(jié)構(gòu)底部總地震傾覆力矩的50%”的要求。因此需調(diào)整結(jié)構(gòu)方案，才能滿足規(guī)范要求。

17、后來與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，調(diào)整建筑平面下部水平方向一處門洞位置，在此處加長了原來短肢剪力墻的長度，使其成為一般剪力墻，再次計算，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)減小[X方向最大層間位移與平均層間位移的比值1.20(第 3層第 1塔) 、[Y方向最大層間位移與最大層間位移的比值1.14(第2層 第1塔)]；X、Y方向底部傾覆力矩也均能滿足規(guī)范的要求（X方向 44.89% 、Y方向32.58%）。 </p><p>　　4、應(yīng)引起

18、注意的地方 </p><p>　　4.1SATWE關(guān)于短肢剪力墻的判定：首先是兩肢、單肢墻才會進行短肢墻的判斷。例如T形剪力墻，程序認為兩節(jié)點間為一段墻，這樣T形墻被認為是三段，即腹板一肢，左右翼緣各一肢，即使T形剪力墻的腹板與翼緣兩肢高厚比均大于4小于8，程序也會將其認為一般墻。 </p><p>　　4.2SATWE中結(jié)果WVO2Q.OUT文件中提供了三種柱、墻傾覆力矩的計算方式：規(guī)定

19、水平力框架柱及短肢墻地震傾覆力矩(抗規(guī))、規(guī)定水平力框架柱及短肢墻地震傾覆力矩(軸力方式)、內(nèi)力CQC的框架柱及短肢墻地震傾覆力矩。方法一：抗規(guī)——建筑抗震設(shè)計規(guī)范（GB 5011-2010）6.1.3方法，用規(guī)定的水平力計算出各柱、墻剪力，再使用該條條文說明公式計算傾覆力矩。方法二：軸力方式——將該層柱、墻軸力拿出，對柱、墻軸力的合力點取距，再加上柱、墻底彎矩為最終傾覆彎矩。方法三：CQC法——與方法一類似，但是柱、墻構(gòu)件剪力通過CQ

20、C組合得到，而不是用規(guī)定水平力得到。 </p><p>　　根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院PKPM新天地85期有一篇文章中對這三種傾覆力矩的計算方法進行了分析和總結(jié)：“幾種傾覆力矩的計算方法會得到不同的結(jié)果，采用CQC方法可以用于一般的參考；抗規(guī)方法是一種簡化方法，直觀，但是部分情況下會統(tǒng)計偏小，而軸力方式雖然從傾覆力矩的角度更加合理，但是對合力點的選取尚缺乏理論依據(jù)”。 </p><p>　　因

21、此，傾覆力矩是具有較多短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要指標，在設(shè)計時應(yīng)引起注意。設(shè)計人員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況，參照以上幾種計算結(jié)果對傾覆力矩做出合理分析與判斷。 </p><p>　　4.3 減小短肢剪力墻傾覆力矩比的方法：要使短肢剪力墻的傾覆力矩比減小，就要減小短肢剪力墻的傾覆力矩，增大一般剪力墻的傾覆力矩。故可以將短肢剪力墻減短、減薄，部分短肢剪力墻取消；或者將一般剪力墻加長、加厚，增加一般剪力墻數(shù)量；再或者將短肢

22、剪力墻長度加長，使其成為一般剪力墻。但在調(diào)整過程中，應(yīng)注意結(jié)構(gòu)剛度，盡量避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)平面或豎向不規(guī)則現(xiàn)象。 </p><p><b>　　5. 結(jié)論 </b></p><p>　　本文總結(jié)了規(guī)范要求的有關(guān)短肢剪力墻的一些設(shè)計要點，并通過工程實例，簡要的介紹了一些可行的設(shè)計方法及其在設(shè)計過程中應(yīng)該引起注意的地方，希望可以為同類工程提供參考。 </p>&l

23、t;p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1].《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ 3-2010） </p><p>　　[2].《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011-2010） </p><p>　　[3].《多層及高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計軟件（墻元模型）SATWE（2010版）用戶手冊及技術(shù)條件》，