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试议结构设计建筑工程中短肢剪力墙结构设计

收藏本文 2024-01-20 点赞:17264 浏览:73017 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:
短肢剪力墙结构在现代建筑行业中是一种比较常用的结构形式,其不但能够避免室内存在柱楞,还能增大建筑内部的使用面积,同时对于建筑物内部的使用功能以及布置情况都可以不断改善。诸多优势使得这一结构成为了很多建筑师和开发商的欢迎。而在实际运用过程中,人们发现了短肢剪力墙结构存在的弊端,其在抗震性能方面的能力较弱。本文简述了短肢剪力墙结构的定义及优点,对短肢剪力墙结构设计中的几点注意事项作了阐述,供大家参考。
关键词:短肢剪力墙;短肢剪力墙结构;短肢剪力墙结构的判定

引言
短肢剪力墙过多的剪力墙结构能够给住宅建筑内部的分布带来很大的方便,其能够有效防止框架结构露梁露柱的缺陷,能够满足更多用户对平面有效分割的需要。并且,在经过运用轻质填充墙后能够大幅度降低结构本身的重量,从而减弱结构的侧向刚度,使得结构的自振周期不断增大,间接地增强了结构承受震动的能力。但受到新型结构抗震性的影响,其在地震较多的地区没有得到太多的运用,为确保万无一失,在运用短肢剪力墙结构抗震设计过程中,对其运用范围加以限制,更应该完善相应的抗震方法。
短肢剪力墙的定义
在人们对住宅环境要求不断提高的过程中,对于多层住宅平面与空间的要求也更为严格。早期常规框架结构的露柱露梁、剪力墙结构会给建筑空间带来不利影响,限制了其内部空间结构大小,这显然满足不了用户当前的实际需要。因而, 在设计者和建筑者们长期的研究探索中,其把剪力墙当成基础,对框架的优势不断积累改进后创建了全新的结构模式,即 “短肢剪力墙一简体(或一般剪力墙)”结构体系。

1 .短肢剪力墙高厚比的标准

在短肢剪力墙设计过程中需要对高厚比加以严格控制, 其具体控制方法包括:(1)把短肢剪力墙、常规剪力墙互相区分开来。在建筑施工标准中提到了,短肢剪力的高厚比通常为5~8,常规剪力墙的高厚比需在8以上。(2)把短肢剪力墙、异型柱之间加以区分。工程标

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准中的规定内容为:异型柱是截面几何形状为L形、T形和十字形,同时要求截面各肢的高厚比要低于4的柱,以满足结构之间的衔接需要,通常墙肢高厚比在4 ~5 之间的构件需要根据具体的结构形式加以设计。

2 .短肢剪力墙在实际中的判定

短肢剪力墙的判定在实际中,由于L形、T形、十字形和Z形的短肢剪力墙的大量应用,比一字形短肢剪力墙的抗震性能强,延性及平面外稳定性较好,所以规范要求短肢剪力墙尽可能设置翼缘。PKPM(结构计算软件)规定,短肢剪力墙必须是不超过两个墙肢且每个墙肢高厚比都小于8 的剪力墙, 软件按此定义搜索和判断短肢剪力墙。
短肢剪力墙结构的布置原则
1. 短肢剪力墙主要布置在房间间隔墙的交接处,墙肢的数量要根据具体的抗侧力要求进行确定,不能过多或过少,以免结构过刚或者过柔。
2. 短肢剪力墙应该尽量均匀布置,以保证建筑物的刚心和质心相一致,避免在地震中发生扭转。

3. 在结构布置上,要是短力墙尽量对齐拉直,使其形成成片的联肢抗侧力结构。

4. 当水平荷载较大时或者建筑物造型不规则时,应该在平面外各角点及边缘处布置短肢剪力墙来满足结构平面刚度的要求和加强结构的整体性。

5. 为了避免墙肢凸出各间隔墙表面。墙肢一般不宜过厚。

短肢剪力墙的受力特点
目前,对于短肢剪力墙为何定义为墙肢高度比为5~8 的剪力墙并没有明确说明理由。事实上,短肢剪力墙介于联肢墙与异形框架柱之间,它属于联肢墙的一种界限情况,与一般的联肢墙相比,它的墙肢截面高度要短一些,但它仍属于剪力墙的范畴。下面以双肢墙为例来说明短肢剪力墙的受力特点。它由两个T 形截面的墙肢和一系列连梁组成的联肢墙。设水平荷载在离墙底为z 的高度处产生的弯矩为M,由平衡条件知:
M=M1+M2+N1
式中:Ml、M2 分别为离墙底高度为z 的水平截面上,由墙肢1、2 单独承担的变矩,它使单个墙肢截面产生弯曲,称为局部弯矩;N 为该处墙肢截面的轴向力;L 为两墙肢截面形心之间的距离L=LI+L2。显然NL 表示由两个墙肢整体工作的组合截面所承担的弯距,它使组合截面产生弯曲,其中一个墙肢受拉,另一个墙肢受压,因此将NL称为整体弯矩。
短肢剪力墙在倒三角形水平荷载作用下墙肢的局部弯矩、墙肢轴力所产生的整体弯矩以及外荷载产生的总弯矩之间的关系。不难看出,整体弯矩随着整体性系数的增加而增大,而局部弯矩则随着整体性系数的增大而减小。
短肢剪力墙结构设计的相关规定

1. 短肢剪力墙结构的必要条件

抗震设计时,简体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构部底部地震倾覆力矩的50%。若由短肢墙承受的地震倾覆力超过50%,说明短肢剪力墙所占的比例过大,这在规范上是不允许的。若由短肢墙承受的地震倾覆力矩很小,则此结构应视为一般剪力墙结构,不用定义为短肢剪力墙结构。当采用PKPM 软件计算时,这一条件的实现与否可以SATWE 的WV02O.OUT 文件中查看,或在TAT的NL-1.OUT 文件中查看到。

2. 短肢剪力墙的应用范围

(1) B 级高度高层建筑和9 度抗震设计的高层建筑,即使设置简体,也不能采用;
(2) 其最大适用高度比《高层建筑混凝土结构技术规程》表4.2.2—l 中剪力墙结构的规定值适当降低,且7 度和8 度抗震设计是分别不应大于100m 和60m。

3. 短肢剪力墙的抗震加强

(1)抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用。
(2)抗震等级为一、二、时的轴压比分别不宜大于0.5、0.

6、0.7;对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙,其轴压比限值相应降低0.1。

(3)除底部加强部位应按《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.2.1O 条调整剪力设计值外,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,

一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4 和1.2。

(4)底部加强部位的纵向钢筋配筋率不宜小于1.2%,其它部位不宜小于1.O%。
(5)墙体厚度不应小于200mm,混凝土强度等级不应低于C25。
抗震薄弱位置与改善方法
剪力墙结构的抗震的薄弱位置主要包括了:外边缘、墙肢、小墙肢、连梁等方面。若出现扭转效应之后,建筑平面外边缘及角点处的墙肢则会迅速断裂;受到地震冲击的影响,高层短肢剪力墙结构会出现较大的整体弯曲变形,底部周围的小墙肢由于截面面积小常常承受了过多的竖向载荷,对剪力墙结构的损坏较为严重。而短肢剪力墙结构内,其墙肢刚度不断减弱,导致连梁受剪破坏的能力增强。因而,设计短肢剪力墙结构时需要对结构的薄弱部位加以控制。
(1)维持应力均衡。短肢剪力墙遍布于平面的应力需要维持平衡,保证刚度中心和建筑物质心相互靠近,从而降低结构的扭转效应;合理调整建筑结构相关位置墙肢的厚度,对墙肢截面的轴压比加强控制,通常在0.6以内,从而加强墙肢的承载力。
(2)增强抗震等级。对于短肢剪力墙抗震等级的设计,要按照较高级别进行设计。短肢剪力墙的剪力设计值,除了要对底部位置增强设计外,相关部位也需要做出一定的调整。短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率,其底部通常在

1.2%以上,其余位置应在0%之上。

结束语:
随着设计方法的不断更新,短肢剪力墙结构体系中的运用将会越来越广泛。但是由于国家一直没有统一的规程、规范,因此导致其在应用方面受到了一定的制约,应尽快制定出相应的规范,以使该设计方法在实际应用中更合理、更安全。
参考文献:
邝超民.短肢剪力墙结构分析与设计[J].广东建材,2008(2):81-82.

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