| 标题 | 小高层建筑结构中短肢剪力墙的设计要点分析 |
| 范文 | 石诗慧 摘要：伴随城市化发展进程的持续深入，城市中小高层建筑的规模与日俱增。其中，短肢剪力墙结构得到了广泛应用。本文将从短肢剪力墙的布置数量角度出发，对其概念、应用优势以及特征等进行介绍，同时阐述其构造要求，从抗震设计、短肢剪力墙的选择应用、剪力墙洞的布置以及结构优化等层面着手，指出小高层建筑结构中短肢剪力墙的设计要点，以期为有关设计人员提供参考。 Abstract： With the continuous deepening of the urbanization development process， the scale of urban small and medium-sized high-rise buildings is increasing day by day. Among them， the short-leg shear wall structure has been widely used. This article introduces the concept， application advantages and characteristics of the short-leg shear wall from the perspective of the number of layouts， at the same time explains its structural requirements， from the seismic design， the selection and application of short-leg shear wall， the layout of shear wall holes and structural optimization， ?it points out the design points of short-leg shear wall in small high-rise building structures in order to provide reference for relevant designers. 关键词：小高层建筑;短肢剪力墙结构;设计要点;结构布置;抗震性能 Key words： small high-rise building;short-leg shear wall structure;design points;structure layout;seismic performance 中图分类号：[TU355] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2020）17-0157-02 0 ?引言 在如今的小高层建筑当中，短肢剪力墙结构极为常见，此结构的设计质量能够对整体结构稳定性、安全性产生直接影响。所以，为了确保小高层建筑的安全适用，设计部门应对此结构类型展开全面分析和优化，使其能够与国家有关标准相符合，保证施工得以顺利进行，最终推动建筑行业稳定、长远发展。 1 ?短肢剪力墙综述 1.1 概念 对于小高层建筑的平面、空间特殊布局与要求而言，短肢剪力墙结构具有重要的作用。伴随建筑行业的全面发展，传统的框架结构因为受制于建筑立体空间、露梁及露柱等因素，使得大部分建筑独特需要无法被满足。在研讨过程中，广大设计人员充分结合了传统框架结构的优势以及先进经验，也对优化短肢剪力墙结构的构造设计等相关工作提出进一步要求。从实践中可知，短肢剪力墙结构即墙肢体的高度和厚度均小于300mm的结构形式，该结构各肢横截面的高度和厚度的最大比值处在4-8范围内，属于剪力墙结构的一种。然而需要有关人员注意的是，该结构并不能彻底应用于小高层建筑结构当中，实际设计过程中需要采用合适的手段以及方法[1]。 1.2 应用优势 将短肢剪力墙结构应用于小高层建筑中，能够使建筑室内空间得到合理拓展，以便满足居民对于室内空间的特殊需求。短肢剪力墙结构具备此类功能的主要原因，便是在展开设计时，对平面布置因素加以综合考虑，从而把内隔墙当作一类特殊建筑构件，并且合理地将其应用于建筑结构系统当中，进而使各相关构件的配置得以有效优化。设计人员在设计短肢剪力墙结构的时候，应当按照此类建筑结构的实际特征来对短肢剪力墙实际需要应用的数量进行有效控制，并在建模计算时及时调整刚度与强度，必须对抗侧力要求加以全面掌握，同时按照抗侧力合理布置短肢剪力墙结构系统[2]。 1.3 特征 ①在开展短肢剪力墙结构的设计时，应当结合隔墙来布置短肢剪力墙结构竖向构件，从而保证对此类结构的可靠连接，进而充分发挥出建筑结构实际应用功能。②在小高层建筑项目的设计阶段，技术人员应该结合项目具体状况来判断短肢剪力墙结构具体数量、位置以及长短，另外也应当采用合理手段来科学调节短肢剪力墙结构系统，以便保证此结构可以与实际施工需求相符合。③在布置短肢剪力墙结构的过程中可知，其灵活性较高，而这便可不断丰富相关的设计施工方案，经过筛选、优化，得以使此类结构类型获得更好的安全性、适用性、经济性。④在将短肢剪力墙结构应用于小高层建筑当中时，可以在很大程度上隐蔽梁柱，传统长肢剪力墙结构的优势较小。 2 ?短肢剪力墙体系构造要求 短肢剪力墙结构系统的构造要求和普通剪力墙结构是一致的。如今在我国此类结构体系的设计过程中，一般会以两类方法设计短肢剪力墙结构体系端部的暗柱：①将暗柱设置到端部;②在腹部均匀地配筋。此外，若短肢剪力墙的肢长比较长，便应当合理设置剪力墙的竖向以及水平向的分布筋。需要注意的是，异形柱的配筋方法与腹部的均匀配筋较为相似，因此可以设置腹部钢筋面积为竖向分布筋，随后在端部放置计算所得暗柱钢筋的面积。 设计人员应该对短肢剪力墙连梁斜截面的抗剪极限承载力以及正截面的极限承载力等展开计算。如今，正截面的极限承载力计算主要采用的方法为全过程分析法。同时，短肢剪力墙连梁正截面的配筋应该根据矩形截面构件展开计算，主要是取梁下筋和上部配筋较大值，随后根据对称配筋将其放置到梁截面的下部与上部，进而结合斜截面的抗剪极限承载力计算箍筋，并沿连梁的全跨进行加密设置。除此之外，在抗震设计连梁结构的时候，需要塑性调幅其弯矩。在降低部分连梁的上部弯矩设计值之后，还需要及时加大连梁下部弯矩设计值。 3 ?小高层建筑结构中短肢剪力墙的设计要点 3.1 抗震设计 3.1.1 振型数相关要求 在实际设计中，从根本上需要确保的相关要求为：振型的参与质量超过总质量的90%。其中，结构的形式及其层数将决定振型数，即振型数会在整体刚度有较大的突变或者结构本身拥有较大的刚度时取值较大。 3.1.2 连梁刚度的折减 在小高层建筑当中，其连梁属于一类耗能型的建筑构件，一旦剪切破坏连梁将会降低结构延性，这对建筑抗震是极为不利的，因此在设计过程中需要根据强剪弱弯的延性需求原则来计算连梁刚度。在设计小高层建筑结构的时候，连梁刚度出现一些降低是被允许的，在相应设计程序当中，对开裂后连梁的刚度情况加以反映的主要是连梁刚度的折减系数。需要注意的是，在短肢剪力墙结构系统当中，其墙肢有着较小的刚度，而对各个墙肢加以连接的梁和传统框架梁较为相似，但是和普通剪力墙之间连梁有所不同，所以不可在对总体信息加以计算时大幅度下调连梁刚度，进而降低其设计内力。需要根据传统框架梁相应要求对混凝土受压区的高度进行控制，在削弱其对应梁端的负弯矩钢筋时，应该考虑塑性因素进行70%、80%的调幅。 3.1.3 抗震构造的重要设计参数 对于短肢剪力墙的底部加强部位，应调整剪力设计值，剪力增大系数一级取1.6，二级取1.4，三级取1.2，其他各层一、二、三级时剪力设计值的增大系数分别为1.4、1.2、1.1。同时，需要确保短肢剪切墙的截面厚度不小于200mm。在考虑抗震构造的时候，需要确保底部超过1.2%的配筋率，而其余部分超过1%的配筋率[3]。 3.1.4 布置结构注意事项 将短肢剪力墙结构应用于小高层建筑当中时，应该结合对应图纸中的相关要求，对该剪力墙加以合理的、均匀的布置，另外墙体轴向压力需要在特定范围中得以控制，严禁出现过大的差值。需要注意的是，在展开竖向布置时，需要尽量保证上下墙肢对齐，最大限度地使结构受力连续。应确保洞口位置准确，设置连梁后使结构抗侧力得以提高，进而全面提升短肢剪力墙结构系统整体抗震性能。 3.2 短肢剪力墙选择应用 短肢剪力墻结构并非可以被应用于所有小高层建筑当中，因此在设计过程中，应当确保传统剪力墙和短肢剪力墙搭配设计的方式，而这两种剪力墙可以一同抵御水平地震作用。短肢剪力墙结构若建筑高度不超过100m，在抗震设计时高厚比宜为7。 3.3 剪力墙洞的布置 ①必须严格遵循相应标准设计洞口的位置。若想确保刚度间距和墙肢洞口不会过大，则需要把洞口设计成排状或者列状，使应力的分布规则得到有效保障，并且确保连梁和墙肢传力路径明晰。②如果在设计过程中应用错洞剪力墙以及叠合错洞墙，由于其没有适当的洞口距离，极易出现不规则的墙肢，加之构造布局与应力较为复杂，洞口便会存在薄弱处，因此应当最大限度地确保不在这些洞口位置设置剪力墙，另外在工程需要的时候，还应加强叠合洞口，填充洞口时应选择轻质的材料。③在设计洞口的时候可以运用更为精准的方法加以分析，同时采用更多有限元软件分析模型，从而可靠处理大部分不规则的开洞。 3.4 优化短肢剪力墙结构的主要思路 ①在展开抗震设计的时候，相比于结构总体倾覆力矩，剪力墙与筒体承受的第一振型下底部地震倾覆力矩应超过一半。②需要重新调整底部以及其余各层剪力设计值，其中包括了抗震设计以及非抗震设计过程，以防在水平作用之初便剪坏短肢剪力墙，同时需要保证短肢剪力墙不小于200mm的截面厚度。③若想使短肢剪力墙延展性能得以有效改善：一级抗震等级时，各层短肢剪力墙轴压比在重力荷载代表值作用之下不会超过0.5。二级与三级抗震等级时，各层短肢剪力墙轴力值的最高轴压比应低于0.6和0.7。对于一字形短肢剪力墙而言，特别是在其无翼缘与端柱时，由于其延性更差，因此需要将轴压比限值另外降低0.1。④对剪力墙需要强化的部位加以确定之时，应关注剪力墙顶层以及楼梯电梯间墙等部位，以及结构塑性铰的部位。⑤应适当扩大加强范围，在一般情况下，若剪力墙结构超过150m，最合适的强化位置高度应位于整体墙肢的10%处。为了充分提升建筑整体抗震性能，需要重点关注墙体强化部位、控制肢长、抗震构造要求等。 4 ?结合实例对比经济性分析 某项目总计有11层层数，总高度31.9m，每层层高标准为2.9m。与普通剪力墙的设计方案为对比基础，改变墙肢的长度，让短肢剪力墙结构承受倾覆力矩的比例变化，按照结构承担底部倾覆力矩在总地震倾覆力矩中占比划分的三种方案，占比分别是31%、39%和48%。对比四种方案造价可知，其单层土建总造价分别为64.11万元、61.19万元、61.36万元以及61.28万元，占比为31%的方案造价最低。由此可见，短肢剪力墙比普通剪力墙经济性更高，另外在底部倾覆力矩在总地震倾覆力矩中占比提升的过程中会使总造价上升。 5 ?结论 总之，将短肢剪力墙结构应用于小高层建筑结构当中，可以使建筑结构整体强度以及刚度得到保障，同时这也与项目设计施工相关规范标准相符合，能够在保证结构稳定安全的基础上提升小高层建筑的美观与整体性。然而在实际应用过程中，短肢剪力墙结构依然存在一些缺陷，因此，有关人员必须严格遵循相关规范要求，提升结构设计合理性、适用性与经济性，以便从源头保证项目的最终质量。 参考文献： [1]吴晓磊.小高层建筑结构中短肢剪力墙的设计要点综述[J].建设科技，2019（15）：80-82. [2]袁江满.小高层建筑中短肢剪力墙结构设计浅析之我见[J].居舍，2018（11）：67. [3]李全清.小高层建筑短肢剪力墙结构的设计方法[J].建筑设计管理，2017，34（06）：91-92，110. |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。