短肢剪力墙结构受力特点与设计方法探析

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1、短肢剪力墙结构受力特点与设计方法探析　　摘要：本文简述了短肢剪力墙结构的的受力特点和布置问题，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；高度比Abstract:thispaperdescribesthemechanicalcharacteristicsofshortlimbshearwallstructureandlayoutproblems,andonseveralmattersneedingattentioninthedesignofshortlimbshearwallstructuremadeinthis

2、paper,foryourreference.Keywords:shortlimbshearwallheightratio中图分类号：TU318文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）04-0000-001前言近几年来，高层住宅建筑中短肢剪力墙这种结构形式越来越多，由于高层建筑中一般不允许采用异形柱，而短肢剪力墙却是较常用的构件。这种结构形式平面布置时利用楼梯间、电梯间、山墙、分户墙布置一般剪力墙，其余布置短肢剪力墙。这种布置既使厅和卧室没有突出的梁柱，又能通过调整剪力墙的位置满足现代居住空间的要求，因此深受开发商和住户的青睐。62

3、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

4、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。从典型的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。6现在再将连梁沿跨中截开，开该处的弯矩为零，剪力为Vbi。式中，Vbi为i层连梁对两个墙肢提供的弯矩贡献，称为结束弯矩。可见，整体弯矩是由连梁的剪力作用提供的，剪力墙某

5、一水平截面上的整体弯矩等于此截面以上所有连梁对墙肢的约束弯矩的总和，这就是连梁的贡献。在短肢剪力墙中，整体弯矩比局部弯矩大得多，所以剪力墙的主要受力特点是以整体弯曲为主，大多数楼层的墙肢没有反弯点。3结构布置中需注意的问题短肢剪力墙结构应加强抗震薄弱环节，注重概念设计。(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构抗侧刚度较小，设计时应布置适当数量的长墙，或利用楼梯间、电梯井形成刚度较大的内筒，建筑物由风荷载及地震作用引起的水平作用力主要由这部分剪力墙承担，以避免地震作用下结构产生过大的变形．同时形成两道抗震防线。(2)高层短肢剪力墙结构在地震力作

6、用下，将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面小且承受较大的竖向荷载，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使墙肢首先开裂。应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率等，提高其延性。(3)由于一字形短肢墙自身刚度及稳定性不够好，除条件限制外，一般不宜采用。6(4)短肢墙应尽量均匀分布，其轴向应力不应相差太悬殊。4短肢剪力墙结构的计算及其设计4．1短肢剪力墙结构的计算方法短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型．配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT

7、．TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度(多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数)，考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂(如有转换层)时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构

8、由于肢长较短(一般为墙厚的5—8倍)，本身较高细，更接近干杆件性能，所以，用TAT、TBSA计短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度