小高层建筑中短肢剪力墙结构设计浅析

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1、小高层建筑中短肢剪力墙结构设计浅析　　摘要：本文笔者根据颁布的《抗震规范》和《高规》，介绍了短肢剪力墙结构的特点及结构布置，并对短肢剪力墙结构的计算分析和设计中应注意的问题进行了探讨，提出了与其相适应的结构计算方法和建议；　　关键词：短肢剪力墙；结构设计；计算分析　　　　一、前言　　　　近年来，随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。“短肢剪力墙结构”这种新的高层住宅结构体系由于克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，有利于住宅建筑布置，结合住宅建筑平面开问小、进深小及

2、层高低的特点，又可进一步减轻结构自重，逐渐得到了推广应用，并广泛受到建筑师和业主的欢迎。本文笔者根据颁布的《抗震规范》和《高规》，在工程实践中对该体系的结构布置要点及计算中需注意的一些问题进行了探讨。　　　　二、结构体系的优点　　　　(一)满足建筑功能的需要　　1、墙肢与填充墙等厚，连接各墙的梁位于隔墙竖向平面内，避免框架结构中梁柱突出墙面的问题。　　2、墙体采用轻质材料，符合墙体改革的方向。　　3、虽然短肢墙构件增加了施工难度，但扩大了使用面积。　　　　(二)满足结构设计的需要　　1、在小高层住宅中，与常用的框架——抗震墙体系相比，框架——抗震墙体系具有受力明确，计算简单等优点，但其柱子

3、截面大，梁柱外露，影响美观和使用，在平面复杂多变的情况下结构布置体系难趋合理，结构分析计算困难。而短肢剪力墙体系，墙肢和梁可隐蔽，结构布置灵活。墙的数量和肢长根据抗侧力的需要而定，数量可多可少，肢长可长可短，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置。　　2、在小高层住宅中，与常用的剪力墙体系相比，短肢剪力墙体系具有如下优点：　　1、充分利用墙肢的承载能力，避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费。　　2、减轻结构自重，降低主体结构和基础造价，尤其对于地基承载力较低的地区经济效益显著。　　3、结构自振周期相对加大，弥补剪力墙体系抗侧刚度大，从而地震反应加大的缺点。　　4、

4、主体结构中大多数墙肢呈受弯工作状态，从而保证墙体具有足够的延性：同时大多数连梁的跨高比大于25，保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度，避免连梁的剪切破坏，使连梁也具有足够的延性，以此来弥补剪力墙体系延性的不足。　　　　三、结构布置中需注意的问题　　　　短肢剪力墙结构抗震性能较差，故应加强抗震薄弱环节，注重概念设计，满足高规要求。　　(一)短肢剪力墙应均匀布置，使墙的轴向应力差别不宜过大。竖向布置短肢剪力墙，尽可能做到墙肢上、下对齐、连续，尽量避免洞口错位，与连梁一起构成连续跨数较多的抗侧力体系。　　(二)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向平面内。短肢剪力墙

5、应该尽量在另一方向上设置翼缘，尽可能避免有一字形短肢剪力墙出现。结构布置上考虑纵横墙的共同作用。　　(三)短肢剪力墙应设计成强墙柱弱连梁的体系。所谓强墙柱，是指墙柱可采用强度等级高的混凝土，加强墙柱配筋：尽可能减少连梁高度，使分配的地震力不至于太大，也使短肢剪力墙体系计算更合理。　　(四)B级高度高层建筑及9度抗震设计的A级高度高层建筑，不能采用短肢剪力墙结构。　　(五)最大适用高度比高规表中剪力墙结构的规定值适当降低，且7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m。　　四、结构计算模型和软件　　　　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。其计算模型同于普通剪力墙结构，将

6、结构作为空间体系，粱和柱均采用空间杆单元，剪力墙单元模型。目前计算上可采用的三维空间分析软件有开口薄壁计算模型，空间膜元，板壳单元模型以及墙组元模型。楼板假定有无限刚和弹性两种，　　目前短肢剪力墙结构广泛采用中国建筑科学研究院PKPM-CADI程部的两个计算软件，TAT(多层及高层建筑结构三维分析与计算软件)和SATm；抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2％。其他部位不宜小于1.0％：新“抗震规范”出现了约束边缘构件这个概念，对抗震等级为二级及以上的短肢剪力墙，由于墙肢长度较短，约束边缘构件沿墙肢两个方向近于整段墙肢，为了加强墒肢抗震性能，可以把整段

7、墙肢作为约束边缘构件考虑。　　(二)程序输入和输出时应注意的问题　　1、转换层所在层号、框支梁、框支柱、角柱的指定。框支梁、框支柱、角柱是带转换层的复杂高层建筑抗震设计时需特别加强的构件。《抗震规范》和《高规》按“强剪弱弯”的原则，对其抗震等级和组合设计内力值进行调整，并采取相应的结构构造措施。因此，程序输入过程中正确指定转换层所在层号、框支梁、框支柱和角柱，对计算结果的合理输出是相当重要的。也是设计人员容易忽视的问题。