基于低层轻钢住宅剪力墙设计的探讨.pdf

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1、垫!垒生箜!塑i望箜!!Q塑)辽酉建坠：————————————：———：』墅叁量垫些基于低层轻钢住宅剪力墙设计的探讨■韦毅■南宁智海建筑设计有限公司，广西南宁530003摘要：近年来，轻钢建筑日渐增多，轻钢建筑的剪力墙设计问题日益得到重视。本文对低层轻钢住宅剪力墙设计的相关问题进行了分析探讨。关键词：轻钢住宅剪力墙设计1轻钢结构的特殊特点1．1板肋结构板块轻钢房屋基本由墙体板块、楼层板块用镀锌自钻钉及连接件拼装组成。墙体板块由墙体龙骨和覆盖板材用钉子连接组成(板材一般选用OSB板、木夹板、石膏板楼层板块由托梁、OSB板或

2、木夹板组成。龙骨和板材通过钉子连接形成板肋结构板块，能够承受垂直和水平荷载。1．2蒙皮效应所谓蒙皮效应是指压型钢板在其平面内的抗剪能力，可称为受力蒙皮作用。如将压型钢板与构件进行可靠连接，则此蒙皮效应可使围护结构同时成为结构的重要组成部分，参与整个结构体系工作，为与之相连的受压、受弯压构件提供连续侧向支撑，从而提高这种构件的刚度及稳定承载力。各板块是“龙骨+板材”形成“蒙皮”的技术特征，其力学模型是墙一一柱(或楼一梁)不分，与传统的墙一一柱分离的砖混结构有着完全不同的力学特征。1．3盒子概念风速≥145km／h或地震设计等

3、级为Ⅷ级或更大的地区(强震区)，抗震做法要求将建筑物以横撑墙列和膈板将结构分化处理，如仍不满足要求，则需按一般工程惯例设计及建造。在强震区，轻钢房屋由于横撑墙列的布置，在结构分析方面将结构划分为几个盒子，独立进行结构分析。每个盒子须满足一定的纵横比。1．4横撑墙列横撑墙列是轻钢结构的一个重要概念，这里做一下重点介绍。1．4．1强震和强风区限定在强震区，干墙的高度(从基础顶部到墙顶部)不能超过4ft(1220mm)，楼面和屋面膈板的长宽比不能小于0．25：l或大于4：1。这个长宽比应由横撑墙列之间的间距(膈板跨度)除以隔板横

4、撑墙列方向的宽度来确定。楼面和屋面膈板平面局部突出尺寸不应超过4ft(1220mm)．担当楼面和屋面膈板平面局部突出尺寸超过4ft时，局部突出部分应当作为独立部分进行分析，由横撑墙列来分隔。所有外墙和特别指定的内墙应布置横撑墙列，当横撑墙列将建筑分成两部分时，该横撑墙列铺设的结构支撑墙板的长度应等于这两部分独立计算所需的支撑墙板长度之和。楼面膈板和屋面膈板的垂直错开位置应由横撑墙列支撑。横撑墙列从基础起到需要布置横撑强烈的最顶层应是连续的且处于同一垂直平面内，并且在水平方向不应错位。1．4．2强震和强风区的不规则建筑在强震

5、区，不规则建筑应根据规范设计抗侧体系，如果没有相应规范可以利用，可以按通过审查的工程惯例来设计。当建筑出现以下情况之一时，应被认为是不规则的：(1)需要设置横撑墙列，外部横撑墙列从基础到最顶层不在同一个垂直面上。(2)楼板或屋面的某一部分边沿没有横撑墙列提供侧向支撑。(3)例外：没有支撑在I型或Ⅱ型横撑墙体的部分楼面或屋面，容许延伸到横撑墙列外不大于6ft(1829mm)的位置。(4)楼面或屋面开孔超过12ft(3658mm)，或超过楼面或屋面最小尺寸的50％。(5)楼面局部出现垂直错位，且没有横撑墙列支撑时。(6)横撑墙

6、列未在两个正交方向同时布置。(7)基础以上某一层横撑墙列有不同的支撑系统组成。2轻钢结构低层住宅设计荷载分析2．1结构设计准则与方法结构系统中不应存在太薄弱的环节，确保局部结构间的失效不会快速扩散而导致结构破坏，因而结构系统和节点应形成一个连续的传力途径，以便将设计荷载连续地传递到地面。此即结构设计安全性和整体性准则。2．2房屋主体侧向风荷载和屋面风吸力钢结构住宅有明确的主抗风系统：水平膈板(楼板和屋面)以及剪力墙体。作用在主体结构上的风荷载，作用在主体结构上的风荷载，按屋面和墙体的水平和垂直投影面积分别施加，水平风荷载分

7、别作用在房屋的横向和纵向，屋面的风吸力作用在屋面的水平投影面积上，方向向上。侧向风荷载可以按从属面积法向抗剪墙体以及水平膈板上分配，比较精确的方法是假设膈板在平面内是刚性的，按抗剪墙体的相对刚度分配。2．3水平地震力简单的方法是采用底部剪力法计算水平地震作用，各层的底部水平地震力按下式计算：E=O．8[(ss)(Fa)／R]Wg。2．4水平地震力的分配作用在各层顶部的地震水平剪力由抗剪墙体承担，设计时要避免出现严重的扭转作用，同时，也要避免因局部墙体刚度过大而出现部分墙体超载现象。层问地震水平力向各抗剪墙体分配时，比较常用

8、的方法是按各墙体的从属地震反应重力代表值的比例分配，也可按刚度分配。3水平力的传递路径分析31水平剪力部分(1)在轻钢结构各构件主要靠钉子及拉带实现连接的情况下，连接各层的钉子数量／规格是一个很关键的问题，钉子数量必须保证剪力的有效传递及剪力墙抗剪能力的有效发挥，各层的钉子数量在层间范围内因剪力基本相同