短肢剪力墙在异形柱框剪结构小高层住宅中的应用.docx

安徽水利水电职业技术学院学报 第 卷 第 期年 月 短肢剪力墙在异形柱框剪结构小高层住宅中的应用吴 凤 超， 王 章 虎（合肥工业大学土木与水利工程学院 ，安 徽 合 肥 ；合肥工大建设监理有限责任公司 ，安 徽 合 肥 ）摘 要 ：文章结合工程实例介绍短肢剪力墙在异形柱框架剪力墙结构中的应用 ，通 过 对 不 同 结构方案的计算 结 果 进 行 比 较 ；表明了小高层住宅 设 计中采用短肢剪力墙不仅满足了结构的功能需要而且有效降低了 工 程 的 造 价 。关 键 词 ：异形柱框剪结构 ；短 肢 剪 力 墙 ；小 高 层 住 宅：中 图 分 类 号 ： 文 献 标 识 码 ：文 章 编 号 ：（） ， （，；，）：， ， ：；短 肢 剪 力 墙 是 指 截 面 厚 度 不 大 于 、各肢截面高度 与 厚度 之 比 的最大值 大 于 但 不 大 于 的剪 力 墙 ；短 肢 剪 力 墙 的 形 状 常 为 “”形 、“”形 、“十”字 形 ，有 时 也 采 用 一字 型 分 别 适 用 建 筑 内 外 墙 交 接 处 ，墙 体 转 角 处 和 外 墙 连 续 转 角 处 等 。随 着 建 筑 物 高 度 的 增 加 ，结构 的侧向位移迅速增大 ，水平荷载位移 成 为结 构 设 计 中的控制因素 。在 框 架 剪 力 墙 小 高 层 住 宅 中 ，剪力墙 作为主要抗侧力构件 ，其配置的合理 与 否成 为 影 响 结构安全性与经济 合 理 性 的 关 键 因 素 。研 究 表 明 框 剪 结 构 在 框 架 已 定 的 情 况 下 ，满 足 结 构 强 度和刚度要求时 ，剪 力 墙 体积 越 少 越 好 。短肢 剪力墙墙肢较短 ，平 面 布 置 灵 活 ，很适合应用在小高 层 框剪 结 构 中 。文章结合栋层小高层住宅的工程实例，分别采取了种不同的剪力墙布置方案进行计算并对计算 结果比较分析，得出部分采用短肢剪力墙的异形柱框剪结构这种结构形式更加适合于小高层住宅的结论。收 稿 日 期 ：；修 回 日 期 ：作 者 简 介 ：吴 凤 超 （），男 ，安 徽 凤 阳 人 ，硕 士 ，从事结构工程研究 。安 徽水利水电职业技术学院学报 第 卷算 例工 程 概 况该 工 程 为 一 幢层 小 高 层 住 宅 。地 下 室层 ，层 高 为；地上部分均为 住 宅 ，层 层 高 ，局 部 有 突 出 屋 面 的 电 梯 机 房 ，楼 梯 间 等 ；建 筑 高 度 ，小 塔 楼 顶 标 高 平 面 尺 寸 为 工 程 抗 震 设 防 烈 度 为度 ，设计基本地震加速度为，设计地震分组 为 第组 ，基 本 风 压 取 值 ，场 地 土 类 别 为 类 ，地 面 粗 糙 度 为 类 。结 构 布 置 方 案本文 采用了两 种结构布置方案 ：方 案 在 结 构 的 外 凸 部 分 ，平面外边缘和 角 点处 ，容 易 产 生 大 的 应 力 集 中 ，在 这些部位设 置剪力墙以 满足平面刚性 和 抗 扭 的 要 求 ；形 成 框 剪 结 构 ；方 案 在 方 案 剪 力 墙布置 位置 上部分替 换为短肢剪力墙 。图 标准层结构平面布置图 结 构 抗 震 计 算 结 果 的 分 析计算所采用的软件为中国建筑科学研究院研究开的 版 分析程序， 是专门针对多 高层建筑结构的整体分析和设计而研制的具有高分析精度的空间有限元分析软件。采用节点有 个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙墙元，具有平面内外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态，计算结果较精确。本文中计算取了个振形并且考虑了双向地震作用的影响。（）周 期 和 周 期 比 控 制 。从 表 可 以 看 出 方 案 周 期 比 ，方 案 周 期 比 ，两 种结构的周期比均满足规范的要求 。表 结 构 自 振 周 期编 号方 案周 期 比震 型方 案 周 期平 动 系 数扭 转 系 数周 期平 动 系 数扭 转 系 数方 案 （）剪 重 比 控 制 。由建筑 结构抗震设计规范 条 可 知 ，本 工 程 种 结 构 方 案 所 要 求 的 最 小 剪重 比 为 ，所 以 种 方 案 都 满 足 剪 重 比 的 要 求 。如 表 所 列 。表 结 构 剪 重 比 向 向方 案最 小 剪 重 比有 效 质 量 系 数最 小 剪 重 比有 效 质 量 系 数方 案 方 案 （）位 移 比 控 制 。根 据混凝土异形柱结构设计规范 规 定 ：异形柱框 架剪 力 墙 结 构的弹性层间位移 吴 凤 超 ，等 ：短肢剪力墙在异形柱框剪结构小高层 住 宅中 的 应 用第 期角 限 值 为 。 从 表 中 可 以 看 出 ，结 构 在 风 荷 载 和 地 震 作 用 下 方 案 的位 移能较好的满足 规 范要 求 。表 结 构 位 移 向 向方 案最大层间位移与 平均层间位移比值 最 大 层 间 位移 角（）最 大 位 移 与 层平 均 位 移 比 值最大层间位移与平 均层间位移比值 最 大 层 间 位移 角（）最 大 位 移 与 层平 均 位 移 比 值方 案 方 案 （）轴 压 比 。限 值 构 件 的 轴 压 比 主 要 是 为 了 保 证 构 件 的 塑 性 变 形 能 力 ，防 止 在 地 震 作 用 下 发 生 突然 的 脆 性 破 坏 。从 表 的结果中可以看出方案 满 足 要 求 。表 轴 压 比方 案构 件方 案 方 案 剪 力 墙矩 形 柱 型 柱 型 柱底 层 墙 柱 最 大轴 压 比经 济 性 能 比 较在 总 体 造 价 上 ，暂 不 考 虑 基 础 造 价 的 影 响 ，并 假 设 混 凝 土 与 钢 筋 的 成 本 与 其 体 积 成 正 比 。 材 料 的造 价 大 致 为 ：混 凝 土 元，钢 筋 元。表为方案 的经济指标汇总 。可 知 方 案比 方 案节 约 左 右 的 造 价 ，降 低 了 工 程 建 设 成 本 。表 结 构 经 济 指 标混 凝 土 用 量混 凝 土 造 价钢 筋 用 量钢 筋 造 价总 造 价元 元 元方 案 方 案 结 束 语通 过 上 文 的 工 程 实 例 分 析 ，可 以看出异形柱框 剪 结 构 较 好 的 满 足 了 规 范 中 关 于 周 期 比 、位 移 比 、轴压 比 以 及 剪 重 比 的 要 求 。异型柱框剪结构由于采用了异形柱 ，避免了采用 矩 形 柱而 形成的的柱角缘 ，从 而使 房间 的视觉和 平面布置得到极大改善 ，提 高 有 效 面 积 比 ；同 时 由 于 采 用 了 短 肢 墙 ，剪 力 墙 墙 肢 长 度 的 减 小 ，使 得用于墙体 及墙下条基 的钢筋和混凝 土 用 量 显 著 减 少 ，在 一 定 程 度 上 降 低 了 工 程 的 造 价 ，因 此采 用了 部分短肢 剪力墙的异形柱框剪结构是小高层住宅设计中一种 合 理的 ，经济 可行的结构形式 。参 考 文 献 穆 翠 玲 ，王 文 俊 ，陈 存 恩 框剪结构抗震剪