钢筋混凝土短肢剪力墙结构设计.doc

试论钢筋混凝土短肢剪力墙结构设计摘要：本文就对短肢剪力墙结构形式的概念、结构及计算、在实际工程中的应用优点及注意事项进行探讨，力求使我们工程设计人员对这种结构形式有更深刻准确的理解和灵活的运用。关键词：短肢剪力墙;结构设计;应用优点; 注意事项abstract: this article is to short shear wall structure form of the concept, structure and calculation, the practical application of the advantages and the matters needing attention were discussed, we strive to make engineering design personnel to have a more profound this structure form accurate understanding and flexible application.keywords: short-shear walls; structure design; application advantages; note1前 言钢筋混凝土短肢剪力墙结构形式是我国工程技术人员近年来提出的一种新型的抗侧力结构形式，在高层住宅结构中已经得到了日益广泛的应用, 并广泛受到建筑师和业主的认可和欢迎。本文就对短肢剪力墙结构形式的概念、结构及计算、在实际工程中的应用优点及注意事项进行探讨，力求使我们工程设计人员对这种结构形式有更深刻准确的理解和灵活的运用。2短肢剪力墙的概念下面我们从以下几个小概念来了解短肢剪力墙：2.1短肢剪力墙的定义短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙；高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。2.2 短肢剪力墙的界定方法规程相关规定：高层建筑混凝土结构技术规程第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并且应符合一系列规定。第7.1.3条规定了b级高度高层建筑和9度抗震设计的a级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。2.3短肢剪力墙结构的必要条件抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。2.4.短肢剪力墙结构的下限当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定。b级高度高层建筑和9度抗震设计的a级高度高层建筑，即使置筒体，也不能采用。其最大适用高度比高规表4.2.2-1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。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构。短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。2.5短肢剪力墙结构的抗震加强措施抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三级时分别不宜大于0.5、0.6和0.7；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。抗震设计时，除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。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%，其它部位不宜小于1.0%。短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于c25。3短肢剪力墙在实际工程中的应用优点3.1满足建筑功能的需要墙肢与填充墙等厚，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;墙体采用轻质材料，符合墙体改革的方向;虽然短肢墙构件增加了施工难度，但扩大了使用面积。3.2满足结构设计的需要在小高层住宅中，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。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：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;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;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;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2.5，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。4短肢剪力墙实际工程应用中的注意事项由于短肢剪力墙抗震性能差，在地震区应用经验不多，因此在设计时，首先要选用适合的计算软件，合理选用计算分析方法，确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果合理性判断，特别要加强概念设计。4.1抗侧力构件布局要合理高层住宅采用短肢剪力墙结构体系，只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系，但在地震区，高层建筑中，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，要求设置剪力墙筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（一般剪力墙）共同抵抗水平力的结构。短肢墙的布置合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合，短肢墙布置应以t形、l形 、形、 +形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。短肢墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度中心位置。4.2加强短肢剪力墙抗震构造措施短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加强短肢剪力墙抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。4.3要注意刚度的均衡性主要抗侧力结构筒体（或长墙）一般利用楼、电梯间，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置使建筑产生过大的扭转效应，同时筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁净跨不宜过小（一般取46m），使其具有一定的耗能作用。4.4截面尺寸要适当短肢墙受力以承担竖向荷载为主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适当，墙肢截面高度与厚度之比宜在58左右为好，且墙厚不小于200mm，当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时，应按柱的要求进行设计，短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1。4.5提高其抗震等级短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。4.6按规范调整. 短肢剪力墙的剪力设计值对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。8.抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。4.7采用适当的力学模型短肢剪力墙筒体（或一般剪力墙）结构体系，电算分析力学模型建议采用高层建筑结构空间有限元分析软件satwe,短肢剪力墙结构体系考虑，各部位宜取两种力学模型分析结果的不利工况，短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋，短肢墙仍属于剪力墙的范畴，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基本自振周期影响，折减系数可取0.