剪力墙结构的规范理解及短肢剪力墙判定VIP

剪力墙结构的规范理解及短肢剪力墙判定摘要：剪力墙又称为抗风墙和结构墙，房屋或者构筑物中主要承受风荷载或者地震作用引起的水平荷载的墙体，防治结构剪切破坏。本文根据笔者多年的工程经验，对剪力墙结构设计的一些心得跟大家分享一下。关键词：剪力墙结构；规范；短肢剪力墙判定中图分类号：TU398+.2文献标识码：A文章编号：前言高层建筑结构同时承受垂直和水平荷载，还要抵抗地震作用，在低层结构中，水平荷载产生的内力和位移很小，通常可以忽略；而在高层建筑中，水平荷载和地震力的作用将成为高层建筑剪力墙的控制因素。随着建筑高度增加，位移增加最快，弯矩次之。因此高层建筑设计不仅要有较大的承载能力，而且需要较大的抗侧刚度，以保证水平荷载产生的侧向变形控制在一定范围内。剪力墙结构在水平力作用下侧向变形的特征为弯曲型。剪力墙结构承受竖向荷载及水平荷载的能力都较大。其特点是整体性好，侧向刚度大，水平力作用下侧移小，并且由于没有梁、柱等外露与凸出，便于房间内部布置。一、对于规范的理解(1)高规7.1.2条和7.13条是针对短肢剪力墙结构中的短肢剪力端和一般剪力墙提出的具体要求，对于一般剪力墙结构中的短肢剪力墙不执行本条规定：从构件的概念解读规范，高规7.1.2条注:短肢剪力墙是指墙肢截面高度(即水平截面的长度)与厚度（即水平截面的宽度）之比为58的剪力墙二般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。从结构的概念解读规范，高规7.1.2条称:短肢剪力墙较多时，形成舰肢剪力墙与简体（或一般剪力墙)共同抵抗水平力的剪力墙结些、构，称为较多短肚的剪力墙结构，俗称短肢剪力墙结构。(2)高层建筑设计中，我们应合理进行抗侧力构件布局，剪力墙布置不宜过少，墙肢不宜过短，不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，应采用短肢剪力墙与筒体(一般剪力墙)共同抵抗水平力的结构体系。(3)采用较多短肢的剪力墙结构体系时，其最大适用高度要适当降低，度和度抗震设计时分别不应大100m和80m.根据抗震设计规范的精神，类场地上的结构，最大适用高度还应适当降低。(4)抗震设计时，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大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线。主要抗侧力构件筒体（或一般剪力墙)布置时应注意整个结构刚度的均衡性，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。设计时.为确保水平力可靠传递，我们可以将核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯原则设计，使其具有一定的耗能作用。（5）抗震设计时，应加强短肢剪力墙结构体系抗震构造措施，尤其是抗震薄弱部位的墙肢，如减小墙肢的轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率.避免地震产生扭转效应时，使已有的翘曲变形的加剧导致墙肢首先开裂。高规7.1.2条规定；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(本条规定的理解应为:短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙抗震等级要提高一级采用，该体系中的非短肢剪力墙不用提高抗震等级;并不是所有剪力墙结构中的短肢剪力墙都要提高等级，要形成“短肢剪力墙结构”的短肢剪力墙才需按高规7.1.2条规定执行。)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人系数1.4和1.2: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%.这些规定主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性，避免短肢剪力墙过早剪坏。(6)短肢墙受力应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。短肢墙截面不宜过小，墙肢截面高度与厚度之比应在5-8之间；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:设计时短肢墙厚度不应小于200mm;短肢墙的截面尺寸还应满足高规7.2.2条的相关要求。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，轴压比限值要相应降低0.1。(7)短肢墙的平面布应尽可能地合理、对称、均匀，力求质最中心与刚度中心重合，各短肢墙应尽最对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力体系。短肢墙形式应以T形、L形、J形、+形为主，尽量避免一字墙，每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。（8）（高规）7.1.3强调了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用短肢剪力墙结构体系。二、短肢剪力墙的判定按高规的精神，当剪力墙一端为短肢，另一端为非短肢时，可以不判断为短肢剪力强。新版SATWE软件改进了原单向判定的缺陷，新的判断标准是：对于L型、T型等双肢剪力强，只要有一个方向墙肢的长度与墙厚的比值大于8就不判断为短肢剪力强。需要说明的是，SATWE在判断是否为短肢剪力墙时仍存在一些小缺陷，例如图1中，两片剪力墙实际墙肢长均为1700，墙厚200，按规范该两片墙肢均应判定为一般剪力墙，但SATWE的判定却为两片短肢墙，这是因为PKPM平面输入时，节点间距为1600，在SATWE配筋文件中显示该两片墙肢长1599，故判定为短肢。建议软件编制专家，能设置一个人为的判定开关。图1短肢剪力墙判断实例各地方标准对短肢剪力墙的判定也有不同，例如有些墙肢截面高度与厚度之比为58的剪力墙，但当墙肢两侧均与较强连梁(连梁跨高比Lb/hb2.5)相连，或墙长虽然较短但与冀墙相连(其中翼墙长度不应小于冀墙厚度的3倍)，这种情况下的墙肢不判定为短肢剪力墙。三、短肢剪力墙结构的判定根据高规7.12条，短胶剪力墙较多时，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，称为较多短肢的剪力墙结构，俗称短肢剪力墙结构，短肢剪力墙结构的判定也就是对“较多”的理解，这一点规范并没有注明，各地方与各专家的解释也不相同。关于“较多”的理解，规范组专家给出的解释是这样的:短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于40%的结构总底部地震倾覆力矩。同时高规7.1.2条的第2条称:抗震设计时，简体和一般剪力墙承受的第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%。即当短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩等于4050%的结构总底部地震倾覆力矩时判定为短肢剪力墙结构。我们施工图送审时，大多数审图人员认为短肢剪力墙过多偏于不安全，抗倾覆力矩大于2025时就应定为短肢剪力墙结构，且抗倾覆力矩大于45%时即要求设计人员调整结构，本人认为审图公司的提法也是合理的。PKPM可以自动判断剪力墙是否为短肢剪力墙，但不能自动判断结构是否为短肢剪力墙结构，需要设计人员先估计一下，如果认为可能会是短肢剪力墙结构，则先在“总信息”的“结构体系”中定义结构为“短肢剪力墙结构”，然后计算，计算结果会在“WV02Q.0UT”文件中给出短肢墙的抗倾覆力矩，通过抗倾覆力矩判定结构是否短肢剪力墙结构”。各地方标准对短肢剪力墙结构也有不同的定义，设计人员也可以参照地方标准进行划分。如北京市颁布的北京市建筑设计技术细则一结构专业岭规定:高层中短肢剪力墙承受的竖向荷载楼面面积与全部楼面面积之比超过50%时，多层中短肢剪力墙承受的竖向荷载楼面面积与全部梭面面积之比超过60%时，界定为短肢剪力墙结构(如图2)。图2短肢剪力墙结构某地区的判定标准：近年来全国和地方规范中出现了“部分短肢剪力墙结构”的术语，但对“部分”的定义全国和地方规范中都没有给出。根据结构分析研究和该市的工程实践，用短肢剪力墙截面面积与同一层中所有剪力墙截面面积的比例（简称短肢墙比例），可以来近似地定义“部分短肢剪力墙”结构，并采取结构抗震措施。当短肢墙比例不大于20%时，可以按全部落地剪力墙结构控制建筑物高度，但短肢部分的抗震措施仍应该短肢墙的规定执行。当采用短肢墙比例进行判别时，应在建筑物的两个主轴方向分别计算，取较大的比例作为控制条件。四、需要讨论的问题某地区14层板式住宅采用短肢剪力墙结构如图2，按抗震烈度度设防，场地类别为类，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震第一组，场地特征周期为0.90g，建筑抗震设防类别为丙类，抗震墙抗震等级为三级，在SATEWE“结构体系”中定义该结构为“短肢剪力墙结构”，计算结果显示，该结构底部加强区为底部两层，即剪力墙约束东边缘构件仅底部两层设置。根据高规7.1.2条第3款，短肢剪力墙结构中的短肢墙抗震等级应提高一级采用，即本案中的短肢墙抗震等级应为二级，再由高规7.2.15条,二级墙的约束边缘构件应上延一层，而SATEWE结果剪力墙约束边缘构件仅底部两层设置，并没有上延一层。本人将整个结构的抗震等级试验性地提高至二级，计算结果显示，该结构底部加固区为底部三层。就此问题，本人请教一些专家，有认为此种情况的剪力墙约束边缘构件可以不必上延一层的，也有认为应该上延一层的请教PKP