短肢剪力墻設計的要點與分析

1、<p>　　短肢剪力墻設計的要點與分析</p><p>　　摘要：本文簡要總結和歸納了短肢剪力墻的設計要點，并結合筆者工作實例，對短肢剪力墻在設計中遇到的問題進行分析，并提出了在設計中應引起注意的地方。 </p><p>　　關鍵詞：短肢剪力墻；傾覆力矩；結構 </p><p>　　Abstract: This paper briefly summariz

2、es and concludes the key points in the design of short-leg shear wall, and unifies the author working examples, analysis of short-leg shear wall of the problems encountered in the design, and proposed in the design shoul

3、d pay attention to the local. </p><p>　　Keywords: short shear wall; overturning moment; structure </p><p>　　中圖分類號：TU398+.2文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013） </p><p><b>　　1、引言 </b

4、></p><p>　　短肢剪力墻結構，由于有利于住宅建筑的布置，又可以進一步減輕結構自重，應用逐漸廣泛。一般剪力墻結構整體剛度大、安全，但是布置不靈活；框架結構布置靈活，但是結構剛度小。短肢剪力墻結構則可以結合兩者的優(yōu)點，一般在結構中部布置一般剪力墻，周邊布置短肢剪力墻，這樣使剪力墻結構布置偏于靈活，同時也可以適當降低結構剛度、減小地震作用，不僅對基礎設計有利，對結構抗震也較為有利。所以在一些小高層結構設

5、計中，得以普遍應用。 </p><p>　　2、短肢剪力墻的設計要點 </p><p>　　由于短肢剪力墻在地震區(qū)的應用經(jīng)驗不多，考慮到高層住宅建筑的安全，對于短肢剪力墻的設計，《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》JGJ3-2010（以下簡稱《高規(guī)》）中在允許高層建筑中采用短肢剪力墻較多的剪力墻結構的前提下，對短肢剪力墻較多的剪力墻結構在適用高度、使用范圍、傾覆力矩、軸壓比、剪力設計值調整、縱向

6、鋼筋配筋率、墻肢厚度、翼緣設置、樓面梁支承等方面做出了相應的規(guī)定。 </p><p>　　2.1 定義及判定 </p><p>　　短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。厚度不大的剪力墻開大洞時，會形成短肢剪力墻，對于L形、T形、十字形剪力墻，其各肢的肢長與厚度之比的最大值大于4且不大于8時，才劃分為短肢剪力墻。對于采用剛度較大的連

7、梁與墻肢形成的開洞剪力墻，不宜按單獨墻肢判斷其是否屬于短肢剪力墻。 </p><p>　　2.2 《高規(guī)》及相關文獻的規(guī)定： </p><p>　　（1）適用高度：房屋適用高度應比《高規(guī)》表3.3.1-1規(guī)定的剪力墻結構的最大適用高度適當降低，7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）時分別不應大于100m、80m和60m。 </p><p>　?。?）使用范圍：抗震

8、設計時，高層建筑結構不應采用全部短肢剪力墻的剪力墻結構；B級高度高層建筑及抗震設防烈度為9度的A級高度高層建筑，不宜布置短肢剪力墻，不應采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構（具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構是指，在規(guī)定水平地震作用下，短肢剪力墻承擔的底部傾覆力矩不小于結構底部總地震傾覆力矩的30%的剪力墻結構）。 </p><p>　?。?）傾覆力矩：當采用具有較多短肢剪力墻的剪力墻結構時，在規(guī)定水平地震作用下，短肢

9、剪力墻承擔的底部傾覆力矩不宜大于結構底部總地震傾覆力矩的50%；若大于50%，應調整結構方案，直到能滿足規(guī)范要求為止。 </p><p>　　（4）墻肢厚度控制：抗震設計時，短肢剪力墻截面厚度除了應符合《高規(guī)》7.2.1條的要求外，底部加強部位尚不應小于200mm，其他部位尚不應小于180mm。 </p><p>　?。?）軸壓比控制：一、二、三級短肢剪力墻的軸壓比，分別不宜大于0.45、

10、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墻的軸壓比限值應相應減少0.1。限值其軸壓比，是為了改善短肢剪力墻的延性。 </p><p>　?。?）剪力設計值調整：短肢剪力墻的底部加強部位的剪力設計值，均應根據(jù)《高規(guī)》7.2.6條進行調整，其他層一、二、三級時剪力設計值應分別乘以增大系數(shù)1.4、1.2和1.1。 </p><p>　?。?）縱向鋼筋配筋率：短肢剪力墻的全部豎向鋼筋配筋率，底部加強

11、部位不宜小于1.2%，三、四級不宜小于1.0%；其他部位一、二級不宜小于1.0%，三、四級不宜小于0.8%。 </p><p>　　（8）邊緣構件設置：應符合《高規(guī)》第7.2.14條的規(guī)定。 </p><p>　?。?）翼緣設置：不宜采用一字形短肢剪力墻，不宜在一字形短肢剪力墻上布置平面外與之相交的單側樓面梁。由于一字形短肢剪力墻延性及平面外穩(wěn)定十分不利，不宜布置單側樓面梁與之平面外垂直連

12、接或斜交，同時要求短肢剪力墻盡可能設置翼緣。 </p><p><b>　　3、工程實例分析 </b></p><p><b>　　3.1 工程概況 </b></p><p>　　XX學院教職工宿舍位于增城市，為小高層建筑，建筑高度34m，建筑結構安全等級為二級，結構設計使用年限為50年，建筑抗震設防類別為丙類，結構抗震設

13、防烈度為6度，設計基本地震加速度為0.05g，設計地震分組為第一組，場地類別為Ⅱ類，地面粗糙度為B類，基本風壓為0.5KN/m2，屬于抗震有利地段。 </p><p><b>　　3.2結構選型 </b></p><p>　　本工程應業(yè)主要求，在滿足安全經(jīng)濟的前提下，需保證建筑的美觀，要求在住宅內部盡量不要出現(xiàn)梁柱。由于短肢剪力墻結構如本文前面所述的優(yōu)點，此建筑高度3

14、4m、共11層，且處于抗震有利地段，故初步方案確定采用短肢剪力墻結構。 </p><p><b>　　3.3結構布置 </b></p><p>　　結合建筑平面布局，將一般剪力墻主要布置在處于建筑平面中心的樓電梯間處，形成剪力墻筒體作為主要抗側力構件，承擔水平力。短肢剪力墻則利用間隔墻的位置布置在結構平面的周邊和其他部位。 </p><p>　

15、　3.4結構計算分析 </p><p>　　結構計算采用三維空間有限元分析軟件SATWE程序進行計算?？拐鸬燃壈础陡咭?guī)》表3.9.3查得，取四級，考慮偶然偏心，剛性樓板假定，嵌固端取在±0.00處，樓層剪力差方法(規(guī)范方法)。 </p><p>　　由于此工程建筑平面的限制，結構平面下部的X方向剪力墻不能布置過長、過多，因此X方向剪力墻的數(shù)量少于Y方向的剪力墻數(shù)量，從而使X方向與

16、Y方向的側向剛度分配不均，導致結構的扭轉效應增大[X方向最大層間位移與最大層間位移的比值1.24（第3層 第1塔）]、[Y方向最大層間位移與最大層間位移的比值1.15(第2層 第1塔)]。同時使得規(guī)定水平力作用下X方向短肢剪力墻底部承受的地震傾覆力矩（抗規(guī)）大于50%，不符合《高規(guī)》7.1.8條第1點“在規(guī)定水平地震作用下，短肢剪力墻承擔的底部傾覆力矩不宜大于結構底部總地震傾覆力矩的50%”的要求。因此需調整結構方案，才能滿足規(guī)范要求。

17、后來與建筑專業(yè)協(xié)調，調整建筑平面下部水平方向一處門洞位置，在此處加長了原來短肢剪力墻的長度，使其成為一般剪力墻，再次計算，結果表明，結構的扭轉效應減小[X方向最大層間位移與平均層間位移的比值1.20(第 3層第 1塔) 、[Y方向最大層間位移與最大層間位移的比值1.14(第2層 第1塔)]；X、Y方向底部傾覆力矩也均能滿足規(guī)范的要求（X方向 44.89% 、Y方向32.58%）。 </p><p>　　4、應引起

18、注意的地方 </p><p>　　4.1SATWE關于短肢剪力墻的判定：首先是兩肢、單肢墻才會進行短肢墻的判斷。例如T形剪力墻，程序認為兩節(jié)點間為一段墻，這樣T形墻被認為是三段，即腹板一肢，左右翼緣各一肢，即使T形剪力墻的腹板與翼緣兩肢高厚比均大于4小于8，程序也會將其認為一般墻。 </p><p>　　4.2SATWE中結果WVO2Q.OUT文件中提供了三種柱、墻傾覆力矩的計算方式：規(guī)定

19、水平力框架柱及短肢墻地震傾覆力矩(抗規(guī))、規(guī)定水平力框架柱及短肢墻地震傾覆力矩(軸力方式)、內力CQC的框架柱及短肢墻地震傾覆力矩。方法一：抗規(guī)——建筑抗震設計規(guī)范（GB 5011-2010）6.1.3方法，用規(guī)定的水平力計算出各柱、墻剪力，再使用該條條文說明公式計算傾覆力矩。方法二：軸力方式——將該層柱、墻軸力拿出，對柱、墻軸力的合力點取距，再加上柱、墻底彎矩為最終傾覆彎矩。方法三：CQC法——與方法一類似，但是柱、墻構件剪力通過CQ

20、C組合得到，而不是用規(guī)定水平力得到。 </p><p>　　根據(jù)中國建筑科學研究院PKPM新天地85期有一篇文章中對這三種傾覆力矩的計算方法進行了分析和總結：“幾種傾覆力矩的計算方法會得到不同的結果，采用CQC方法可以用于一般的參考；抗規(guī)方法是一種簡化方法，直觀，但是部分情況下會統(tǒng)計偏小，而軸力方式雖然從傾覆力矩的角度更加合理，但是對合力點的選取尚缺乏理論依據(jù)”。 </p><p>　　因

21、此，傾覆力矩是具有較多短肢剪力墻結構設計中的重要指標，在設計時應引起注意。設計人員應根據(jù)結構的實際情況，參照以上幾種計算結果對傾覆力矩做出合理分析與判斷。 </p><p>　　4.3 減小短肢剪力墻傾覆力矩比的方法：要使短肢剪力墻的傾覆力矩比減小，就要減小短肢剪力墻的傾覆力矩，增大一般剪力墻的傾覆力矩。故可以將短肢剪力墻減短、減薄，部分短肢剪力墻取消；或者將一般剪力墻加長、加厚，增加一般剪力墻數(shù)量；再或者將短肢

22、剪力墻長度加長，使其成為一般剪力墻。但在調整過程中，應注意結構剛度，盡量避免出現(xiàn)結構平面或豎向不規(guī)則現(xiàn)象。 </p><p><b>　　5. 結論 </b></p><p>　　本文總結了規(guī)范要求的有關短肢剪力墻的一些設計要點，并通過工程實例，簡要的介紹了一些可行的設計方法及其在設計過程中應該引起注意的地方，希望可以為同類工程提供參考。 </p>&l

23、t;p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1].《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》（JGJ 3-2010） </p><p>　　[2].《建筑抗震設計規(guī)范》（GB 50011-2010） </p><p>　　[3].《多層及高層建筑結構空間有限元分析與設計軟件（墻元模型）SATWE（2010版）用戶手冊及技術條件》，