短肢剪力墙结构布置原则及其施工要点

引言 随着经济发展和人们生活水平的提高，人们对住宅平面及空间的要求也随之增高，因此，以一般剪力墙结构为基础上部吸取框架结构优点的短肢剪力墙结构应运而生，但为了保证该种结构形式的各种性能在设计过程中应控制其要点。 1 短肢剪力墙结构及其设计布置原则 1.1 短肢剪力墙结构 　　短肢剪力墙结构是指墙体肢高与厚度比在5-8范围内的结构形式。其具有下列优点：符合建筑需要。连接墙体的梁位于竖向平面内的隐蔽型，其利用隔墙来布置竖向构件而使结构受力与建筑功能能够实现良好统一，既避免了梁柱突出问题同时当下部层数为大空间时可通过转换层来处理上下部结构的关系,布置灵活。 　　1.2 设计布置原则 短肢剪力墙应主要布置在房间间隔墙的交接部位，其数量应根据抗侧力要求设定，不可过多过少而导致结构过刚过柔；短肢剪力墙应尽量均匀布置以保证建筑物的刚心和质心一致；墙体若为短力墙应尽量对齐拉直以便形成成片的联肢抗侧力结构；若水平荷载较大或建筑物外形不规则应在平面外各角点及外边缘处布置短肢剪力墙来满足平面刚度和结构整体性；墙肢不应过厚以避免凸出墙体表面。如在TBSA软件进行设计时，其计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁柱为普通杆件，其每端有六个自由度，墙体则视为薄壁杆件，每端有七个自由度，同时其考虑了墙单元非平面变形的影响。 2 设计控制要点 2.1 强柱弱梁 强柱弱梁为延性框架结构设计原则，在短肢剪力墙结构设计中应遵循强墙肢弱连梁的原则，由于随着连梁的刚度增大连梁和墙肢的内力增大最终导致结构的地震作用也随之增大，若采用增加配筋来解决则不仅会造成浪费同时可能导致构件超筋而无法施工，因此在设计过程中应不宜采用窗下墙作为连梁，由于窗下墙高度大会形成刚度很大的剪切块而不利于其抗震性能，应将连梁设计为截面和刚度较小的弱连梁。 2.2 轴压比与短柱 高层建筑中为了控制柱的轴压比而往往导致柱的截面很大，即使采用高强混凝土其断面尺寸也不能明显减小，因此在设计过程中为了保证柱处于大偏压状态并防止受拉钢筋未达屈服而混凝土已被压碎的结果应限制轴压比，以防止柱的塑性变形能力小、结构延性差，在工程论文地震中耗散和吸收的地震能量少结构容易破坏现象。但在结构设计中若能保证强柱弱梁设计原则并且能保证梁具有良好的延性则当柱子进入屈服状态的可能性就大大减小，该种情况下既可适当放松轴压比限制；同时部分高层建筑底部几层柱的长细比虽小于4但其不一定为短柱，因为只有当柱的剪跨比小于2的情况下方为短柱。 2.3 抗震薄弱环节及概念设计 短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节是建筑平面外边缘及角点部位的墙肢、一字形短肢剪力墙及连梁。地震作用下产生扭转效应时其外边缘及角点处墙肢会首先开裂；在高层建筑中由于短肢剪力墙截面面积小且承受较大的竖向荷载而破坏严重，尤其是一字型结构墙体破坏最严重等，因此在短肢剪力墙结构设计过程中针对这些薄弱环节应加强概念设计和抗震构造措施，必要时可采用一般剪力墙来调整刚度中心使其接近建筑质心以减小扭转效应；设计时尽量利用电梯、楼梯间形成核心筒以保证有足够的刚度来抵抗水平力，但在采用核心筒时应确保其与外围结构连接可靠；可采用适当增加平面外边缘及角点处的墙肢厚度及长度以严格控制轴压比和加强剪力墙内配筋来提高墙肢的抗扭刚度、承载力及延性；宜在墙体两侧都采用梁与之拉结同时避免采用一字型墙肢或加大配筋、减小轴压比、设置端柱等措施来克服短肢剪力墙截面小、壁薄平面外稳定性差的缺点。 2.4 墙体配筋 短肢剪力墙约束边缘构件配筋特征值应比相同轴压比的框架柱高一级，轴压比小于0.3的短肢剪力墙及非加强部位的短肢剪力墙的边缘构件的构造设置也应高于一般剪力墙；短肢剪力墙的截面高度一般控制在1.2-2.0m范围内，其约束边缘构件长度一般区450mm，其边缘构件的纵向配筋除应满足规范要求外宜按照框架柱要求设置；在进行抗震设计时其纵向配筋中底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位也不宜小于1.0%；短肢剪力墙应采用双排布筋，竖向筋在内，水平筋在外，两排筋间拉结筋呈梅花形布置，并保证每根竖筋都有拉结筋连接，肢长大于3倍而小于4倍的墙肢应按照柱要求配筋，并将其外套箍筋兼做水平筋。 2.5 墙体数量 在短肢剪力墙设计中其筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震力矩不宜小于结构总底部的地震倾覆力矩的50%，即短肢剪力墙承担的力矩不应超过总力矩的50%，此即为墙肢数量上限；设计规范中虽未明确规定剪力墙肢数量下限，但若短肢剪力墙承受竖向荷载面积较大时，尤其是达到楼层面积的50%甚至更多时，则应布置一定数量的筒体或一般剪力墙来保证短肢剪力墙承担力矩不超过总力矩的50%，否则应调整设计。一般短肢剪力墙数量下限控制在低于上限10%左右的范围内，超出此范围则不宜按短肢剪力墙进行设计。