短肢剪力墙结构设计中的几个问题

2015-04-16杨曦

建材与装饰 2015年18期

关键词：短肢墙肢延性

杨曦

（上海经纬建筑规划设计研究院有限公司重庆分公司重庆 400000）

短肢剪力墙结构设计中的几个问题

杨曦

（上海经纬建筑规划设计研究院有限公司重庆分公司重庆 400000）

近年来，随着我国建筑工程项目对空间要求的不断提高，传统剪力墙结构在工程建设中发挥的作用已经无法完全满足人们的需求。所以，为了适应建筑行业的发展和市场的要求，短肢剪力墙结构应运而生，但由于短肢剪力墙结构在建筑工程建设中的应用较晚，所以在结构设计上仍然存在一些问题。

短肢剪力墙；结构设计；问题；对策

随着人们生活水平的不断提高，对住宅空间的设计也提出了更高的要求。短肢剪力墙结构是以剪力墙为基础，吸取框架优点而逐步形成的一种新型的剪力墙结构类型，这种剪力墙结构不仅可以提高土地利用率，降低项目开发成本，而且还能够使工程项目更具多样性和舒适性，尤其是在小高层住宅中的应用，更加符合人们对建筑内部空间应用的需求。但是，设计人员在对短肢剪力墙结构进行设计的过程中，必须对与之相关的几个问题进行全面考虑。

1　短肢剪力墙结构的优点

在建筑行业发展如此迅速的今天，短肢剪力墙结构在工程项目中的应用也日趋广泛，从具体实践中我们能够看出，短肢剪力墙结构的优点大致体现在两个方面，即满足建筑功能需求和满足结构设计需求两个方面。

1.1满足建筑功能需求

就目前短肢剪力墙结构的墙肢设计来看，其厚度与填充墙是相同的，而且短肢剪力墙与各个墙体之间梁的连接是位于墙体的竖立平面内，这样一来，就可以将梁柱外露的问题充分避免。虽然短肢剪力墙的整体施工存在一些困难的地方，但不得不说这种类型的结构设计，能够大幅度增加建筑内部的使用面积，使空间的应用更具高效性和灵活性，充分满足了现代城市居民对室内空间功能的根本需求。由此可见，短肢剪力墙结构在建筑工程中的应用还是很具推广价值的。

1.2满足结构设计需求

与传统的剪力墙结构相比，短肢剪力墙具有更好的隐蔽性，能够将梁与墙肢更加有效的隐藏于墙体内部，给内部结构的灵活设计提供了方便。同时，在具体设计过程中，短肢剪力墙对墙的数量和肢长确定也比较灵活，设计人员可以通过抗侧力需求的准确计算来对数量和肢长进行确定。此外，对于墙体刚度和刚度中心位置的确定，设计人员也可以根据工程建设的实际情况来进行具有调整，以此来确保短肢剪力墙结构的设计能够更加符合工程建设的根本需求。

2　短肢剪力墙结构设计中应该注意的几个问题

虽说短肢剪力墙结构在工程建设的应用具有很多优势，但如果结构设计不科学，缺乏合理性，那么不仅会影响到其优势的发挥，而且还会在一定程度上影响到工程的整体质量。所以，对短肢剪力墙结构设计中应注意的问题进行全面、系统的了解与掌握，并在具体设计时对其严格处理是非常重要的。归纳起来，短肢剪力墙结构设计中应注意的问题主要包括以下几个方面：

2.1短肢剪力墙结构及其计算

在一个建筑项目工程的建设中，短肢剪力墙结构的设计必须符合工程的建设需求。就目前短肢剪力墙的相关计算来看，由于其计算模型和配筋方式等与传统的剪力墙结构并无区别，所以在利用TAT和TBSA进行计算的时候，只需按照剪力墙输入即可。杆件和薄壁杆件模型是当前TAT和TBSA常用的计算模型，在该计算模型下，梁、柱主要是普通空间杆件，墙则是薄壁杆件，前者每端的自由度为6个，后者的自由度则为7个[1]。虽然薄壁杆件模型的精度比较高，未知量也很少，但是该模型在对剪力墙进行分析的时候，结构布置相对较为复杂，不利于分析工作的有效开展，一旦出现变形不协调，那么势必会影响到结构设计的整体质量。

此外，由于短肢剪力墙结构肢长相对较短，仅仅是墙壁厚度的6倍左右，加上其本身比较高细，所以更加接近于杆件性能。因此，利用TAT和TBSA来对短肢剪力墙结构进行计算，能够将其结构的受力较好的反映出来，同时也能够在一定程度上提高精度，从而更好的为工程施工提供参考依据。

2.2短肢剪力墙-筒体结构设计时应注意的问题

虽然短肢剪力墙结构在建筑项目建设中具有很多优势，但并不代表其适用于任何一类建筑项目。所以，设计人员必须结合工程的实际情况，对短肢剪力墙结构进行科学设计。对于高层点式住宅，在设计的时候，可以采用短肢抗震墙结构体系，这种体系只需对抗侧力构件进行合理布局即可。但若是在地震区，那么对于剪力墙的设置就不能过少，墙肢的长度也不宜太短，同时，还要在原有设计的基础上，加入筒体结构设计，以此来形成短肢剪力墙和筒体共同抵抗水平力的结构。在对筒体结构进行设计的时候，需要对刚度的均衡性进行充分考虑，不能将刚度集中在一个范围内进行设置，这样会在很大程度上导致建筑出现扭转效应，同时，筒体的刚度和尺寸都不能过小，应该充分满足建筑的建设需求。此外，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板应该加厚，与核心筒相连的连梁按照强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁净跨不宜过小，使其具有一定的耗能作用。

2.3轴压比控制

轴压比的控制也是短肢剪力墙结构设计需要注意的一个主要问题，对轴压比进行有效控制，不仅能够提高框架结构的延性，而且还能够防止框架出现倒塌，对建筑工程整体质量具有重要作用。同时，轴压比的控制与混凝土柱的延性也有直接关系。随着高层建筑高度的不断上升，其水平力的影响也越来越明显，在这种情况下，如果想要提高工程质量，就必须提高结构的延性。为了能够提高工作的方便性，设计人员可以按照不同的截面形式（L，T、十字型）与不同的抗震等级两项指标从严控制，对低烈度地区的这类结构是能够满足其延性要求的。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5～8之间最好，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0.45、0.50、0.55，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[2]。

2.4短肢剪力墙的配筋率

另外，短肢剪力墙的配筋率也不容忽视。短肢剪力墙有抗震设计要求时，纵筋的配筋率应符合底部加强部位在一二级的时候不宜小于1.2%，在三、四级的时候不宜小于1%；其它部位在一二级的时候不宜小于1%，在三四级的时候不宜小于0.8%。底部加墙部位的高度可取墙肢总高度的1/8及底部两层层高的较大值。对于墙肢厚度较厚，墙长较长的剪力墙，虽然按墙肢高厚比判别为短肢剪力墙，但由于其自身刚度大，变形接近弯曲型，具有良好延性，也可不必完全按短肢剪力墙要求执行，可适当放宽要求，当刚度很大时，甚至可按一般剪力墙要求设计。对于短肢剪力墙结构的截面设计及构造措施，应遵循相关规定进行设计。剪力墙截面的设计，应通过正截面偏心受压、偏心受拉的计算，在满足最小配筋率要求的前提下，确定墙肢端部的受力钢筋。

2.5短肢剪力墙结构设计中需重视的方面

与传统的剪力墙结构相比，短肢剪力墙的抗侧刚度要小一些，根据这一特点，在实际设计过程中，应该根据工程的建设需求，对长墙数量进行合理设置，或者将楼梯间和电梯间充分利用起来，形成刚度满足建设需求的内筒，以此来避免建筑工程出现变形的情况。就目前短肢剪力墙结构的设置来看，在抗震方面最为薄弱的部门便是平面外边缘的角部处的墙肢，如果建筑一旦出现扭转效应，那么已经存在的翘曲变形便会进一步加剧，从而导致墙肢首先开裂。所以，在对短肢剪力墙结构进行设计的时候，应该尽可能采取科学完善的抗震措施，比如说，减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。