高层短肢剪力墙结构设计探讨

2019-03-17马堃

城市建设理论研究（电子版） 2019年17期

关键词：短肢筋率剪力墙

马堃

山东华科规划建筑设计有限公司山东聊城 252000

1、前言

高层建筑设计的过程中，应用短肢剪力墙结构可以更好的对建筑平面进行布置，在此基础上还能够有效的避免建筑结构的刚度过大导致的一系列问题，因而有着良好的应用效果。

2、短肢剪力墙的应用特点

短肢剪力墙结构有两个明显的优点，可以简化建筑物的布置。当结构刚度满足要求时，可防止结构刚度过大，增加地震作用和工程造价。在中小高层建筑中，每面墙的高度在5-8之间，这是刚度快速变化的关键。当长宽比小于此限值时，承载力急剧下降。由此看来，短肢剪力墙的高厚比宜设置在5-8之间。节点剪力墙不易形成，厚度小于5。如果连接梁是刚性的，则形成具有剪切变形的墙框架。耦合梁刚度小，容易形成独立的支承刚度。另一方面，在低周反复水平荷载作用下，双肢短肢剪力墙的破坏形式为弯剪，具有一定的耗能能力。此外，还发现短肢剪力墙可以作为闭合节点，且左右肢的应力分布与平面假定相似。

3、短肢剪力墙的应用方法

短肢剪力墙高厚比为柱与正截面剪力墙之比，一般有两种配筋方法，以下就此分析。

3.1 按柱配筋

与柱配筋类似，纵向配筋基本上分布在外围。剪力墙具有面内刚度大、面内承载力大、面内刚度和承载力相对较小的特点。变形符合平面假设。当它受到应力时，在平面的两端有一个很大的应力。根据柱的加固方法，中间筋不能接近它的强度，因为它靠近中性轴。同时，根据异形柱配筋的特点，考虑应力翘曲的影响，异形柱端角配筋仅采用腹板配筋。反应必须有良好的结构。为了减小结构的变形，每个轴的水平响应分量应尽可能对称。在安装剪力墙结构时，要学会随时使用SATWE程序对结构进行分析。通过仿真结果，连续地调整每个轴上的壁肢的长度，以最小化结构的刚度中心与质心之间的偏差。根据本技术规范的要求，甲级高层建筑抗震设计应考虑非预期偏心。底部竖向构件的最大水平位移和竖向位移控制在平均水平的1.2 倍以内。在这种情况下，1.5 倍的建筑面积限制在1.0 6倍以内。剪力墙的数量在结构设计中也很重要。剪力墙布置过小，剪力墙侧向刚度降低，剪力墙侧向位移过大。如果安排太多，就没有好的经济效益。一般情况下，剪力墙的数量取决于墙速、平均压力等指标。壁厚系数由壁厚比反映。除这两项指标外，还可根据工程实际情况确定剪力墙的数量。在同一地区，异形柱框架结构是其中之一，并与本工程短肢剪力墙结构进行了比较。因此，通过综合分析，短肢剪力墙结构的整体材料消耗小于异形框架结构。因此，短肢剪力墙结构具有经济优势。采用超级单元模拟剪力墙。这是一个具有面内和面内刚度的单元。也正是因为如此，短肢剪力墙结构在实际应用的过程中会表现出更加显著的侧向位移小等应用优势，并在实际应用的过程中更加能够节约工程成本。上述的模拟过程可以有效的体现出剪力墙在实际应用的过程，具体的受力特点。同时，由于每个单元有六个自由度，空间梁单元和柱单元可以在不受任何约束的情况下很好地连接起来。利用SATWE软件对该建筑物的结构进行了分析。单元模拟软件的应用可以有效的对短肢剪力墙应用过程中，各个墙体之间的梁进行模拟和分析，进而获取更好的应用效果。

3.2 按剪力墙配筋

通过设置等边构件，使混凝土构件的边缘受到约束，使混凝土具有较大的变形能力，避免了混凝土受压区的过早损伤和破坏，当短肢剪力墙纵向配筋主要分布在暗柱端部时，短肢剪力墙纵向配筋率不小于底层的1.2 %。其它部位不应小于1.0 %，否则暗柱配筋率可能过高，变截面配筋量可能突然变化。进一步分析标准暗柱在实际应用的过程中，标准暗柱的纵向配筋比的具体表现情况分析结果中，当剪力墙由短肢剪力墙变为普通剪力墙时，暗柱配筋量会发生突变。同时，从结构布置上看，配筋率明显较高。如此之外如果应用了过多的暗柱配筋内容也会导致后续应用的过程中出现过大的剪力墙抗弯承载力情况，针对这样的情况就可以采用第二种方法加固剪力墙是不合理的。

3.3 加强建议

由以上分析可知，短肢剪力墙的高厚比为5-8，柱与剪力墙的受力状态相差较大。剪力墙也会改变形状，纵向配筋主要布置在平面末端，形成暗柱。随着高度和厚度的增加，横向配箍率增加。当暗柱配筋率较高时，应降低小配筋率的主要特征值，以充分保证短肢小剪力墙的抗剪强度和抗弯强度。

4、设计建议

由于短肢剪力墙结构的横向刚度小于普通剪力墙结构，在设计中应设置适当数量的长肢剪力墙。结构变形严重，形成两个抗震设防。当变形发生时，原有的翘曲变形会加剧，这首先会导致墙肢断裂，所以尽量避免。短肢剪力墙布置在结构附近，具有很大的扭转效应。为了减小轴压比，提高纵筋率，应加强抗震施工措施。墙体应采用两种方式连接，以避免形成孤立的倾斜墙体，短剪力墙应尽可能设计成连接墙。连接墙肢的梁与普通框架梁相似，但不同于普通剪力墙。对于连接梁，建议在整体计算信息中不降低连接梁的刚度，以减小设计内力。梁端负弯矩可调整为70%塑性，按要求计算强剪、弱弯、强柱、弱梁的延性。