浅谈短肢剪力墙结构设计在小高层结构设计中应用

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  摘要:随着小高层住宅建设的发展,短肢剪力墙因为结构方面具有灵活可调的特性,在高层住宅楼中有着很好的应用前景,是较为理想的剪力墙结构设计。本文围绕短肢剪力墙结构的特点和设计中应注意事项进行了阐述。
  关键词:短肢剪力墙;结构设计;注意事项
  Abstract: With the development of high-rise residential construction, short pier shear wall structure has the characteristics as flexible and adjustable, has the very good application prospect in high-rise residential buildings, is the ideal shear wall structure design. Based on the characteristics and design of short shear wall structure should pay attention to matters.
  Key words: short shear wall; structural design; note
  
  中图分类号:TU318       文献标识码:    文章编号
  引言:近几年,房地产行业得到了迅速发展,中小高层的住宅越来越受到住户和开法商们的青睐,随之而出现一种应用在小高层中的剪力墙结构,短肢剪力墙便是这种新的结构体系。因为其具有的特点可以克服很多相关的技术难题,且还具有高抗震性和灵活性的优点。
  一、短肢剪力墙结构体系特点
  随着社会的发展,经济水平的提高,住房条件的改善,逐渐兴起许多小高层住宅的建设,其中有大量11层、12层的小高层住宅,短肢剪力墙正广泛应用于小高层住宅建筑中。
  钢筋混凝土短肢剪力墙是剪力墙体系中的一种,是指肢长和厚度比在5~8之间的剪力墙,通常采用T形、L形、Z形等形式,偶尔也采用十形和一形。短肢剪力墙结构既保留了异形柱不凸出墙面的优点,又克服了异形柱框架抗震性能不理想等缺点。
  短肢剪力墙可结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本不与建筑使用功能发生矛盾;墙的数量可多可少,肢可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置;能灵活布置,可选择的方案较多,较易处理楼盖的支承;连结各墙的梁,亦随墙肢位置而位于间隔墙竖平面内,属于隐蔽型;视建筑平面及抗侧力的需要,把中心竖向交通区处理成筒体或短肢剪力墙;短肢剪力墙的短墙肢虽然同异形柱框经结构体系的异形柱一样截面抗扭不利,但由于其墙肢较长,受力接近剪力墙的墙肢,结构体系趋于合理。
  此种体系同样适用于单元式高层住宅。由于它的灵活性较大,随之结构布置也可能有较大的差别,从而导致有不同的结构设计效果。
  二、短肢剪力墙结构设计
  1. 墙肢和连梁的设计
  在对短肢剪力墙进行结构设计时,主要包括对墙肢和连梁的设计。对于墙肢的截面设计来说,在设计前要进行受剪、受弯的试验与计算,还要对正截面偏心受拉与偏心受压进行计算,同时要对集中荷载作用下的局部受压承载力进行计算。要以能满足最小配筋率的要求为前提,确定能达到墙肢端部受力钢筋的要求,要通过截面抗剪计算墙肢水平方向分布钢筋。
  在小高层结构中,连梁的设计对短肢剪力墙在力学方面的性能有很大的影响。主要是因为各墙肢是在连梁的连接下共同工作的,连梁不仅对抗震性有很大的影响,对墙肢的约束也有很大影响。如果梁的跨高比小于5,就应该按照连梁进行具体设计;如果高于5,那就要按照框架梁进行具体的计算。在设计的过程中最应该注意的就是要避免在弯曲破坏发生前发生连梁剪切破坏,应该按照斜截面受剪计算,以确保可以做到强剪弱弯。如果在进行内力计算的时候,已经对连梁的刚度进行了折减,这样调幅的范圍就应该受到一定的限制,或者不在对其进行调幅,这样可以有效的避免在使用过程中发生问题。如果对部分连梁的设计值进行降低,那就要对于其余部位的设计值进行适当的提高。连梁的设计还可以运用菱形配筋,或者是在连梁中加设斜向型钢与设置斜向交叉暗柱,采用这些方法可以有效的将连梁的延展性提高。
  2. 配筋构造
  在进行短肢剪力墙设计时,对于配筋的要求,除了要按照结构计算的结构进行配置,还要按照设计的构造来配置钢筋。介于普通剪力墙与异形框架柱之间的就是短肢剪力墙的侧向刚度。与普通剪力墙和异形框架柱的结构一样,在对短肢剪力墙进行设计的时候,要加强对边缘构件的配筋要求。在振动台进行地震模拟实验后,相关实验结果表明,短肢剪力墙中结构抗震相对较薄弱的环节主要是连梁、外围底部小墙肢、角点处墙肢以及平面外边缘。对于这些相对较薄弱的环节,更要加强抗震构造设计。
   三、设计中应注意的事项
  1.要对短肢墙的轴压比进行严格的控制,主要是端柱或者无翼缘的一字型短肢剪力墙,根据相关的规范要求来看,其内容也突出强调了这一点。国内外相关机构的研究结果表明,剪力墙中承受压力弯力的时候,如果在小偏压的状态,那么墙的延展性就会相对较差。即便是在大偏压的状态下,如果轴压较大,混凝土边缘应力也较高,这样就会使混凝土的约束不够甚至没有约束,从而会使混凝土最先出现极限压应变,使构件丧失承载能力和变形能力。
  2.在短肢剪力墙结构体系中最薄弱的环节出现在抗震性方面,主要是在建筑的边缘和其角点处的墙肢,尤其是针对一字型的剪力墙,最先出现破坏的问题。在设计的过程中,首先要加强的是针对以上出现问题的部位,加强相关的抗震性能设计。
  3.要按照相关的规定要求来制定短肢剪力墙的抗震等级,方便对配筋的提高,还要对短肢剪力墙进行周期性的折减,加强地震的抵抗能力,保证安全性。
  4.要对短肢剪力墙结构的属性准确的进行判定。在设计跨高比的时候,最合理的方法就是将各个梁规范的分类然后分别进行设计。这样做可以使设计更加的满足要求,也可以使安全性得到有效的保障。
  5.对于短肢墙的截面设计来说,最好不要采用一字形的形式,适合采用十字形、T、L形等,外墙的转角处更不能使用一字形,最好能够保证在同一构件方向上的墙肢厚度最大程度的相等,严格的按照现行的相关规定进行设计,从而保证梁和墙的有效断面。
  6.不适合将短肢墙的结构做的太高,短肢剪力墙的结构体系主要是针对二十到三十层的住宅楼设计的,其中的环抱状布置可以使结构保持基本的对称要求,每层一般情况下是六到八户,在用地受到限制的时候,每层是三到四户。
  7.在进行杆件内力计算和结构动力特性分析的时候,最好采取三维的计算方法来进行相关的计算。这时候的竖向构件不仅包括墙元模型还包括薄壁杆模型,前后两者有着很大的差距,前者是一种高精度的力学模型,精度很高,后者主要是一个简化模型,它的精度相对前者来说较低。
  三、结束语
  综上,短肢剪力墙作为剪力墙结构体系的分支,因为其良好的特性,成为较为理想的结构体系,在高层住宅楼中也得到了广泛的应用。在进行设计的时候,要和一般的剪力墙结构进行区别,广泛的结合各个住宅小高层的特点进行设计。在设计的过程中,要运用一些技巧,对可能出现的问题提出较好的解决方案,掌握好设计的规范与要求,才能设计出更加安全同时又更加经济适用的住房。
  参考文献:
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