综述小高层建筑中短肢剪力墙结构设计

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  摘要:现如今,建筑行业在不断发展,建筑类型呈现出一定的多样性,其中比较明显就是高层建筑和小高层建筑等结构类型。其中所采用的建筑结构也比较特殊,应用比较广泛的就是短肢剪力墙结构。这种设计方式能够受到施工人员的高度青睐,主要是由于这种结构不仅打破了传统建筑模式的弊端,同时也增强了整个建筑结构的稳定性。另外,在工程造价和施工人员的工作量上都发挥了较大的优势作用。本文中,笔者主要对小高层建筑中短肢剪力墙结构的设计方式和相关的内容进行深入介绍和分析,希望能够给相关的工作人员提供借鉴和参考。
  关键词:小高层建筑;短肢剪力墙;设计原则
  在短肢剪力墙结构的设计和施工的过程中,主要是以发挥其结构本身的异形柱的优势作用为主,在建筑结构中进行广泛地应用,不仅可以有效的提升建筑结构的抗震能力,同时也可以还空间的不协调和不科学对策布局情况进行高度缓解。在具体的建筑结构设计和施工的过程中,短肢剪力墙结构所应用的主要材料是钢筋混凝土结构。因此,其强度和高度之间存在着密切的关系,对于建筑结构的稳定性也提出了加高的要求。在具体的施工中,需要将断肢剪力墙结构看成是一个有机结合的整体,需要用相对比较轻的材料进行填充,施工方式的应用需要个具体的框架结构相符合。
  1、结构体系的特点和优势
  在小高层的建筑工程施工的过程中,需要将平面因素考虑到其中,同时还需要采用间隔墙的结构来对其进行高效的布置。另外,在建筑结构设计中,要不断加强对短肢剪力墙的数量变化情况进行严格地控制,其结构和大小都应该进行控制。从某种情况上看,应用措施要将墙体的抗侧力作为主要的依据。目前,我国的建筑工程得到了高效发展,建筑结构类型和应用技术都得到了高效的发挥。所以,在实际的工程建设中,其灵活性相对较大,可以根据工程建设的特点和需要对其进行高效调节。另外,可供设计人员和施工人员选择的方案相对较多。所以,完全可以选择在各方面都比较符合标准的施工方案。可见在实际的工程建设中,应该尽量减少楼层设计方面的不足,具体的优势可以表现为以下几个方面:
  1.1可以满足建筑的需求
  第一,采用这种施工技术可以有效的解决梁柱突出墙面的问题,对墙肢进行设计的过程中,需要采用不同的填充物来进行,其中填充物的数量和墙体的厚度之间往往存在着一定的密切性。只有保证轻质材料应用的高效性,才能够不断保证墙体设计的稳定性。第二,在断肢剪力墙建筑和施工的过程中,做好施工工艺的选择也是至关重要的,虽然具有一定的难度,但是可以重复利用空间结构,对空间布置的科学性的发挥起到一定的促进作用。
  1.2满足结构设计需求
  从小高层的建筑设计中可以看出,常用的结构主要框架结构,这种结构的抗震性能也比较突出,但是经过缜密地计算,梁柱的截面面积却相对比较大,而且裸露在外的部分比较大,仅从建筑的美观程度上看,其无法达到标准的水平。从其深层次上看,其平面设计主要是以复杂多变为主,这种结构的布置也具有一定的难度。但是,如果应用短肢剪力墙结构,就可以从根本上解决这一问题。不仅布置结构具有一定的灵活性,墙肢的隐蔽效果也比较明显,另外,墙体的数量和长度都是根据相应的抗侧力来进行确定,所以说,多变性相对较强。
  2、结构布置中需要注意的问题
  从宏观上来看,短肢剪力墙结构的优势较多,但是任何一个事物都具有双面性,在对其进行应用的过程中也会出现一定的不足。主要表现在这种结构的抗震能力上。因此要对这一薄弱环节进行控制。
  2.1在进行布置的时候要求均匀,使得墙体的轴向应力差别不应过大,如果遇到竖向布置这种结构的情况,要做到墙肢的上下对齐,保持其连续性。尽量不要出现洞口错位的现象,和连梁仪器组成抗测力体系,这样就会使得短肢剪力墙结构的抗震能力达到一定的标准。
  2.2需要注意的是短肢剪力墙都应该有两个不同方向的梁和其进行连接,而且连梁要布置在竖向的平面内,要设置相应的翼缘,如果出现了一字型的短肢剪力墙就会存在着一定的安全隐患,由于力是相互作用的,因此要对横墙和纵墙的受力情况进行加强重视。
  2.3短肢剪力墙可以设计成较强的墙体和较弱的连梁相互作用的结构,墙柱通常采用混凝土作为主要的构成材料,要在墙柱内加大配筋的数量。连梁的高度要尽量减少。这样才能使得地震的分配力减小,增强抗震能力。
  3、运用结构计算软件容易忽视的问题
  新《抗震规范》和新《高规》已颁布实施多年,两本规范中关于地震作用计算、结构内力调整等内容较以前均有很大变动。结构设计人员应理解新规范中的条文内容并在电算过程中贯彻实施。总体计算中总信息的输入:
  3.1对振型数量的要求
  新《高规》第10章将带转换层的短肢剪力墙结构列为复杂高层建筑。规定了计算地震作用时的最小振型数。实际上最根本的要求是要保证振型参与质量达到总质量的90%以上。振型数最好是3的倍数。振型数的大小与结构层数及结构形式有关,当结构层数较多或结构刚度突变较大时,振型数也应取大些。尤其对于高位转换,由于转换层的质量远大于其他楼层,导致不同振型时地震作用在转换层处突然增大,尤以转换层位置在振型曲线振幅最大处或附近时更为显著,因而转换层在较高位置时,高振型的影响可能明显增大,建议在计算分析时,取较多振型。
  3.2连梁的刚度折减
  高层建筑中的连梁是一个耗能构件,连梁的剪切破坏会使结构的延性降低,对抗震不利,设计时应注意对连梁按“强剪弱弯”的延性要求进行计算。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降,程序中通过连梁刚度折减系数来反映开裂后的连梁刚度。但应注意短肢剪力墙结构中,墙肢刚度相对较小,连接各墙肢的梁已类似普通框架粱,而不同于一般剪力墙间的连梁,不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调,使其设计内力降低,应按普通框架梁的要求,控制混凝上压区高度,其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%、80%来解决。
  3.3短肢剪力墙的抗震构造
  3.3.1抗震设计时,短肢剪力墙的抗震等级应比高规规定的剪力墙抗震等级提高一级。
  3.3.2 抗震设计时,底部加强层应按高规调整剪力设计值,其他各层短肢剪力墙的剪力设计值,一级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2;短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm;抗震设计时,短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率,底部加强部位不宜小于1.2%。其他部位不宜小于1.0%。新“抗震规范”出现了约束边缘构件这个概念,对抗震等级为二级及以上的短肢剪力墙,由于墙肢长度较短,约束边缘构件沿墙肢两个方向近于整段墙肢,为了加强墒肢抗震性能,可以把整段墙肢作为约束边缘构件考虑。
  4、结束语
  总而言之,文章主要对短肢剪力墙的结构特点和优势、在具体布置中需要注意的问题以及在运用结构软件进行计算的时候容易遇到的诸多问题等方面进行了深入的分析。可以看出,现如今我国的一些小高层在设计的过程中,多数都运用了短肢剪力墙的结构,不仅可以最大限度地满足人们的使用功能,同时对于室内的布置具有一定的灵活性,墙肢可长可短,可落地也可带转换层,充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后,并选择合理的布置形式,而且不会出现露梁或者是露柱的现象,同时这种结构的剪力墙的抗震能力比异形柱结构要强很多,基于这些特点,这种结构在小高层中的运用前景是非常广阔的。
  参考文献:
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