论文部分内容阅读
【摘要】随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅对于空间的要求越来越高，原来普通框架、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定于分割已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断地实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑结构体系，但业内人士对这种结构争议较大，下面就短肢剪力墙结构设计中若干问题进行分析讨论
【关键字】短肢剪力墙 短肢剪力墙较多 轴压比 配筋率 倾覆力矩
中图分类号：TG315.5 文献标识码：A 文章编号：
什么是短肢剪力墙
1.1规范对剪力墙的相关规定
依据《高层建筑混凝土结构技术规程》的相关规定，各类墙肢水平截面的截面高度hw（即墙肢长度）与截面宽度bw（及墙肢厚度）之比hw/bw见下表。
1.2对规范规定的理解
（1）《混凝土结构设计规范》规范hw/bw>4时，按剪力墙要求设计。
（2）对于hw/bw≤4的柱形墙肢，规范规定按框架柱进行截面设计，即抗力设计时，采用柱截面计算h0的原则来确定墙肢的hw0，其他要求同墙。有文献提出墙肢的轴压比也按框架柱要求，但比较可以发现，在抗震等级相同时，规范对于框架的轴压比限值要远大于对墙肢的轴压比限值（尽管这里有轴压比计算方法的不同），以抗震等级为二级为例，框架柱轴压比限值为0.75，而剪力墙的轴压比限值为0.6。因此对“柱形墙肢”只按框架柱要求控制其轴压比不一定是合适的。必要时可实行双控，即同时满足剪力墙及框架柱的轴压比限值要求。
（3）如果完全根据高厚比来界定短肢剪力墙，可能带来一些问题。对地下室中上部结构嵌固端的下一层墙肢，如果对应的地上墙肢为一般剪力墙，由于地下室层高的原因二需要加厚剪力墙的厚度（由bw增至bw0）导致不能满足一般剪力墙的宽厚比要求，此时应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D进行剪力墙墙墙肢的稳定性验算，当满足稳定性验算时可不按短肢剪力墙设计，当不满足稳定性验算时应按短肢剪力墙设计。
《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8-2条注1，短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。《广东高规》规定，当剪力墙截面厚度不小于层高1/15，且不小于300mm高厚比大于4是仍属一般剪力墙。这些规定显然更为合理些。
（4）判断是否为短肢剪力墙的基本依据是墙肢的高宽比（hw/bw），《高层建筑混凝土结构技术规程》强调对L形、T行。十字形剪力墙只要有一肢为一般剪力墙（即hw/bw>8）整个墙肢就可以不划分为短肢剪力墙。朱炳寅在《建筑结构设计问答及分析》里认为两个墙肢应注意互为翼墙的概念。有效翼墙可提高剪力墙墙肢的稳定性能，但不能改变墙肢的短肢剪力墙属性。《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条条文说明指出“短肢剪力墙沿建筑高度可能有较多楼层的墙肢会出现反弯点，受力特性接近异形柱”。而《高层建筑混凝土结构技术规程》按所有墙肢中最大的高宽比来判定短肢剪力墙的规定，并没有从根本上改变较短墙肢的异形柱特性。在这里编者认为在实际工作中按互为翼墙的理念，一墙肢为基本判别单元，这样做是偏于安全的。
2.对短肢剪力墙较多（即我们经常说的短肢剪力墙结构）的讨论
2.1规范对短肢剪力墙较多的有关规定
依据《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条，抗震设计时，高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙；B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时，应符合下列规定：
（1）在规定水平力地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%；
（2）房屋使用高度应比《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.3.1-1规定的剪力墙结构的最大适用高度适当降低，7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）时分别不应大于100m、80m、60m。
2.2对规范规定的理解
（1）所谓“短肢剪力墙较多”规范没有定量的界限，但从概念上说，可以从承受竖向荷载的能力、结构底部的倾覆力矩及结构的均匀对称性三方面综合确定，当符合下列条件之一时，可判定为“短肢剪力墙较多”。
1）短肢剪力墙的截面面积占剪力墙截面面积的50%以上；
2）短肢剪力墙承受的第一阵型底部地震倾覆力矩达到结构总倾覆力矩的40%~50%时；
3）短肢剪力墙承受荷载的面积较大，达到楼面面积的40%~50%以上（较高的建筑允许的面积应取更小的数量）；
上述1）、2）项，其本质是对结构倾覆力矩的判别，比较可以发现：当按1）要求判别时，短肢剪力墙的倾覆力矩约为结构倾覆力矩的20%~30%，相比2）小的多；3）项从短肢剪力墙承受竖向荷载的能力及结构均匀对称的角度来把握。
（2）在剪力墙结构中设置少量的短肢剪力墙是允许的，设置少量的短肢剪力墙并不影响对原结构的判别，其结构仍可确定为一般剪力墙结构或可称其为短肢剪力墙不较多
的剪力墙结构（注意：不能一见到短肢剪力墙就想对其采取加强措施，当短肢剪力墙“不较多”，且其承受竖向荷载较小时，短肢剪力墙可不采取特殊的加强措施。只有短肢剪力墙较多时，规范才要求对其采取加强措施。应注意对“短肢剪力墙较多”的把握）。
（3）当短肢剪力墙较多时应采取相应的结构加强措施（注意：当短肢剪力墙不较多时，可不采取短肢剪力墙较多时相应的结构加强措施），见下表：
短肢剪力墙较多时的设计要求汇总
3.结论
结构设计是应尽量采用一般剪力墙结构体系，当必须采用短肢剪力墙较多的剪力墙结构体系时，应根据规范相關规定精心设计。
【参考文献】
[1] 《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010)．北京：中国建筑工业出版社．2010
[2] 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)．北京：中国建筑工业出版社.2010
[3] 《建筑结构设计问答及分析》/朱炳寅.北京：中国建筑工业出版社.2009
[4] 《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社.2010
[5] 《高层建筑混凝土技术规程应用与分析》/朱炳寅.北京：中国建筑工业出版社.2013
【关键字】短肢剪力墙 短肢剪力墙较多 轴压比 配筋率 倾覆力矩
中图分类号：TG315.5 文献标识码：A 文章编号：
什么是短肢剪力墙
1.1规范对剪力墙的相关规定
依据《高层建筑混凝土结构技术规程》的相关规定，各类墙肢水平截面的截面高度hw（即墙肢长度）与截面宽度bw（及墙肢厚度）之比hw/bw见下表。
1.2对规范规定的理解
（1）《混凝土结构设计规范》规范hw/bw>4时，按剪力墙要求设计。
（2）对于hw/bw≤4的柱形墙肢，规范规定按框架柱进行截面设计，即抗力设计时，采用柱截面计算h0的原则来确定墙肢的hw0，其他要求同墙。有文献提出墙肢的轴压比也按框架柱要求，但比较可以发现，在抗震等级相同时，规范对于框架的轴压比限值要远大于对墙肢的轴压比限值（尽管这里有轴压比计算方法的不同），以抗震等级为二级为例，框架柱轴压比限值为0.75，而剪力墙的轴压比限值为0.6。因此对“柱形墙肢”只按框架柱要求控制其轴压比不一定是合适的。必要时可实行双控，即同时满足剪力墙及框架柱的轴压比限值要求。
（3）如果完全根据高厚比来界定短肢剪力墙，可能带来一些问题。对地下室中上部结构嵌固端的下一层墙肢，如果对应的地上墙肢为一般剪力墙，由于地下室层高的原因二需要加厚剪力墙的厚度（由bw增至bw0）导致不能满足一般剪力墙的宽厚比要求，此时应根据《高层建筑混凝土结构技术规程》附录D进行剪力墙墙墙肢的稳定性验算，当满足稳定性验算时可不按短肢剪力墙设计，当不满足稳定性验算时应按短肢剪力墙设计。
《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8-2条注1，短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。《广东高规》规定，当剪力墙截面厚度不小于层高1/15，且不小于300mm高厚比大于4是仍属一般剪力墙。这些规定显然更为合理些。
（4）判断是否为短肢剪力墙的基本依据是墙肢的高宽比（hw/bw），《高层建筑混凝土结构技术规程》强调对L形、T行。十字形剪力墙只要有一肢为一般剪力墙（即hw/bw>8）整个墙肢就可以不划分为短肢剪力墙。朱炳寅在《建筑结构设计问答及分析》里认为两个墙肢应注意互为翼墙的概念。有效翼墙可提高剪力墙墙肢的稳定性能，但不能改变墙肢的短肢剪力墙属性。《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条条文说明指出“短肢剪力墙沿建筑高度可能有较多楼层的墙肢会出现反弯点，受力特性接近异形柱”。而《高层建筑混凝土结构技术规程》按所有墙肢中最大的高宽比来判定短肢剪力墙的规定，并没有从根本上改变较短墙肢的异形柱特性。在这里编者认为在实际工作中按互为翼墙的理念，一墙肢为基本判别单元，这样做是偏于安全的。
2.对短肢剪力墙较多（即我们经常说的短肢剪力墙结构）的讨论
2.1规范对短肢剪力墙较多的有关规定
依据《高层建筑混凝土结构技术规程》7.1.8条，抗震设计时，高层建筑结构不应全部采用短肢剪力墙；B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为9度的A级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时，应符合下列规定：
（1）在规定水平力地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%；
（2）房屋使用高度应比《高层建筑混凝土结构技术规程》表3.3.1-1规定的剪力墙结构的最大适用高度适当降低，7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）时分别不应大于100m、80m、60m。
2.2对规范规定的理解
（1）所谓“短肢剪力墙较多”规范没有定量的界限，但从概念上说，可以从承受竖向荷载的能力、结构底部的倾覆力矩及结构的均匀对称性三方面综合确定，当符合下列条件之一时，可判定为“短肢剪力墙较多”。
1）短肢剪力墙的截面面积占剪力墙截面面积的50%以上；
2）短肢剪力墙承受的第一阵型底部地震倾覆力矩达到结构总倾覆力矩的40%~50%时；
3）短肢剪力墙承受荷载的面积较大，达到楼面面积的40%~50%以上（较高的建筑允许的面积应取更小的数量）；
上述1）、2）项，其本质是对结构倾覆力矩的判别，比较可以发现：当按1）要求判别时，短肢剪力墙的倾覆力矩约为结构倾覆力矩的20%~30%，相比2）小的多；3）项从短肢剪力墙承受竖向荷载的能力及结构均匀对称的角度来把握。
（2）在剪力墙结构中设置少量的短肢剪力墙是允许的，设置少量的短肢剪力墙并不影响对原结构的判别，其结构仍可确定为一般剪力墙结构或可称其为短肢剪力墙不较多
的剪力墙结构（注意：不能一见到短肢剪力墙就想对其采取加强措施，当短肢剪力墙“不较多”，且其承受竖向荷载较小时，短肢剪力墙可不采取特殊的加强措施。只有短肢剪力墙较多时，规范才要求对其采取加强措施。应注意对“短肢剪力墙较多”的把握）。
（3）当短肢剪力墙较多时应采取相应的结构加强措施（注意：当短肢剪力墙不较多时，可不采取短肢剪力墙较多时相应的结构加强措施），见下表：
短肢剪力墙较多时的设计要求汇总
3.结论
结构设计是应尽量采用一般剪力墙结构体系，当必须采用短肢剪力墙较多的剪力墙结构体系时，应根据规范相關规定精心设计。
【参考文献】
[1] 《建筑抗震设计规范》 (GB50011—2010)．北京：中国建筑工业出版社．2010
[2] 《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2010)．北京：中国建筑工业出版社.2010
[3] 《建筑结构设计问答及分析》/朱炳寅.北京：中国建筑工业出版社.2009
[4] 《混凝土结构设计规范》 （GB50010-2010）.北京：中国建筑工业出版社.2010
[5] 《高层建筑混凝土技术规程应用与分析》/朱炳寅.北京：中国建筑工业出版社.2013