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2011-07-02 11:57:49
论文网 摘要:下文介绍了短肢剪力墙结构设计的一般规定受力性能和设计方法，且对短肢剪力墙的结构抗震薄弱环节及概念设计作了简要分析。
关键词:剪力墙；受力结构计算；抗震；概念设计
1前言
现在随着经济的发展和生活水平的提高，人们对住宅平面与空间的要求也随之增高。如果使用框架结构，会因柱楞突出隔墙而妨碍美观，影响使用效果。如果用一般剪力墙结构，没有柱体外凸的缺点，但遇到底部有停车场等公共设施的情况下则矛盾很大，满足不了建筑的使用功能；而且对于房屋高度不太大的小高层建筑,采用剪力墙结构会造成刚度过大,重量增加,导致地震反应过强,使得上部结构和基础造价提高。对于小高层建筑,一般剪力墙结构体系也不是一种理想的设计方案。
为了避免上述缺陷,以一般剪力墙结构为基础,吸取框架结构的优点,使结构刚度调整到适宜,由此形成了一种结构体系———“短肢”剪力墙结构体系。短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构。和一般剪力墙相比，这种结构型式的优点在于:
⑴墙肢较短,布置灵活,可调整性大,容易满足建筑平面的要求。
⑵减少了剪力墙而代之以轻质砌体,结构自重相应减轻，从而减小结构整体刚度,增大振动周期,降低地震作用力。
⑶墙肢高宽比较大,延性较好,对抗震有利。
⑷连梁跨高比较大,以受弯破坏为主,地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰,能起到很好的耗能作用。
⑸墙肢的承载力得到了较充分的发挥。
目前，《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002已对短肢剪力墙结构的设计作出了规定。
2短肢剪力墙的受力性能与结构计算
2.1受力性能
短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构，剪力墙根据整体性系数α及墙肢延高度上弯矩的变化，可分为3类(见图1):
图1水平荷载作用下弯矩图
⑴满足α≥10,In/I≤z时,为整体小开口墙,它的整体性很强,墙肢不出现反弯点,变形以弯曲变形为主。
⑵满足α＜10时,In/I≤Z,为联肢墙,它的整体性不很强,墙肢不出现或很少出现反弯点,变形仍以弯曲变形为主。
⑶满足α≥10,但In/I＞Z时,结构的梁、柱刚度比大,整体性很强,墙肢大多出现反弯点,按壁式框架考虑。
其中，In=ΣAiri2；I=In Ij；Ij=ΣIji
式中：
Ai为墙肢i的面积；
Iji为墙肢i截面的惯性矩；
ri为墙肢i的截面形心至组合截面形心的距离。
为使短肢剪力墙结构的墙肢受力性能和变形性能优于异形柱,尽量不把短肢剪力墙设计成壁式框架,考虑到短肢剪力墙小墙肢、大洞口的特点,不适合设计成整体小开口墙结构,所以,综合安全与经济因素,宜把短肢剪力墙结构设计为α<10,In/I≤Z的联肢墙。
2.2结构设计
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中,只需按剪刀墙输入即可,而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型,其中梁、柱为普通空间杆件,每端有6个自由度,墙视为薄壁杆件,每端有7个自由度,考虑了墙单元非平面变形的影响,按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵,引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解,它适用于各种平面布置,未知量少,精度较高。但是,薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂时,也存在一些不足,主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响,当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短,本身较高细,更接近于杆件性能,所以,用TAT、TBSA计算短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力,精度较高。
3结构布置及特点
短肢剪力墙属于剪力墙的一种,所谓“短肢”剪力墙,即指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，小墙肢剪力墙的布置,通常结合窗间墙位置及房间四角等布置成“一”字形“L”形、“T”形或“十”字形墙段,沿结构平面均匀布置,尽量做到对齐、拉直,使结构的刚心和质心结合,减少其扭转。短肢剪力墙的抗侧刚度相对较小,所以,经常在楼、电梯周围布置普通剪力墙,形成筒体和短肢剪力墙共同抵抗侧力,在抗震设计中,筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构底部地震倾覆力矩的50%。也可以通过增加长肢墙的方法调整刚度中心位置,短肢剪力墙的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘角部处的墙肢,当有扭转作用时,会加剧墙肢的变形,使角部墙肢首先开裂,所以,设计时应采取必要的措施,如减小轴压比,增大纵筋和箍筋的配筋率等,以保证结构的安全性、实用性。而对由于较大的竖向荷载和剪力使底部外围墙肢产生开裂,也应通过增加墙厚和配筋量等方法防止。 论文
