短肢剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法探討

1、<p>　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法探討</p><p>　　摘 要：本文簡(jiǎn)述了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的的受力特點(diǎn)和布置問(wèn)題，對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)注意事項(xiàng)作了闡述，供大家參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；高度比 </p><p>　　Abstract: this paper describes the mechanical char

2、acteristics of short limb shear wall structure and layout problems, and on several matters needing attention in the design of short limb shear wall structure made in this paper, for your reference. </p><p>　

3、　Key words: short limb shear wall height ratio </p><p>　　中圖分類號(hào)： TU318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2013）04-0000-00 </p><p><b>　　1 前言 </b></p><p>　　近幾年來(lái)，高層住宅建筑中短肢剪力墻這種結(jié)構(gòu)形式越來(lái)越多，由于

4、高層建筑中一般不允許采用異形柱，而短肢剪力墻卻是較常用的構(gòu)件。這種結(jié)構(gòu)形式平面布置時(shí)利用樓梯間、電梯間、山墻、分戶墻布置一般剪力墻，其余布置短肢剪力墻。這種布置既使廳和臥室沒(méi)有突出的梁柱，又能通過(guò)調(diào)整剪力墻的位置滿足現(xiàn)代居住空間的要求，因此深受開(kāi)發(fā)商和住戶的青睞。 </p><p>　　2 短肢剪力墻的受力特點(diǎn) </p><p>　　目前，對(duì)于短肢剪力墻為何定義為墻肢高度比為5～8的剪力墻

5、并沒(méi)有明確說(shuō)明理由。事實(shí)上，短肢剪力墻介于聯(lián)肢墻與異形框架柱之間，它屬于聯(lián)肢墻的一種界限情況，與一般的聯(lián)肢墻相比，它的墻肢截面高度要短一些，但它仍屬于剪力墻的范疇。下面以雙肢墻為例來(lái)說(shuō)明短肢剪力墻的受力特點(diǎn)。它由兩個(gè)T形截面的墻肢和一系列連梁組成的聯(lián)肢墻。設(shè)水平荷載在離墻底為z的高度處產(chǎn)生的彎矩為M，由平衡條件知： </p><p>　　M=M1+M2+N1 </p><p>　　式中：M

6、l、M2分別為離墻底高度為z的水平截面上，由墻肢1、2單獨(dú)承擔(dān)的變矩，它使單個(gè)墻肢截面產(chǎn)生彎曲，稱為局部彎矩；N為該處墻肢截面的軸向力；L為兩墻肢截面形心之間的距離L=LI+L2。 </p><p>　　顯然NL表示由兩個(gè)墻肢整體工作的組合截面所承擔(dān)的彎距，它使組合截面產(chǎn)生彎曲，其中一個(gè)墻肢受拉，另一個(gè)墻肢受壓，因此將NL稱為整體彎矩。 </p><p>　　從典型的短肢剪力墻在倒三角形水

7、平荷載作用下墻肢的局部彎矩、墻肢軸力所產(chǎn)生的整體彎矩以及外荷載產(chǎn)生的總彎矩之間的關(guān)系。不難看出，整體彎矩隨著整體性系數(shù)的增加而增大，而局部彎矩則隨著整體性系數(shù)的增大而減小。 </p><p>　　現(xiàn)在再將連梁沿跨中截開(kāi)，開(kāi)該處的彎矩為零，剪力為Vbi。式中，Vbi為i層連梁對(duì)兩個(gè)墻肢提供的彎矩貢獻(xiàn)，稱為結(jié)束彎矩。 </p><p>　　可見(jiàn)，整體彎矩是由連梁的剪力作用提供的，剪力墻某一水平

8、截面上的整體彎矩等于此截面以上所有連梁對(duì)墻肢的約束彎矩的總和，這就是連梁的貢獻(xiàn)。在短肢剪力墻中，整體彎矩比局部彎矩大得多，所以剪力墻的主要受力特點(diǎn)是以整體彎曲為主，大多數(shù)樓層的墻肢沒(méi)有反彎點(diǎn)。 </p><p>　　3 結(jié)構(gòu)布置中需注意的問(wèn)題 </p><p>　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)抗震薄弱環(huán)節(jié)，注重概念設(shè)計(jì)。 </p><p>　　(1)由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)于

9、普通剪力墻結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度較小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的長(zhǎng)墻，或利用樓梯間、電梯井形成剛度較大的內(nèi)筒，建筑物由風(fēng)荷載及地震作用引起的水平作用力主要由這部分剪力墻承擔(dān)，以避免地震作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過(guò)大的變形．同時(shí)形成兩道抗震防線。 </p><p>　　(2)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在地震力作用下，將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面小且承受較大的豎向荷載，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)加劇已有的翹曲變形，使墻肢首先開(kāi)裂。應(yīng)加強(qiáng)其抗震

10、構(gòu)造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率等，提高其延性。 </p><p>　　(3)由于一字形短肢墻自身剛度及穩(wěn)定性不夠好，除條件限制外，一般不宜采用。 </p><p>　　(4)短肢墻應(yīng)盡量均勻分布，其軸向應(yīng)力不應(yīng)相差太懸殊。 </p><p>　　4短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算及其設(shè)計(jì) </p><p>　　4．1短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算方

11、法 </p><p>　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計(jì)算模型．配筋方式和構(gòu)造要求均同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT．TBSA更適合用來(lái)計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。TAT、TBSA所用的計(jì)算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有6個(gè)自由度，墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度(多一個(gè)截面翹曲角，即扭轉(zhuǎn)角沿縱軸的導(dǎo)數(shù))， 考慮了墻單元非

12、平面變形的影響，按矩陣位移法由單元?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃?，引入樓板平面?nèi)剛度無(wú)限大假定減少部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜(如有轉(zhuǎn)換層)時(shí)，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒(méi)有考慮剪切變形的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時(shí)變形不協(xié)調(diào)。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于肢長(zhǎng)較短(一般為墻厚的5— 8倍)，本身較高細(xì)，更接近干桿件性能，所以，用TAT、TBSA計(jì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好

13、地反映結(jié)構(gòu)的受力，精度較高。 </p><p>　　對(duì)設(shè)有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心簡(jiǎn)和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻框支。框支剪力墻是受力面向受力點(diǎn)過(guò)渡， 由于薄壁桿件的連接處是點(diǎn)連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。因此，帶有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用墻元模型軟件進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，從整體上的內(nèi)力(特別是下部支承柱的內(nèi)力)分布情況來(lái)看，如果將剪力墻加以

14、適當(dāng)?shù)奶幚恚€是可以用TAT、TBSA對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算的。 </p><p>　　4．2短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn) </p><p>　　在進(jìn)行以上計(jì)算分析后，按高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范進(jìn)行截面與構(gòu)造設(shè)計(jì)，相對(duì)于異形柱結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的理論與實(shí)踐較為成熟，這種結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要注意以 </p><p><b>　　下幾點(diǎn)： </b><

15、;/p><p>　　(1)由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對(duì)較小，設(shè)計(jì)時(shí)宜布置適當(dāng)數(shù)量的長(zhǎng)墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時(shí)也形成兩道抗震設(shè)防； </p><p>　　(2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時(shí)，會(huì)加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開(kāi)裂，應(yīng)加強(qiáng)其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比，增大縱

16、筋和箍筋的配筋率； </p><p>　　(3)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力， 由一些模型試驗(yàn)反映出外周邊墻肢開(kāi)裂，因而對(duì)外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量，加強(qiáng)小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個(gè)方向上均有連接，避免形成孤立的“一” 字形墻肢； </p><p>　　(4)各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量

17、接近，必要時(shí)用長(zhǎng)肢墻來(lái)調(diào)整剛度中心； </p><p>　　(5)高層結(jié)構(gòu)中的連梁是一個(gè)耗能構(gòu)件，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢剛度相對(duì)減小，連接各墻肢問(wèn)的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應(yīng)在計(jì)算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào)，使其設(shè)計(jì)內(nèi)力降低，應(yīng)按普通框架梁要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負(fù)彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70％一80％ 來(lái)解決，按強(qiáng)剪弱彎，強(qiáng)柱弱梁的延性要求進(jìn)行計(jì)算。 </p>&