短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)探議

戴春艷

摘 要:隨著生活水平的提高,人們?cè)絹?lái)越重視住宅空間的布局。尤其是對(duì)小高層、多層住宅的適住性,已不局限與以前的普通框架結(jié)構(gòu)。因此經(jīng)過(guò)不斷的試驗(yàn)改進(jìn),人們把普通剪力墻和框架相結(jié)合,形成了以短肢剪力墻為主要結(jié)構(gòu)的體系,能更好的滿足小高層住宅的需要。

關(guān)鍵詞:短肢剪力墻抗震性抗震設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào):TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2012)06(a)-0042-01

隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展,國(guó)民生活水平的提高,人們?cè)絹?lái)越重視住宅空間的布局,尤其是對(duì)小高層、多層住宅的適住性。在這種情況下“誕生”了短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)體系。短肢剪力墻的突出特點(diǎn)是“短”,主要指墻肢截面高、厚度比在5～8之間,一般有“一”、“ Z”、“L”、“T”等截面形式,它仍屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)不僅經(jīng)濟(jì)性好而且受力均勻、有良好的抗震性能,無(wú)論在平原或者地震區(qū)都能滿足建筑的功能使用要求,在高層住宅中得以廣泛使用。本文在論述短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,分析它的抗震性能和設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的問(wèn)題。

1 短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)

在設(shè)計(jì)高層建筑中,結(jié)構(gòu)不能全部采用短肢剪力墻作為剪力墻結(jié)構(gòu)。在正常情況下,如果短肢剪力墻底部所承受的地震傾覆力矩是結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的40%～50%時(shí),可認(rèn)為是剪力墻含較多短肢剪力的結(jié)構(gòu)。若結(jié)構(gòu)中含有的短肢剪力墻沒(méi)有達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn),則不是剪力墻含較多短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)。如果需要用到較多的短肢剪力墻時(shí),布置短肢剪力墻時(shí)要具有均勻性,避免集中布置短肢剪力墻在局部的情況。要布置一般的剪力墻或筒體相配合,共同抵抗水平力。在抗震設(shè)計(jì)時(shí),要注意筒體和剪力墻底部所承受的地震傾覆力矩的大小,一般要在結(jié)構(gòu)總底部所承受地震傾覆力矩的50%以上。

2 分析短肢剪力墻的抗震性

短肢剪力墻在抗震性能方面有一定的優(yōu)勢(shì),主要是在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)影響抗震性的各個(gè)因素的詳細(xì)、周密布置。主要表現(xiàn)在截面形式、墻體配筋等方面:

(1)短肢剪力墻的“短”主要指墻肢截面高、厚度比在5～8之間,一般有“Z”、“L”、“T”、“一”等截面形式,它仍屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系。實(shí)驗(yàn)研究表明:短肢帶翼墻的結(jié)構(gòu)性能優(yōu)于無(wú)翼墻,在工程中要盡量不使用一字型的截面墻體。短肢剪力墻應(yīng)在多個(gè)方向設(shè)計(jì)有梁相連接,避免與沒(méi)有連接梁相連的延性差的墻相連。(2)大多數(shù)短肢剪力墻的延性較差,為改善這種情況一般采用加強(qiáng)體積配箍率的方法。當(dāng)配箍率提高后,雖然受彎承載力并沒(méi)有得到明顯的提高,但是混凝土峰值在應(yīng)力下的應(yīng)變值以及應(yīng)力-應(yīng)變曲線得到明顯改善,相應(yīng)的延性也有了顯著的提高。因此在設(shè)計(jì)中,可以參照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于約束構(gòu)件配箍率的部分來(lái)對(duì)短肢剪力墻配箍率進(jìn)行改善。(3)一般短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)在翼墻和腹板交界處都會(huì)有多處縱向裂紋,要在這個(gè)部位采取加設(shè)暗柱等措施用以加強(qiáng)穩(wěn)固。通過(guò)對(duì)有翼墻和無(wú)翼墻做試體破壞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):有翼墻體試體通常只有橫向裂縫,且所產(chǎn)生的裂縫形狀與無(wú)翼墻體所產(chǎn)生的大致相似。這表明,在分析結(jié)構(gòu)受力時(shí)翼墻主要負(fù)責(zé)外加的彎矩,而墻肢主要承擔(dān)剪力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,要在短肢剪力墻的角落部位和端部加設(shè)暗箱,用堅(jiān)固鋼筋布置在暗柱周?chē)靡怨潭?加密加強(qiáng)結(jié)構(gòu)底部的墻肢箍筋用以承受比較大的剪力。

(4)軸壓比對(duì)于短肢剪力墻的延性有一定的影響。若軸壓相對(duì)較小時(shí),截面承載力隨著軸壓比值的增大而增大,在鋼筋經(jīng)過(guò)強(qiáng)化后,承受在短肢剪力墻上的彎矩值并沒(méi)有顯著的降低。所以說(shuō)塑性鉸并沒(méi)有影響短肢剪力墻的抗彎能力;若軸壓相對(duì)較大時(shí),截面承載力隨著軸壓比值的增大而減小,截面承載力將逐漸增大降低程度,延性也會(huì)變得較低。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定:在抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中,根據(jù)抗震等級(jí)的不同有不同的軸壓比:一、二、三級(jí)地震分別對(duì)應(yīng)0.5、0.6、0.7;若短肢剪力墻為無(wú)翼緣或端柱一字形截面形式,其軸壓比要相應(yīng)降低0.1。在軸壓比一定的情況下,若一直增加墻肢高厚比并不能讓墻肢剪力墻的延性得到明顯的提高。試驗(yàn)證明,墻肢的長(zhǎng)度要控制在一定范圍內(nèi),高厚比為6左右時(shí),短肢剪力墻的綜合性能最佳。

3 抗震過(guò)程中的注意措施

在地震區(qū)或者高層建筑中,不能全部采用短肢剪力墻作為剪力墻結(jié)構(gòu)。剪力墻、墻肢要保證足質(zhì)足量,要布置一般的剪力墻或筒體相配合,且短肢墻要以T、L等形式為主進(jìn)行合理布置。保證質(zhì)量中心和剛度中心為一點(diǎn),這樣不僅可以提高短肢墻抗扭能力,也能夠保證平面外的穩(wěn)定。而建筑平面角部處的墻肢為短肢剪力墻的抗震薄弱環(huán)節(jié),若發(fā)生扭曲時(shí),會(huì)加速短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的變形,使墻肢首先開(kāi)裂,所以要采取相應(yīng)的抗震措施,比如降低軸壓比、提高箍筋的配箍率等。若需要使用“一”字形墻肢,應(yīng)采取相應(yīng)措施加以鞏固,比如:減小軸壓比、設(shè)置端柱、增加配筋等。

在設(shè)計(jì)短肢剪力墻的使用時(shí)要限制使用數(shù)量,避免大量或者單一使用。因?yàn)槎讨珘閺澕魳?gòu)件,容易受到脆性破壞,會(huì)嚴(yán)重影響抗震性能。所以在布置時(shí)既要布置短肢剪力墻,又要布置一般的剪力墻或筒體與之相配合,共同抵抗水平力。同時(shí),在設(shè)計(jì)中應(yīng)按要求來(lái)設(shè)計(jì)梁的長(zhǎng)度,與短肢墻相連接的梁在支座處應(yīng)相互貫通。這樣不僅便于施工,而且能保證澆注的短肢梁的質(zhì)量,若與普通剪力墻相連接,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照連梁的要求進(jìn)行;短肢墻的抗震等級(jí)應(yīng)高于一般剪力墻一級(jí)為準(zhǔn),在構(gòu)造上提高短肢墻的延性。為保證短肢剪力墻不提前剪壞,短肢剪力墻底部的加強(qiáng)部位和其它層所對(duì)應(yīng)的剪力設(shè)計(jì)值要做出規(guī)范調(diào)整,抗震等級(jí)為一、二級(jí)時(shí)應(yīng)分別增大1.4和1.2倍;在抗震設(shè)計(jì)中,應(yīng)考慮短肢墻截面中縱向鋼筋的配筋率,一般部位應(yīng)大于1.0%,在底部加強(qiáng)或其它特別部位應(yīng)大于1.2%。各個(gè)短肢墻之間盡量拉直對(duì)齊,和與之相連的梁一起構(gòu)成連續(xù)均勻且規(guī)則的抗側(cè)力片。并且每道短肢墻要有兩個(gè)方向的梁與之連接。

短肢剪力墻的數(shù)量、墻肢長(zhǎng)度要根據(jù)抗側(cè)力的要求而定,多少、長(zhǎng)短要適當(dāng),而且要通過(guò)不同的尺寸來(lái)調(diào)整質(zhì)量中心和剛度中心位置;做粉刷時(shí)為保證平緩的過(guò)度,一般在翼墻和腹板交界面處用玻璃絲布粘連;設(shè)計(jì)中多利用電梯間為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)筒體,筒體的剛度要足夠強(qiáng),平面尺寸適當(dāng)。要注意筒體和剪力墻底部所承受的地震傾覆力矩的大小,一般要在結(jié)構(gòu)總底部所承受地震傾覆力矩的50%以上;增多抗震防線且注意剛度的均衡性,要多處分散布置以避免建筑產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。核心區(qū)要適當(dāng)加厚樓板厚度,按強(qiáng)剪弱彎的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)與之相連的連梁,相近短肢墻之間的跨度要適當(dāng),使其充分發(fā)揮耗能的作用,用來(lái)確保水平力的傳遞。

4 結(jié)語(yǔ)

目前,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在我國(guó)建筑領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。主要是因?yàn)槎讨珘κ芰鶆?、抗震性能好。本文通過(guò)分析短肢墻的結(jié)構(gòu),從影響短肢墻抗震性的各個(gè)因素進(jìn)行綜合分析,主要有:短肢墻數(shù)量、墻肢長(zhǎng)度、軸壓比、配筋量、設(shè)置暗柱等,并進(jìn)一步提出在設(shè)計(jì)中需要采取的一些抗震措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 饒覺(jué)陶,王小輝,沈明發(fā).反光板(合作目標(biāo))反射率測(cè)量?jī)x[J].光學(xué)技術(shù),1998.

[2] 徐培福,黃小坤,容柏生,等.JGJ3-2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[3] 劉敏,陳遠(yuǎn)椿,吳耀輝,等.全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)體系)[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

[4] 劉肖凡,李繼祥.鋼筋混凝土短肢剪力墻抗震性能試驗(yàn)及應(yīng)用[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版),2009.