高层结构设计中短肢剪力墙的运用

发表时间:2018/11/7   来源:《防护工程》2018年第18期   作者:戴正亚
[导读] 近年来随着人们对住宅,特别是小高层及多层住宅平面布置与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁

戴正亚
         中国建筑第二工程局有限公司  北京市  100000
         摘要:近年来随着人们对住宅,特别是小高层及多层住宅平面布置与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进,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的结构体系,即所谓“短肢剪力墙”结构体系。然而目前的短肢剪力墙普遍抗震性能薄弱,横向抗受压能力较小,容易发生墙体扭曲,造成高层建筑倒塌,所以,应该选择正确的分析软件,合理分析短肢剪力墙的结构与应用,设计适当的数目与布局,逐步改善抗震能力。
         关键词:高层结构设计;短肢剪力墙;运用
         1短肢剪力墙结构体系概述
         1.1短肢剪力墙定义
         短肢剪力墙指各肢横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。所谓“短肢剪力墙—筒体(或一般剪力墙)”结构体系,是融合框架结构的优点,剪力墙的长短可灵活布置,是介于剪力墙与异形柱之间的新的结构形式,这种结构形式能较好适应小高层住宅建筑的结构体系。
         1.2短肢剪力墙结构体系
         短肢剪力墙结构体系根据高层住宅平面的特点,利用竖向交通中心区的分隔墙设置钢筋混凝土墙,组成一个基本完整的核心筒体,作为承受竖向荷载和抗侧力的主要部分。外围部分的竖向构件,视结构受力需要和建筑平面布置,在房间的分隔墙体处可灵活设置短肢剪力墙。在各短肢剪力墙之间布置联系量,把短肢剪力墙和核心筒体连成一个整体,构成整栋建筑的结构体系。短肢剪力墙墙肢约为5倍肢宽,短肢剪力墙的截面厚度不应小于200mm。布置形式通常采用L形,T形,也有少量十行,Z行,一字形截面。其形式随交点处建筑分隔墙形式而定,也可混合布置部分长墙肢或矩形柱。
         2短肢剪力墙的抗震设计中存在的问题
         2.1短肢剪力墙数目设计不合理
         短肢剪力墙属于新兴的小高层、高层建筑形式,部门建筑公司为了追赶时尚、提高建筑的美观性以及增加建筑建设的影响力,忽视了短肢剪力墙的横向抗震压能力薄弱的特点,会大部分甚至全部应用短肢剪力墙,大幅度减掉普通剪力墙的设计与使用。虽然给建筑施工过程降低了困难程度,也降低了成本,提高了高层建筑的艺术美感,实现了多重效果的空间设计,但是,却导致高层建筑的质量难以得到保障,在建筑的质量检测时,容易成为不合格建筑。
         2.2短肢剪力墙的布局不均匀、对称
         高层住房建筑需要牢固的钢筋混泥土、墙体、主干等的支持,每一层建筑的搭建都要保障重心在限定的位置,才能保证建筑主体的稳定性良好,抗震能力较强,但目前存在着短肢剪力墙布局不均匀、不对称的问题,导致高层住房建筑的重心偏移,且短肢剪力墙过于集中,出现刚性过强现象,影响了高层住房建筑的抗震性能,并限制了短肢剪力墙的发展,这样的问题,急需解决与处理。
         2.3短肢剪力墙的结构计算与分析不科学
         目前,高层住房建筑设计都基于一定的科学技术上,需要掌握基础的材料测试信息、建筑整体的建设目标,通过科学软件进行精准的模拟分析,设计出具有高水平的设计图纸。但是,现在存在着短肢剪力墙的结构计算不精确、分析软件选择不合理等问题。


比如,短肢剪力墙的结构设计不明确,不具有科学性,不能合理的设计短肢剪力墙的厚度、高度等,导致比例不协调,建设的高层建筑整体稳定性不好,抗震能力不强,不能在地震灾区重建,不利于高层建筑的发展与进步,并且,很有可能存在着安全质量问题,有着安全隐患,危害着人们的安全;短肢剪力墙的结构分析软件现有TAT和SATWE两种计算方式,可以通过数据的输入,自动模拟分析短肢剪力墙的结构与受力的承受能力,但是两种方式侧重点不同,在短肢剪力墙抗震设计中,由于软件的选择不适当,导致短肢剪力墙的分析不全面,不能有效的提升抗震设计质量水平。
         3这种体系设计中的注意要点和优点
         3.1设计中的注意要点
         (1)短肢剪力墙结构比普通剪力墙结构抗侧刚度小,设计时应适当布置长剪力墙,通常利用楼梯间,电梯及管道竖井等形成完整的筒体,这个位置可以布置较多的剪力墙,形成刚度较大的筒体,同时也形成两道抗震设防。。(2)短肢剪力墙抗震性能差,应提高短肢墙结构的抗震等级、加强措施,提高其配筋量。短肢剪力墙结构体系的抗震薄弱环节是建筑外边缘及角点处的墙肢,特别是一字形短肢剪力墙,可出现先于与其相连的梁破坏的情况。设计时避免将一字形短肢剪力墙布置在建筑外边缘及角点处,应加强建筑外边缘及角点处短肢剪力墙的延性抗震构造措施。中心尽量和建筑物形心接近。
         3.2短肢剪力墙结构的优点
         (1)短肢剪力墙结构能够比较容易满足建筑及人们居住中的要求。墙截面的厚度与填充墙的厚度是一样的,同时是采用竖面的隔墙将各个墙体的梁柱进行相互连接,这样就可以完美的解决在框架结构中梁柱会超出墙面的麻烦;在墙体材料的选择上也是选择了完全符合我国对墙体改革所要求的一种轻质材料短肢剪力墙结构也在一定程度上满足了结构设计的需要。(2)在现在的高层建筑中,短肢剪力墙结构与传统常用的剪力墙结构相比较,其可以将墙肢和梁柱完全的隐藏起来而不像传统的结构导致墙肢的截面较大,并且梁柱经常会凸出墙体,不仅对美观产生影响同时还影响到使用功能。在结构布置上,短肢剪力墙也比传统的剪力墙结构要略胜一筹。短肢剪力墙的数量和肢长可以根据抗侧力的需要而定,数量可多可少,肢长可长可短。可以应对各种复杂多变的外界突发状况。
         4短肢剪力墙的抗震设计发展趋势
         4.1科学制定短肢剪力墙的数目
         应该掌握国家关于住房建筑设计的要求,以及相关法律法规与政策,严格遵守要求来设计与施工,以国家标准为设计最低基础,通过精确的科学分析,适当的增设短肢剪力墙的数目,墙肢长度要根据尺度度量,尽量降低墙体过刚性的程度,防止墙体质量水平降低,抗震能力减小,极其容易发生横向扭曲与出现裂纹,给后期的善后工作增加负担与经济损失;或者防止墙体过于柔性,虽然能够承受较大的侧向力,但是纵向的承载能力会降低,对高层建筑的施工带来麻烦,容易造成坍塌。所以,要强化短肢剪力墙的抗震设计理念,不能一味的固守自封而忽视了新兴的短肢剪力墙的应用与研发,要正确加强短肢剪力墙的数目,能够将普通剪力墙与短肢剪力墙有机的结合与创新,充分的发挥各项优点,从墙体的纵向、横向加强抗震质量水平,提高高层建筑的整体稳定性,并合理调控剪力墙的长短,以适应最佳的空间设计与抗震性能提升方案,合理优化资源配置,保障人们的居住安全。
         4.2优化短肢剪力墙的布局模式
         应该加强短肢剪力墙的合理布局意识,不断提高设计者的综合素质水平,提高设计者关于短肢剪力墙的知识水平,正确选择短肢剪力墙的应用位置,避免集中使用现象出现,导致刚性过强,高层建筑横向受力能力降低,并且容易使得重心偏移位置,要不断优化短肢剪力墙的布局模式,逐步达到短肢剪力墙的均匀对称,保证重心的稳固,有效的增强短肢剪力墙的抗震性能与高层建筑的质量水平。
         5结论
         总而言之,关于高层建筑中短肢剪力墙结构的设计,短肢剪力墙因其独特的性能,有了较快的发展,较广泛的应用,将来会有更好的发展前景。虽然短肢剪力墙有着一定的特点和施工优势,但是也存在着一些问题和弊端,故高层建筑在设计时,应特别注意短肢剪力墙的设计,重视短肢剪力墙结构的合理性,采取有效加强措施消除短肢剪力墙的弊端,更大发挥其优势,进而为广大人民群众提供一个更加安全更加具有使用功能的工作与居住空间。
         参考文献:
         [1]俞张燕,周德源,郭昌漙,刘凌飞.短肢剪力墙结构抗震性能及改善方法研究[J].建筑结构,2017,47(S2):381-386.
         [2]郭震,朱飞,王永超,常鸿飞.钢框架短肢组合钢板剪力墙结构优化分析[J].建筑钢结构进展,2017,19(04):36-42.
         [3]黄真锋.T形短肢多腔钢—混凝土组合剪力墙压弯性能研究[D].哈尔滨工业大学,2017.
         [4]王浩.短肢剪力墙在中高层建筑当中的应用与分析[D].河北工程大学,2017.
         
        

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