高层建筑中短柱剪力墙结构设计分析

1、高层建筑中短柱剪力墙结构设计分析 摘要：随着社会的发展，越来越多的住宅小区出现，人们对高层住宅平面与空间的要求也越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、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，短肢剪力墙结构在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定，更得到了住户与房开商的欢迎，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，在现代住宅建筑应用中起到重要作用 关键词：高层建筑；短柱剪力墙；结构设计 中图分类号：tu318文献标识码：a文章编号： 引言： 近年来，随着人们对住宅，特别是

2、小高层及多层住宅平面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。“短肢剪力墙结构”这种新的高层住宅结构体系由于克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，有利于住宅建筑布置，结合住宅建筑平面开问小、进深小及层高低的特点，又可进一步减轻结构自重，逐渐得到了推广应用，并广泛受到建筑师和业主的欢迎。 1.结构体系的优点 1.1满足建筑功能的需要 1.1.1墙肢与填充墙等厚，连接各墙的梁位于隔墙竖向平面内，避免框架结构中梁柱突出墙面的问题。 1.1.2墙体采用轻质材料，符合墙体改革的方向。 1.1.3虽然短肢墙构件增加了施工难度，

3、但扩大了使用面积。 1.2满足结构设计的需要 1.2.1在小高层住宅中，与常用的框架抗震墙体系相比，框架抗震墙体系具有受力明确，计算简单等优点，但其柱子截面大，梁柱外露，影响美观和使用，在平面复杂多变的情况下结构布置体系难趋合理，结构分析计算困难。而短肢剪力墙体系，墙肢和梁可隐蔽，结构布置灵活。墙的数量和肢长根据抗侧力的需要而定，数量可多可少，肢长可长可短，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置。 1.2.2在小高层住宅中，与常用的剪力墙体系相比，短肢剪力墙体系具有如下优点： (1)充分利用墙肢的承载能力，避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费。 (2)减轻结构自重，降

4、低主体结构和基础造价，尤其对于地基承载力较低的地区经济效益显著。 (3)结构自振周期相对加大，弥补剪力墙体系抗侧刚度大，从而地震反应加大的缺点。 (4)主体结构中大多数墙肢呈受弯工作状态，从而保证墙体具有足够的延性：同时大多数连梁的跨高比大于2 5，保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度，避免连梁的剪切破坏，使连梁也具有足够的延性，以此来弥补剪力墙体系延性的不足。 2.短肢剪力墙结构体系的特点 2.1结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾。 2.2墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要是抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置。 2.3在结

5、构布置方面灵活性及可调整性大,可选择的方案较多,较易处理楼盖的支承。 2.4连接各墙的梁,随着墙肢位置而设于间隔墙竖平面内。可隐蔽。 2.5根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。 3.短肢剪力墙结构布置 3.1短肢墙的数量应当适中,避免结构太刚或太柔,满足竖向荷载和抗侧力需要即可。 3.2短肢剪力墙的纵横应尽量均匀分布,其轴向应力不应相差悬殊。 3.3短肢剪力墙肢间距不宜过大,在平面外边缘及角点处,特别是外凸部分,布置必要的短肢墙,既有利于梁的支撑,又可以分散荷载,以加强其整体性和满足平面刚性的要求。 3.4各短肢剪力墙应尽量对齐并拉直,与

6、连梁一起构成成片的联肢墙抗侧力结构。 3.5每道短肢墙宜与两个方向的梁连结,连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内;连梁宽度一般宜与墙肢厚度相等;墙肢不宜过厚,以采用200 mm、250 mm或300 mm为宜;可以混合布置部分较长的墙或矩形柱。 3.6小高层外围部分的竖向构件根据受力的需要和建筑平面布置,设置适量的钢筋混凝土短肢剪力墙,在各短肢剪力墙的墙肢间布置连系梁,把这些短肢墙以及核心筒连成一个整体,构成整幢建筑的结构体系。 4.短肢剪力墙配筋方式分析 4.1按柱配筋方式 与柱配筋相同，纵筋基本均匀配置在周边。而剪力墙的特点是平面内刚度大，承载力大，平面外刚度和承载力均相对较小。短肢剪力墙受力性

7、能与一般剪力墙接近，变形后符合平面假定，受力时平面内两端受。 4.2配筋建议 从上述分析中可以看出短肢剪力墙高厚比为58，受力状态从柱过渡到剪力墙，变化幅度大。工程中剪力墙形状也千变万化，设计中应根据实际情况具体处理。个人认为短肢剪力墙配筋可按照以下原则配置： (1)纵向钢筋的配置应主要配置在平面内的端部形成暗柱。暗柱范围可以按照一般剪力墙边缘构件的的要求确定。暗柱内的纵向钢筋配筋率可根据短肢剪力墙高厚比的增大而减小，当高厚比接近于一般剪力墙时，其暗柱内纵向钢筋配筋率也应接近于一般剪力墙边缘构件最小配筋率的要求。 (2)当暗柱纵向配筋率较高时，为保证短肢剪力墙“强剪弱弯”的要求，应适当提高暗柱

8、内的最小配箍率特征值，暗柱以外的墙肢内的水平配筋也应按一般剪力墙配筋构造适当加强。 5.短肢剪力墙结构设计建议 5.1短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，所以，应尽量避免将短肢剪力墙布置在结构周边等扭转效应较大的部位，如必须布置时应加强其抗震构造措施，减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率；并且短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一”字形墙肢。 5.2短肢剪力墙应尽量设计成联肢墙，通过各种研究试验分析，短肢剪力墙可以很好的形成联肢墙，可以提供足够的刚度。独立短肢剪力墙的刚度很低，对结构整体刚度贡献很小。 5.

9、3高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对较小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不宜在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，宜按普通框架梁要求，控制混凝土压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70%80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。 6.结束语 作为剪力墙结构体系的分支，短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而在小高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。设计短肢剪力墙结构时，应区别于一般剪力墙结构，多结合住宅特点，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经