短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設計幾點心得體會
關鍵詞：短肢剪力墻；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的判定；改進建議
1. 前言
近幾年房地產(chǎn)市場的快速發(fā)展,給全國的設計行業(yè)帶來了明顯的效益.在二線城市,鋼筋混凝土短肢剪力墻結(jié)構(gòu)和一般剪力墻結(jié)構(gòu)相比較由于布置靈活,建筑功能容易滿足,且工程造價低等優(yōu)點,因此在高層住宅設計中應用有增多的趨勢.鑒于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能較差,設計時應持謹慎態(tài)度,以下就工程實例中遇到的一些問題展開討論.
2. 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的判定
工程概況:某住宅樓,鋼筋混凝土短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu),地上16層,地下1層人防地下室,地面一層為沿街商業(yè),層高均為為4.5m,地上其余均為標準住宅,標準層層高為2.9m,工程位于7度設防(a=0.1g),場地類別為III類.
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的定義,目前有如下三種不同的判別方法:第一種方法是依據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(JGJ3—2002)(以下簡稱《高規(guī)》)第7．1．2條注：短肢剪力墻是指墻肢截面高度(即水平截面的長度)與厚度(即水平截面的寬度)之比為5～8的剪力墻，一般剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比大于8的剪力墻。一般認為短肢剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩達到結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的40%~50%時;該結(jié)構(gòu)稱為短肢剪力墻結(jié)構(gòu).第二種方法時根據(jù)《北京市建筑設計技術細則(結(jié)構(gòu)專業(yè))》(簡稱《技術細則》)第5.5.5條規(guī)定,當由短肢剪力墻負荷的樓面面積與全樓樓面面積的比值超過50%時,應定義為短肢剪力墻結(jié)構(gòu);第三種方法是依據(jù)《廣東省實施<高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程>(JGJ3-2002)補充規(guī)定》（簡稱《高規(guī)補充規(guī)定》）3.2.3條剪力墻截面高度與厚度之比大于4，小于8時為短肢剪力墻,3.2.4條還定義短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是指短肢剪力墻的截面面積占剪力墻總截面積50%以上的剪力墻結(jié)構(gòu).
這三種判別方法有明顯的區(qū)別,采用不同的判別方法對同一個工程將可能出現(xiàn)不同的判別結(jié)果.在目前設計市場上出現(xiàn)限額設計(限總造價,限每平米鋼筋和砼的用量等),導致對同一個工程,采取哪一種判別方法才是安全經(jīng)濟,科學合理.
3．短肢剪力墻大面積連續(xù)布置
短肢剪力墻集中布置在建筑的周邊與中間位置,且為連續(xù)布置,承擔樓層大面積的豎向荷載,潛在兩方面的危險問題:一方面是當剪力墻核心筒在大震作用下出現(xiàn)問題以后,短肢剪力墻沒有足夠的延性和抵抗水平作用的能力,可能隨之破壞;另一方面是短肢剪力墻在大震作用下進入彈塑性變形階段的抵抗豎向荷載的能力不足,如果個別短肢剪力墻因無法承擔超載豎向荷載作用而失效,那么承擔豎向荷載的樓面梁板將相應破壞引起連續(xù)倒塌現(xiàn)象.
由此可見短肢剪力墻抗震性能較差的原因是其無法作為承擔超載水平荷載的第二道防線及容易因超載豎向荷載作用而失效.因此上述第二種判別方法考慮了短肢剪力墻承擔主要樓面豎向荷載作為判斷短肢剪力墻的條件,是比較合理的.但是該方法未考慮短肢剪力墻容易產(chǎn)生連續(xù)倒塌的問題.因此改進短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的布置方法是:短肢剪力墻應與一般剪力墻或筒體交替間隔布置,這樣可以較好的防止出現(xiàn)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌現(xiàn)象.
4.底部樓層因?qū)痈咴黾?墻厚加大引起的問題
高層建筑底部帶地下室（層高4.5m）,地上一層為單間商業(yè)用房(層高4.5m)，上部為標準住宅(層高為2.9m),按照相關規(guī)范底部剪力墻墻厚需加厚,來滿足穩(wěn)定和承載力等相關要求.當上下剪力墻的墻長相同時,上部結(jié)構(gòu)為一般剪力墻,而下部結(jié)構(gòu)有可能為短肢剪力墻.該結(jié)構(gòu)體系應該如何定義？若按理論和提高結(jié)構(gòu)安全承載的層面出發(fā),宜按上部結(jié)構(gòu)為一般剪力墻下部短肢剪力墻結(jié)構(gòu)計算分析才科學合理.同時房屋的最大適用高度也應按規(guī)范要求的20%所得的數(shù)值作為高度降低幅度進行控制.
5.結(jié)論和建議
1)《技術細則》對剪力墻結(jié)構(gòu)判別時,考慮了短肢剪力墻直接承擔豎向荷載的多寡因素,因此是屬于比較合理的判別方法.其余兩種方法對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)判別時,因未直接考慮短肢剪力墻承擔豎向荷載的多寡因素,屬于不夠合理的方法.
2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的主要問題時豎向承載力差,容易引起連續(xù)倒塌的問題,工程設計時應避免短肢剪力墻大面積連續(xù)布置,建議和一般剪力墻交替布置.
3)工程中盡量避免采用一字型剪力墻.
4)高層剪力墻結(jié)構(gòu)底部墻體加厚時,應考慮底部樓層形成短肢剪力墻的不利影響.當?shù)撞考袅孛婧穸炔恍∮?00mm,且不小于層高的1/15時,對于墻肢截面的高度與厚度之比為4~8的剪力墻,可以參照《高規(guī)補充規(guī)定》3.2.3條將該部分的剪力墻定義為一般剪力墻來考慮,這些墻在構(gòu)造設計時仍需按《高規(guī)》7.1.2和7.2.5條的要求,嚴格控制軸壓比,加強整個截面縱筋配筋率及箍筋沿全高加密等措施.
參考文獻
[1]《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(JGJ3—2002)中國建筑工業(yè)出版社,2002.
[2]《北京市建筑設計技術細則》(結(jié)構(gòu)專業(yè))北京市建筑設計標準辦公室,2004.
[3]廣東省實施《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》(JGJ3-2002)補充規(guī)定廣東省建設廳,2005.
