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1、高層住宅短肢剪力墻結構設計體△Zi陽科(中國鋁業(yè)集團長沙有色冶金設計研究院，湖南長沙410000)摘要：本文結合工程實例全面論述了高層住宅建筑短肢剪力墻結構體系的設計參數(shù)和設計指標進行了分析和比較．選出較合理的布置及計算模式。關鍵詞：高層住宅；短肢剪力墻；結構計算振型數(shù)；抗震設計；軸壓比中圖分類號：TU973文獻標識碼iB文章編號：1672—4011(2010)03—0042一030前言高層住宅平面和空間的分隔需滿足剛度要求。容柏生院士為此提出了一種新型結構體系一短肢剪力墻結構。作為剪力墻結構體系的分支，短肢
2、剪力墻結構由于結構布置方面的靈活性和可調整性，使其各項技術經濟指標均較一般剪力墻結構理想，因而在高層住宅樓結構設計中已被廣泛采用。結合某高層短肢剪力墻住宅說明在短肢剪力墻設計中一些系數(shù)和參數(shù)的選取。1工程概況本工程地上為兩棟17層高層短肢剪力墻結構，地下一層為大底盤人防車庫，建筑總高度49．690m，層高2．87m。底層短肢墻厚為270mm，2層以上短肢墻厚為200ram；地下1層墻柱混凝土采用C40，l層一11層墻柱混凝土采C35，11層以上墻柱混凝土采用C30。填充墻采用蒸壓加氣混凝土。2剪力墻的布置短肢
3、剪力墻結構一般可以根據建筑平面和房間分隔形式來布置墻體，盡量選用縱橫剛度較一致且穩(wěn)定和剛度較好的墻肢形式，如“T”型、“L”型等。當確需選用“一”字形短肢剪力墻時，由于“一”字形短肢剪力墻的延性及平面外穩(wěn)定性均十分不利，故平面外不宣布置與之單側相交的樓面梁。未布置剪力墻的部分，除門窗洞口外，采用輕質填充墻，填充墻與剪力墻采用拉筋連接。短肢剪力墻墻肢間距不宜過大，在房間中部隔墻的交點上，要布置一定數(shù)量的短肢墻，既利于梁的支撐，使梁的傳力比較明確，避免出現(xiàn)多級次梁，又可以分散荷載，避免墻肢軸壓比超限。3結構設計3
4、．1設計原則高層結構設計最重要的是控制結構不發(fā)生扭轉，即結構扭轉為主的第一自振周期T。與平動為主的第一自振周期Tt之比，不應大于0．9，見《高層建筑混凝土結構技術規(guī)程》(JcJ3—2002)(以下簡稱《高規(guī)》)第4．3．5條?！陡咭?guī)》第7．1．2條2中規(guī)定：抗震設計時，簡體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結構總底部地震傾覆力矩的50％。目的是限制短肢剪力墻的數(shù)量，避免結構太剮或太柔，要滿足承載力和正常使用的要求，使結構的周期、層間位移、剪重比在規(guī)定范圍內。剪力墻的抗震設計應符合強墻弱梁、強剪
5、弱彎的原則。連梁屈服先于墻肢，使塑性變形和耗能分散于連梁中，避免因墻肢過早屈服使塑性變形集中在某一層而形成軟弱層或薄弱層。側向力作用下變形曲線為彎剪型和彎曲型的剪力墻，一般會在墻肢底部一定高度內屈服形成塑性鉸，通過剪力墻底部加強，提高抗剪承載力，實現(xiàn)墻肢強剪弱彎，避免墻肢剪切破壞，同時連梁通過剪力增大系數(shù)調整剪力設計值，實現(xiàn)強剪弱彎。3．2計算參數(shù)的選取3．2．1抗震等級《高規(guī)》7．1．2條3中規(guī)定：抗震設計時，短肢剪力墻的抗震等級應比剪力墻的抗震等級提高一級采用，見表l。表1高層建筑結構抗震等級烈度結構類型
6、6度7度8度9度高度／m≤80>80≤60剪力墻一般剪力墻四三短肢剪力墻注：①接近或等于高度分界時．應結合房屋不規(guī)則程度廈場地、地基條件適當確定抗震等級；⑦短肢剪力墻的最失適用高度應比一般剪力墻結構的規(guī)定值適當降低．且7度扣8度抗震設計時分刺不應大于100m和60m。3．2．2周期折減系數(shù)目的是為了充分考慮框架結構和框剪結構的填充墻剛度對計算周期的影響，剪力墻結構可取0．9一1．0(《高規(guī)》3．3．17條)。可適當減小周期折減系數(shù)，以加大地震力，增加結構的安全儲備。周期折減系數(shù)不改變結構的自振特性，只改變地震
7、影響系數(shù)。周期折減系數(shù)的取值，與結構中非承重墻體的材料性質、多寡、構造方式有關，應由設計人員根據實際情況確定，本工程周期折減系數(shù)取0．7。3．2．3連梁剛度折減系數(shù)在承載能力極限狀態(tài)和正常適用極限狀態(tài)設計中，高層建筑結構構件均采用彈性剛度參與整體分析，但抗震設計的剪力墻結構中的連梁剛度相對墻體較小，而承受的彎矩和剪力很大，配筋設計困難。因此，可考慮在不影響其承受豎向荷載能力的前提下，允許其適當開裂(降低剛度)而把內力轉移到墻體上。通常，設防烈度高時可多折減一些(8、9度時可取0．5)，設防烈度低時可少折減一些
8、(6、7度時可取O．7)，但一般不宜小于0．5，以保證連梁承受豎向荷載的能力。當連梁剛度折減系數(shù)取值小于0．5時，與之相連的剪力墻肢設計應加強，連梁本身必須滿足非抗震設計的承載能力和正常使用極限狀態(tài)的設計要求。但是在短肢剪力墻結構中，跨高比不小于5的梁也占較大比例，類似普通框架梁的受力性能，重力作用效應比水平風荷載或水平地震作用效用更為明顯，此時應慎重考慮粱剛度折減問題，折減幅度不宜過大，以控制正常
