摘要:短肢剪力牆結構體係是在原有剪力牆結構體係的基礎上,吸收了框架結構體係的優點,近年來逐步發展形成的新結構型式,適用於現澆鋼筋混凝土塔式或板式高層住宅,短肢剪力牆結構是適應建築要求而形成的特殊的剪力牆結構,具有較強的實用性。文章從剪力牆的分類、短肢剪力牆的布置著手,對高層建築設計中剪力牆結構的應用進行了分析。
關鍵詞:短肢剪力牆;建築設計;風荷載荷;結構體係設計
“短肢剪力牆結構”是shi在zai原yuan有you剪jian力li牆qiang的de基ji礎chu上shang,吸xi收shou了le框kuang架jia結jie構gou的de優you點dian,逐zhu步bu發fa展zhan形xing成cheng的de能neng適shi應ying人ren們men新xin的de住zhu宅zhai觀guan念nian的de高gao層ceng住zhu宅zhai的de結jie構gou型xing式shi。這zhe種zhong新xin的de結jie構gou體ti係xi由you於yu在zai很hen大da程cheng度du上shang克ke服fu了le普pu通tong框kuang架jia與yu普pu通tong剪jian力li牆qiang結jie構gou的de缺que點dian,受shou到dao了le建jian築zhu師shi的de肯ken定ding。短duan肢zhi剪jian力li牆qiang結jie構gou體ti係xi便bian於yu利li用yong中zhong部bu豎shu向xiang交jiao通tong區qu形xing成cheng較jiao為wei完wan整zheng的de筒tong體ti,外wai圍wei布bu置zhi短duan肢zhi剪jian力li牆qiang保bao持chi牆qiang麵mian平ping整zheng,牆qiang肢zhi布bu置zhi靈ling活huo,同tong時shi降jiang低di了le建築結構的混凝土用量,所以很受開發商的歡迎。
一、剪力牆的分類
房屋或構築物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的牆體,防止結構剪切破壞,又稱抗風牆或抗震牆、結構牆。分平麵剪力牆和筒體剪力牆。平麵剪力牆用於鋼筋混凝土框架結構、升板結構、無梁樓蓋體係中。為增加結構的剛度、強度及抗倒塌能力,在某些部位可現澆或預製裝配鋼筋混凝土剪力牆。現澆剪力牆與周邊梁、柱同時澆築,整體性好。筒體剪力牆用於高層建築、高聳結構和懸吊結構中,由電梯間、樓梯間、設備及輔助用房的間隔牆圍成,筒壁均為現澆鋼筋混凝土牆體,其剛度和強度較平麵剪力牆高可承受較大的水平荷載。
一般按照剪力牆上洞口的大小、多少及排列方式,將剪力牆分為以下幾種類型:
(一)整體牆
meiyoumenchuangdongkouhuozhiyoushaolianghenxiaodedongkoushi,keyihulvedongkoudecunzai,zhezhongjianliqiangjiweizhengtijianliqiang,jianchengzhengtiqiang。dangmenchuangdongkoudemianjizhihebuchaoguojianliqiangcemianjide15%,且洞口間淨距及孔洞至牆邊的淨距大於洞口長邊尺寸時,即為整體牆。
(二)小開口整體牆
門窗洞口尺寸比整體牆要大一些,此時牆肢中已出現局部彎矩,這種牆稱為小開口整體牆。
(三)聯肢牆
剪jian力li牆qiang上shang開kai有you一yi列lie或huo多duo列lie洞dong口kou,且qie洞dong口kou尺chi寸cun相xiang對dui較jiao大da,此ci時shi剪jian力li牆qiang的de受shou力li相xiang當dang於yu通tong過guo洞dong口kou之zhi間jian的de連lian梁liang連lian在zai一yi起qi的de一yi係xi列lie牆qiang肢zhi,故gu稱cheng連lian肢zhi牆qiang。
(四)框支剪力牆
當底層需要大空間時,采用框架結構支撐上部剪力牆,就形成框支剪力牆。在地震區,禁止采用純粹的框支剪力牆結構。
需要說明的是,上述剪力牆的類型劃分不是嚴格意義上的劃分,嚴格劃分剪力牆的類型還需要考慮剪力牆本身的受力特點。
二、短肢剪力牆的布置
jinxingduanzhijianliqiangbuzhideshihou,yingzhuyishijiegoudegangdushiyi,chuanlilujingmingque,jiegouzhuanyeyingjiaozaodijierujianzhuzhuanyedefangansheji,shijiegoubuzhijinengmanzujianzhugongnengdeyaoqiu,younengzuodaojingjiheli,
(一)布置原則
1.短肢剪力牆總的布置原則是:均勻、分散、對稱、周邊。均勻、分散是要求每片剪力牆的抗側剛度相差不大,避免一、二(er)片(pian)剛(gang)度(du)特(te)大(da)的(de)剪(jian)力(li)牆(qiang)受(shou)力(li)過(guo)於(yu)集(ji)中(zhong)。對(dui)稱(cheng)布(bu)置(zhi),可(ke)使(shi)質(zhi)心(xin)和(he)剛(gang)心(xin)重(zhong)合(he),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)和(he)減(jian)少(shao)建(jian)築(zhu)物(wu)受(shou)到(dao)的(de)扭(niu)矩(ju)。剪(jian)力(li)牆(qiang)靠(kao)近(jin)結(jie)構(gou)單(dan)元(yuan)的(de)周(zhou)邊(bian)布(bu)置(zhi),可(ke)增(zeng)大(da)房(fang)屋(wu)的(de)外(wai)圍(wei)剛(gang)度(du),從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)結(jie)構(gou)的(de)扭(niu)轉(zhuan)周(zhou)期(qi)。
2.高層建築不應全部是短肢剪力牆結構,若短肢剪力牆較多,可在豎向交通中心區布置筒體或一般剪力牆來共同抵抗水平力。
3.短肢剪力牆應布置在房間分隔牆的交點處且豎向荷載較大處,但不必在每個牆交接處設短肢牆。滿足豎向荷載和抗側力的需要既可。
4.短肢牆的數量和長短可根據結構受力的需要來確定。可由基本自振周期來判斷剪力牆布置是否合理。
5.短肢牆應盡量對齊、拉直,以便和連梁構成抗側力片。
6.在外凸部分,平麵外邊緣和角點處,容易產生大的應力集中,應設短肢牆以滿足平麵剛性和抗扭的要求。
7.采用普通樓板時,短肢剪力牆的間距不應過大,以防止樓板在自身平麵內變形過大,否則應采用預應力樓板。
(二)控製短肢牆體係的扭轉效應
jiegoudegangxinshijiegoukangceligoujianhuifulihelidezuoyongdian。jiegoudezhixinshidizhenguanxinglihelizuoyongdiandeweizhi,zhixinjiushizhongxin,zhongxinkeyongcailiaolixueqiuzhongxindefangfaqiuchu。
不bu對dui稱cheng結jie構gou,在zai地di震zhen作zuo用yong下xia除chu了le發fa生sheng平ping移yi振zhen動dong外wai,還hai會hui發fa生sheng扭niu轉zhuan振zhen動dong。引yin起qi扭niu轉zhuan振zhen動dong的de主zhu要yao原yuan因yin在zai於yu結jie構gou的de質zhi心xin和he剛gang心xin不bu重zhong合he,質zhi心xin和he剛gang心xin的de偏pian離li會hui引yin起qi樓lou層ceng相xiang對dui平ping移yi,還hai引yin起qi樓lou層ceng的de轉zhuan動dong,樓lou層ceng扭niu轉zhuan產chan生sheng的de位wei移yi和he平ping移yi產chan生sheng的de位wei移yi疊die加jia,可ke使shi層ceng間jian位wei移yi難nan以yi滿man足zu要yao求qiu,導dao致zhi不bu利li位wei置zhi結jie構gou構gou件jian的de破po壞huai。設she計ji時shi可ke以yi通tong過guo調tiao整zheng短duan肢zhi剪jian力li牆qiang的de尺chi寸cun和he布bu置zhi來lai調tiao整zheng剛gang度du大da小xiao和he剛gang度du中zhong心xin的de位wei置zhi。
三、實例分析
某23層住宅采用純剪刀牆結構和短肢牆結構的方案對比計算:
1.方案1:剪力牆方案,按照傳統做法,外牆除預留門、窗洞口外,以剪力牆為主,為滿足建築空間要求,內牆根據需要設置了部分剪力牆,牆厚一律200mm。
2.方案2:短肢牆方案,核心區剪力牆厚200mm,短肢牆12層以下250mm,12層以上200mm,混凝土7層以下C25,以上C20,牆肢按構造要求設置暗柱。
短肢牆方案由於剪力牆數量減少,建築物的設計荷載減少25071kN,降低了11.3%,erjianliqiangfanganzeyouyuqiangzhijiaoduo,cexianggangduda,zizhenzhouqiduanyijijiegouzizhongdadengyuanyindaozhidizhenzuoyongjiada,qidibujianlixishufenbiebiduanzhiqiangfanganda48%(橫向)和39%(縱向),底部剪力分別增加64%(橫向)和55%(縱向)。顯然,短肢牆方案對結構以及基礎都是十分有利的。
四、結語
隨著新型牆體材料的不斷開發和應用,現代高層住宅建築要求大開間、平麵及房間布置靈活、方便,室內不出現柱、梁殼,短肢剪力牆結構體係在高層住宅中的應用有著廣闊的發展前景。
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