高層建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

董 艷 軍

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

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·結(jié)構(gòu)·抗震·

高層建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析

董 艷 軍

(中煤科工集團北京華宇工程有限公司，北京 100120)

闡述了高層建筑采用短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足的條件，從控制軸壓比、加強抗震性能、判定內(nèi)梁屬性等方面，分析了短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，有助于短肢結(jié)構(gòu)墻的合理規(guī)劃與運用，保證了建筑物的可靠性與安全性。

短肢結(jié)構(gòu)墻，軸壓比，抗震性能，模板

0 引言

城市化的進(jìn)程正在以不可思議的速度推進(jìn)，而且人們的生活水平也在不斷提高，人們對生活質(zhì)量的要求也隨之提高，在建筑設(shè)計中，逐漸衍生出一種符合人們需求的短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，加強了建筑的安全性和合理性，備受社會各界的青睞。

1 短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)概述

《高規(guī)》規(guī)定：短肢剪力墻是指截面厚度不大于300 mm、各肢橫截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。當(dāng)前高層建筑中，短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計屢見不鮮，主要因為短肢結(jié)構(gòu)墻的結(jié)構(gòu)運用能夠靈活地滿足人們對空間布局的需求，從而被廣泛采納，短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足以下幾方面的要求：確保結(jié)構(gòu)墻墻肢的截面高度為截面厚度的5倍～8倍；短肢結(jié)構(gòu)墻不能獨立使用于高層建筑，仍需要其他結(jié)構(gòu)墻形式；假如短肢結(jié)構(gòu)墻的空間占用比過高，則要在設(shè)計布局中應(yīng)用普通結(jié)構(gòu)墻，然后進(jìn)行搭配，確保建筑物抵抗水平作用的能力可以達(dá)到設(shè)計預(yù)期水準(zhǔn)。

在高層建筑中采用短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)，應(yīng)該滿足以下幾個條件：根據(jù)抗震理念，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩設(shè)計時，應(yīng)控制短肢墻承受的底部傾覆力矩的大小，要求其不宜高于底部傾覆力矩總值的1/2；根據(jù)建筑物中短肢結(jié)構(gòu)墻承受地震傾覆力矩的大小對建筑物結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行判別，當(dāng)判斷為較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)時，應(yīng)按短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系予以設(shè)計。

2 短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

高層居民建筑采取短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，首先，需要科學(xué)合理的規(guī)劃設(shè)計建筑中全部的結(jié)構(gòu)墻，并且將足夠的長肢結(jié)構(gòu)墻融入于短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)體系中。因為短肢結(jié)構(gòu)墻通常是根據(jù)房間間隔墻位置建立的豎向構(gòu)件，通常情況，短肢結(jié)構(gòu)墻均會于居民建筑間隔墻的交接處進(jìn)行布置，所以，不會對建筑的正常使用功能造成任何影響。按照建筑結(jié)構(gòu)抗側(cè)力提出的要求，需要明確短肢結(jié)構(gòu)墻數(shù)量的多少，并且要求其數(shù)量控制在合理的范圍內(nèi)。假如短肢墻數(shù)量較少，將容易發(fā)生結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)過剛的問題，反之，則容易發(fā)生結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)過柔的問題。布置短肢結(jié)構(gòu)墻過程中，要確保布置均勻，從而保證建筑結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心均統(tǒng)一，防止建筑結(jié)構(gòu)因為地震現(xiàn)象發(fā)生過大的扭轉(zhuǎn)變形。因為短肢結(jié)構(gòu)墻的布置方案較為靈活多變，所以，在進(jìn)行樓蓋支撐處理過程中也十分便捷。

如果高層居民建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合格，比如水平荷載過大，應(yīng)對短肢結(jié)構(gòu)墻進(jìn)行特別處理，通常在建筑結(jié)構(gòu)的邊緣處及各個交點處設(shè)置短肢結(jié)構(gòu)墻。保證建筑結(jié)構(gòu)的整體性，滿足平面剛度標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)行設(shè)計過程中，為了避免各間隔墻表面存在墻肢凸平面外出問題，通常利用適宜墻肢厚度的墻。一般來說，為了使抗側(cè)力構(gòu)件滿足剛度和強度的要求，通常依據(jù)平面抗側(cè)剛度標(biāo)準(zhǔn)，然后設(shè)置合理的中心剪力墻。

3 短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

1)控制軸壓比。利用短肢結(jié)構(gòu)墻設(shè)計高層居民建筑過程中，要嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比，特別是無翼緣的一字形短肢結(jié)構(gòu)墻以及端柱。當(dāng)前的高層居民建筑設(shè)計中，短肢結(jié)構(gòu)墻受到的負(fù)荷往往不盡相同，如果負(fù)荷小于偏壓會致使短肢結(jié)構(gòu)墻延性不理想。如果負(fù)荷大于偏壓時則會致使混凝土受壓的邊緣區(qū)域具備較高應(yīng)力。一旦混凝土的約束力不足，將容易發(fā)生混凝土裂縫，從而難以承受高強度的應(yīng)力，降低短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)的承載力。想要短肢結(jié)構(gòu)墻具備理想延性，首要任務(wù)便是嚴(yán)格控制短肢結(jié)構(gòu)墻的軸壓比。

2)加強抗震性能。因為建筑結(jié)構(gòu)的邊緣處的短肢結(jié)構(gòu)墻抗震能力并不理想，所以如果發(fā)生地震容易損壞。一旦高層建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)的形態(tài)存在變化，勢必會致使原有結(jié)構(gòu)墻變形，并且發(fā)生墻肢裂縫。進(jìn)行短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，需要結(jié)合短肢結(jié)構(gòu)墻的性能，優(yōu)先選擇最合理的措施進(jìn)行防范。比如通過降低短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)交點軸壓比，提高箍筋配筋率等措施，進(jìn)而加強墻肢的抗震能力，確保高層居民建筑結(jié)構(gòu)的安全性和實用性。

3)正確判定內(nèi)梁屬性。設(shè)計短肢結(jié)構(gòu)墻梁過程中，結(jié)合墻開洞跨高比例采取針對性設(shè)計方式，從而設(shè)計高層結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)。如果墻開洞的跨高比例低于5，短肢墻結(jié)構(gòu)內(nèi)梁設(shè)計方法可采取連梁的形式。如果墻開洞的跨高比例高于5，短肢墻結(jié)構(gòu)內(nèi)梁設(shè)計方法可采取框架梁的形式。由于連梁剛度會影響結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)移剛度，所以選擇對截面、梁配筋過程中，要進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，從而保證居民建筑的結(jié)構(gòu)具備優(yōu)良的抗震能力。一般來說，為了保證梁截面符合設(shè)計要求以及結(jié)構(gòu)安全性，需要降低墻肢的剛度。

4)結(jié)構(gòu)計算。因為短肢結(jié)構(gòu)墻開口比較大，所以經(jīng)常采用普通短肢結(jié)構(gòu)墻分析方法，采取三維桿—系薄壁柱空間以及空間桿—墻組的分析方法。二者中三維桿—系薄壁柱空間分析的精確度較高，所以一般會選擇三維桿—系薄壁柱空間分析法。因為連梁屬于耗能較大的構(gòu)件，所以要求墻肢的剛度要有所降低，與普通框架梁相似但不完全相同。在計算時，不能通過降低連梁剛度的方法降低內(nèi)力，應(yīng)該控制鹼壓區(qū)的高度，并且控制梁端負(fù)彎矩鋼筋塑性于70%～80%范圍內(nèi)，根據(jù)強剪弱彎及強柱弱梁的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，計算短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)的延性。

5)提高模板質(zhì)量。如果模板加固、穿墻螺桿等操作不到位，將會導(dǎo)致發(fā)生墻身超厚的狀況，模板太早、太晚拆除均會影響混凝土的質(zhì)量，因此要高度重視，若想確保模板質(zhì)量，則要保證模板的穩(wěn)定性，選擇材料時優(yōu)先選擇周期次數(shù)多、通用性強以及方便裝拆的組合鋼模板，其次，還要具備陰陽角模，防止發(fā)生漏漿，與此同時，通過加工形成整體大模，提高施工速度。優(yōu)先選擇技術(shù)熟練、責(zé)任心強的技術(shù)人員參與施工，對于滿堂架拉接、體系加固、墻身模板斜、模板拼縫等主要工序提高監(jiān)督力度，只有保證操作嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范和材料合格有效，才能夠保證結(jié)構(gòu)工程的施工質(zhì)量萬無一失。

4 結(jié)語

對于高層居民建筑工程中，已經(jīng)廣泛應(yīng)用短肢結(jié)構(gòu)墻，短肢結(jié)構(gòu)墻相對于一般剪力墻而言，布置更加靈活，更容易滿足人們對于空間布局的要求，同時具有獨特的受力變形規(guī)律，抗震性能較差，在進(jìn)行設(shè)計過程中，要根據(jù)實際情況科學(xué)合理的規(guī)劃，并且結(jié)合抗震理念，提高高層居民建筑的質(zhì)量。

[1] 奉光華.基于小高層住宅短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析探討[J].四川建材，2009(3)：129-130.

[2] 章曉峰.高層居民建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的淺述[J].華東科技(學(xué)術(shù)版)，2014(23)：170.

[3] 黃志偉.小高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計要點分析[J].決策與信息，2014(17)：132-134.

[4] 劉曉武.高層民用建筑短肢結(jié)構(gòu)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].低碳世界，2015(12)：210-211.

[5] 區(qū)柏麟.小高層建筑中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計淺析[J].江西建材，2013(10)：45-46.

Analysis on design key points of high-rise building short limb wall structure

Dong Yanjun

(CCTEGBeijingHuayuEngineeringLimitedCompany,Beijing100120,China)

This paper elaborated the conditions of high-rise building using short limb wall structure design, from the axial compression ratio control, strengthening the seismic performance, determination the inner beam properties and other aspects, analyzed the structure design key points of short limb wall structure, helpful to the reasonable planning and use of short limb wall structure, guaranteed the reliability and security of building.

short limb wall structure, axial compression ratio, seismic performance, template

1009-6825(2016)05-0032-02

2015-12-07

董艷軍(1981- )，男，碩士，工程師

TU318

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