淺談高烈度區小墻肢剪力墻多層住宅結構設計

許修原

摘 要：隨著社會主義經濟的發展，住宅建筑結構設計要求也隨之高起來了。在住宅建筑中，越來越多地抗震設防烈度區都是通過鋼筋混凝土小墻肢剪力端來作為設計的結構。本文通過實例對小墻肢剪力墻多層結構的設計進行分析，并對小墻肢和連粱結構的設計作進一步地分析和探討。

關鍵詞：高烈度區；多層住宅；小墻肢

隨著社會經濟的發展，人民生活水平的提高，使人們對住宅的要求越來越高。人們對房屋的使用功能、房間組合、采光以及立面造型等提出了很高的要求，而一些傳統的磚混結構根本滿足不了人們對住宅的要求。目前，都是在高烈度區，進行小墻肢剪力墻多層住宅結構的設計。以下對小墻肢和連粱結構的設計作進一步地分析和探討。

一、小墻肢剪力墻住宅的發展

本文以大理市為例，對小墻肢剪力墻住宅的發展進行分析。《建筑抗震設計規范》明確規定砌體結構房屋總高度和層數。而對于9度區，總層數不能超過4層，多層粘土磚房總高度不超過12m。而大理市原來以9度來作為抗震設防烈度，現在根據新的抗震規范，以8度來作為抗震設防烈度，其設計地震分組為第一組。隨著20世紀90年代的進入，大理市的人口以及規模不斷地擴大，使住宅建設迅猛地發展起來了；這樣就導致城市住宅用地趨于緊張性，而傳統的磚混結構住宅根本無法適應城市發展的需要。根據統計調查，磚混結構住宅在大理市的住宅建筑中占據了一定的比例（這是按照面積計算的）。而超過抗震規范對磚混結構房屋的相應規定是小墻肢剪力墻多層住宅的層數與建筑高寬比。用部分墻段改為現澆鋼筋泥凝土承重墻來作為它的結構形式，剩下的部分用磚改以及用其它的輕質來填充墻。小墻肢剪力墻不會受多層磚房總層數以及高度的抗震規范的限制，從而使框架結構住宅中方形框架柱突出墻面對室內布置的影響得到了避免。因此，在大理市住宅建設中，小墻肢剪力墻結構受到了高度地重視，并能夠廣泛地應用到住宅建設中。

二、小墻肢剪力墻用鋼筋混凝土對住宅結構的設計

一些平面小開、小進深、層高較低等是小墻肢剪力墻結構多層住宅的最大特點，鋼筋混凝土小墻肢用窗間墻和部分縱橫墻進行布置，并使樓屋面剛性板能夠相連，這是由連粱和現澆鋼筋混凝土來進行的，使小墻肢梁承重體系得以形成。通過一些工程設計來說明，小墻肢和連粱的設計能夠合理地解決，并使建筑抗震設計規范的要求得以滿足。

1、對墻肢結構進行設計。布置小墻肢剪力墻，要根據抗震設計的要求，把窗間墻、樓梯間以及房間四角等布置成一字形以及十字形墻段，使各個結構平面主軸方向均勻、對稱的布置好；這樣使各墻肢肢長不用相差太大，從而使結構扭轉得以減少。要接近各墻肢剛度，必須在水平地震保證作用的情況下進行，這樣使墻肢受力均勻，也使個別長墻肢由于內力太大而導致設計超筋在豎向，從而使豎向剛度從下到上逐漸地減小，這都是由于混凝土強度以及墻厚的變化而造成的。因此，各墻肢之間的連系粱以及承擔填充墻與樓面板荷載的主次梁的跨度不要超過5m，這是墻肛布置所要做到的。如果對墻肢設置中間進行調整要超過5m才可以這樣做。對于墻肢厚度來說，要與當地氣候條件以及填充墻材料規格相結合。填充墻在連粱和主次梁上。而各墻肢剛度以及墻肢總量對小墻肢剪力墻結構抗側移剛度起決定作用。造成結構剛度小、位移偏大，這都是由于墻肢太短以及墻壁率太小而引起的，這就給承載力、穩定性以及正常使用造成一定地影響。如果剛度偏大，地震反應大，會造成浪費。而對于9度區5到7層的住宅，要確定好墻肢長度并按以下原則進行。第一，要有足夠的抗側力剛度井，使各個獨立墻肢得以保證，并與異形柱區別開來。第二，在水平地震作用的情況下，要讓墻肢得以保證，并使它具有足夠的延性，從而使墻肢高寬比得以避免。框剪結構與小墻肢剪力墻結構水平位移特征相類似，雖然它底部最小，中間較大，但是其頂部次之。在一些實際工程設計中，都與抗震規范的框架相符合。

2、對連梁進行結構設計。由連系梁連接在同一軸線上的各墻肢，使聯肢墻得以形成，并導致墻肢的約束條件得以增加，從而使墻肢和結構的抗震性能以及連粱剛度的變化能夠進一步地提高。這樣使結構的總體抗側移剛度受到直接地影響。對連粱截面和配置鋼筋選擇要合理，使結構的抗震能力能夠進一步地提高。對于連粱設計來說，要遵循以下原則：（1）對連梁剪切破壞要避免，即使破壞也要從彎曲進行破壞，使強剪弱彎要求的設計得以滿足。（2）根據“強柱弱粱”延性的設計原則，從而使小墻肢剪力墻結構設計為“強墻肢弱連梁”的延性結構。這樣能夠使連粱有較好的延性以及適宜的剛度得以保證。對小墻肢剪力墻進行綜合的考慮，從墻肢布置原則以及連梁跨度角度出發，而連粱截面的高度為300～500，這是結合實際進行取數的。按照住宅的工程為例，其底層層高3600，在這相同的條件下，使各墻肢間連粱截面高度得以改變。隨著連梁剛度的增大而增大，從而使連梁和墻肢內力也隨之增大起來。如果構件的配筋量增加了，會造成一定地浪費。因此，窗下墻的連粱不適合在多層住宅中使用，這樣使剛度很大的剪切塊產生，就不利于抗震的設計。在工程實際設計中，住宅建筑在9度區5～7層中，要選擇即合理又經濟的連梁截面的高度。如果剛度較小的連梁截面，就稱作為弱連粱。

3、對連梁在地震中設計的建議。一般來說，連梁在小震作用下，使結構彈性強度和位移角能夠符合規范要求，并得以滿足。因此，在小震作用下，假如連梁的強度沒有得到更好地保證，那么，對于大震下的連梁來說，其性能能夠滿足它的目標。目前，根據軟件的彈塑性變形驗算方法來計算，只體現構件抗彎的塑性鉸部分，并沒有使大震下構件的抗剪強度以及彈塑性工作要求得到反映，就單單地以大震下的層間位移角來滿足要求，并使大震下的工作性能誤認為具有保證性。這樣通過截面驗算的方法來使連梁在中震和大震下的抗剪工作性能得以保證。

4、墻肢與連梁截面設計以及構造的建議。對于其建議從原則上來說，要遵循抗震規范的要求，要與墻肢短的特點相結合，并調整墻肢端暗柱配筋以及改進水平抗剪配筋，從而使安全經濟能夠達成又是施工的最終目的所在。經過對結構抗震等級的確定，使地震作用效廊得以調整，也使墻肢腹板水平分布鋼筋能夠計算出來。但在設計中，用設端暗柱，并根據設計配筋率使腹板豎向分布能夠均勻的設置好，并降低施工難度以及節約鋼筋；這樣使混凝土墻肢的延性能夠進一步地提高。當施工遇到困難時，就要調整交匯點的配筋。對交匯點的配筋調整后，要使墻肢1和墻肢2的受力鋼筋配置要求得以滿足。

三、結論

隨著社會主義經濟的發展，住宅建筑結構設計要求也隨之高起來了。小墻肢剪力墻結構結合墻肢短以及交匯點多等特點更適合建造多層住宅，并在高烈度區更值得應用和推廣，也便于住宅結構的設計及施工。

參考文獻

[1]趙建華.高烈度區小墻肢剪力墻多層住宅結構設計[J].建筑結構，2002，04，（04）.

[2]吳忠良.付向紅.高烈度區多層住宅短肢剪力墻結構設計[J].安陽工學院學報，2008（04）.

[3]黃銳.莫庸.剪力墻連梁在高烈度區抗震設計中若干問題的討論[J].建筑結構，2009，04，（04）.