小高層住宅結(jié)構(gòu)體系選型分析

虞丹 賴(lài)穎 湯小林 賀醴 熊子薇

摘 要 本文對(duì)近年來(lái)大開(kāi)間剪力墻、短肢剪力墻、異形柱框架剪力墻在小高層住宅中的應(yīng)用研究進(jìn)行簡(jiǎn)介，進(jìn)一步總結(jié)，為小高層住宅結(jié)構(gòu)選型提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 小高層住宅;大開(kāi)間剪力墻;短肢剪力墻;異形柱框架剪力墻

前言

小高層住宅，它是從多層住宅和高層住宅中分化出來(lái)的一種住宅建筑類(lèi)型，主要指7層到18層的單元式住宅和通廊式住宅，相較高層住宅層數(shù)較低又兼具多層住宅特點(diǎn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代，城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，城鎮(zhèn)人口數(shù)量的增加也給住房帶來(lái)巨大的市場(chǎng)需求，更高的樓層也成為必然發(fā)展趨勢(shì)。伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和我國(guó)當(dāng)前社會(huì)主要矛盾的轉(zhuǎn)變，人們對(duì)美好生活品質(zhì)的追求同土地資源稀缺的矛盾也愈加尖銳。小高層住宅能夠很好地平衡這一矛盾，既提高了建筑容積率，符合我國(guó)當(dāng)前人多地少的基本國(guó)情，又符合人體尺度，帶來(lái)更好的居住體驗(yàn)。

近年來(lái)，小高層住宅結(jié)構(gòu)選型相關(guān)研究有了一定進(jìn)展，本文從大開(kāi)間剪力墻、短肢剪力墻、異形柱框架剪力墻三個(gè)方面進(jìn)行論述。

1大開(kāi)間剪力墻

張培信[1]對(duì)上海孫家宅三幢大開(kāi)間剪力墻高層住宅進(jìn)行抗震計(jì)算和風(fēng)荷載計(jì)算，并與小開(kāi)間剪力墻進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)混凝土用量減少，經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)使用功能靈活，結(jié)構(gòu)性能符合規(guī)范要求但是從配筋來(lái)看，墻體的潛在性能尚未得充分發(fā)揮。

范衛(wèi)東等[2]對(duì)大開(kāi)間剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，重點(diǎn)闡述了大開(kāi)間剪力墻的研究意義與設(shè)計(jì)理念，提出大開(kāi)間靈活隔斷住宅的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。樓板的自重可以得到有效控制，混凝土用量節(jié)省，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)有利于改善住宅內(nèi)部功能布局，增加有效使用面積。能滿(mǎn)足內(nèi)部使用功能的變化，長(zhǎng)遠(yuǎn)看有利于延長(zhǎng)住宅建筑使用壽命，提高社會(huì)效益。

2短肢剪力墻

李亞娥等[3]針對(duì)同一建筑不同結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了結(jié)構(gòu)抗震分析和經(jīng)濟(jì)分析，闡明了小高層住宅中短肢剪力墻不僅能較好地滿(mǎn)足功能需求，還符合規(guī)范中關(guān)于周期比、軸壓比、位移比、剪重比的要求，并且一定程度上降低了工程造價(jià)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意短肢剪力墻數(shù)量適中，過(guò)少剛度不足，過(guò)多不利于抗震，墻肢對(duì)稱(chēng)布置，避免出現(xiàn)一字墻。

朱震宇[4]詳細(xì)介紹了斷指剪力墻的基本特點(diǎn)，選擇三維有限元模型對(duì)小高層住宅工程實(shí)例進(jìn)行計(jì)算分析，應(yīng)用SATWE程序，通過(guò)對(duì)周期和振型、水平位移、水平地震作用、剛重比和軸壓比的計(jì)算分析闡明其合理性，并有針對(duì)性地提出了墻肢布置原則。

陳亦梅等[5]對(duì)短肢剪力墻的布置進(jìn)行了深入研究，結(jié)合霍山鳳凰城小高層工程實(shí)例，運(yùn)用SATWE軟件計(jì)算分析軸壓比、位移、層間剛度比等設(shè)計(jì)指標(biāo)，并通過(guò)時(shí)程分析法下的結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性來(lái)判別三種短肢剪力墻的布置方案的合理性。分析對(duì)比結(jié)果表明，在三種布置方案中，只要短肢剪力墻在小高層建筑中布置的合理，當(dāng)?shù)讓佣讨袅λ袚?dān)的傾覆力矩比例小于50%時(shí)，結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)就能滿(mǎn)足要求;當(dāng)?shù)讓佣讨袅λ袚?dān)的傾覆力矩比小于3%時(shí)，結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)會(huì)更優(yōu)化。

3異形柱框架剪力墻

梁峰等[6]從抗震設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)性?xún)煞矫嬲撌隽水愋沃蚣芗袅Y(jié)構(gòu)在小高層抗震設(shè)計(jì)中的可行性及優(yōu)越性，對(duì)優(yōu)化抗震能力提出對(duì)應(yīng)措施，比如，將邊梁的邊支座設(shè)計(jì)成鉸接，降低軸壓比，當(dāng)軸壓比大時(shí)加設(shè)暗柱。經(jīng)濟(jì)上分析得出12層的小高層采用異形柱框架剪力墻更為經(jīng)濟(jì)。

許娟[7]對(duì)異形柱框剪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題做出總結(jié)，并對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行探討，認(rèn)為帶少量異形柱的剪力墻結(jié)構(gòu)中異形柱的位置改為短肢剪力墻，只需要進(jìn)行微調(diào)。闡述了異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)與帶少量短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的差異，提出對(duì)位于較不利位置、受荷面積較大的短肢剪力墻要按短肢剪力墻較多的規(guī)定進(jìn)行加強(qiáng)。

4結(jié)束語(yǔ)

大開(kāi)間剪力墻可以避免多次改造對(duì)建筑豎向結(jié)構(gòu)的破壞，同時(shí)符合環(huán)保理念，減少建筑垃圾。在適用范圍及抗震性能方面，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)要優(yōu)于異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)布置方面，異形柱框架剪力墻結(jié)構(gòu)比短肢剪力墻結(jié)構(gòu)更靈活;同時(shí)，異形柱的截面積要小于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的截面積，造價(jià)更低。三者均有各自?xún)?yōu)勢(shì)，可以根據(jù)建筑區(qū)域所在地，考慮規(guī)范，造價(jià)，建筑性質(zhì)按需選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 張培信.大開(kāi)間剪力墻高層住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].結(jié)構(gòu)工程師，1994，（3）：34-37.

[2] 范衛(wèi)東，任建淼，楊永葆.大開(kāi)間剪力墻在保障性住房中的應(yīng)用[J].住宅科技，2019（4）：22-25.

[3] 李亞娥，張立俊，王棟.短肢剪力墻在小高層框剪住宅設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].甘肅科學(xué)學(xué)報(bào)，2008（2）：64-67.

[4] 朱震宇.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在小高層住宅中的住宅設(shè)計(jì)中運(yùn)用[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2019，（23）：156-157.

[5] 陳亦梅，王晴.短肢剪力墻在小高層住宅中的合理性布置研究[J].山西建筑，2016（4）：29-32.

[6] 梁峰，禤東旭.抗震設(shè)計(jì)中異形柱-框架剪力墻結(jié)構(gòu)在小高層住宅中的應(yīng)用[J].廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2005（11）：34-36.

[7] 許娟.小高層異形柱框剪結(jié)構(gòu)體系帶少量短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討[J].煤礦現(xiàn)代化，2013（5）：78-79.