2012年結(jié)構(gòu)工程師考試:小高層建筑中剪力墻設(shè)計(jì)2

　　整體墻和小開口整體墻：在水平力的作用下，整體墻類似于一懸臂柱，可以按照懸臂構(gòu)件來計(jì)算整體墻的截面彎矩和剪力。小開口整體墻，由于洞口的影響，墻肢間應(yīng)力分布不再是直線，但偏離不大。可以在整體墻計(jì)算方法的基礎(chǔ)上加以修正。$lesson$

　　聯(lián)肢墻：聯(lián)肢墻是由一系列連梁約束的墻肢組成，可以采用連續(xù)化方法近似計(jì)算。

　　壁式框架：壁式框架可以簡化為帶剛域的框架，用改進(jìn)的反彎點(diǎn)法進(jìn)行計(jì)算。

　　框支剪力墻和開有不規(guī)則洞口的剪力墻：此兩類剪力墻比較復(fù)雜，最好采用有限元法借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。

　　框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)體系在水平荷載下的變形規(guī)律是完全不相同的?？蚣艿膫?cè)移曲線是剪切型，曲線凹向原始位置;而剪力墻的側(cè)移曲線是彎曲型，曲線凸向原始位置。在框架―剪力墻(以下簡稱框-剪)結(jié)構(gòu)中，由于樓蓋在自身平面內(nèi)剛度很大，在同一高度處框架、剪力墻的側(cè)移基本相同。這使得框―剪結(jié)構(gòu)的側(cè)移曲線既不是剪切型，也不是彎曲型，而是一種彎、剪混合型，簡稱彎剪型。在結(jié)構(gòu)底部，框架將把剪力墻向右拉;在結(jié)構(gòu)頂部，框架將把剪力墻向左推。因而，框―剪結(jié)構(gòu)底部側(cè)移比純框架結(jié)構(gòu)的側(cè)移要小一些，比純剪力墻結(jié)構(gòu)的側(cè)移要大一些;其頂部側(cè)移則正好相反。框架和剪力墻在共同承擔(dān)外部荷載的同時，二者之間為保持變形協(xié)調(diào)還存在著相互作用。框架和剪力墻之間的這種相互作用關(guān)系，即為協(xié)同工作原理。

　　考慮地震作用組合的剪力墻，其正截面抗震承載力應(yīng)按規(guī)定計(jì)算，但在其正截面承載力計(jì)算公式右邊，應(yīng)除以相應(yīng)的承載力抗震調(diào)整系數(shù)γRE。剪力墻各墻肢截面考慮地震作用組合的彎矩設(shè)計(jì)值：對一級抗震等級剪力墻的底部加強(qiáng)部位及以上一層，應(yīng)按墻肢底部截面考慮地震作用組合彎矩設(shè)計(jì)值采用，其他部位可采用考慮地震作用組合彎矩設(shè)計(jì)值乘以增大系數(shù)。

　　三、小高層中剪力墻設(shè)計(jì)實(shí)例

　　(一)布置

　　剪力墻布置必須均勻合理，使整個建筑物的質(zhì)心和剛心趨于重合，且X，Y 兩向的剛重比接近。在結(jié)構(gòu)布置應(yīng)避免一字形剪力墻，若出現(xiàn)則應(yīng)布置成長墻(h/w》8);應(yīng)避免樓面主梁平面外擱置在剪力墻上，若無法避免，則剪力墻相應(yīng)部位應(yīng)設(shè)置暗柱，當(dāng)梁高大于墻厚的2.5倍時，應(yīng)計(jì)算暗柱配筋，轉(zhuǎn)角處墻肢應(yīng)盡可能長，因轉(zhuǎn)角處應(yīng)力容易集中，有條件兩個方向均應(yīng)布置成長墻。

　　(二)配筋及構(gòu)造

　　對于小高層住宅來說，剪力墻是面廣量大的，因此合理的控制剪力墻配筋對于結(jié)構(gòu)安全及工程的經(jīng)濟(jì)性具有十分重要的作用。

　　(三)剪力墻墻體配筋(以200厚墻體為例)

　　一般要求水平鋼筋放在外側(cè)，豎向鋼筋放在內(nèi)側(cè)。配筋滿足計(jì)算及規(guī)范建議的最小配筋率即可。加強(qiáng)區(qū)φ10@200，非加強(qiáng)區(qū)φ8@200雙層雙向即可，雙排鋼筋之間采用φ6@600×600拉筋。但地下部分墻體配筋則另當(dāng)別論。因?yàn)榈叵虏糠謮w配筋大多由水壓力，土壓力產(chǎn)生的側(cè)壓力控制，而由于簡化計(jì)算經(jīng)常由豎向筋控制，此種情況下為增大計(jì)算墻體有效高度，可將地下部分墻體的水平筋放在內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋放在外側(cè)。

　　(四)設(shè)置邊緣構(gòu)件

　　一、二級抗震設(shè)計(jì)的剪力墻底部加強(qiáng)部位及其上一層的墻肢端部應(yīng)設(shè)置約束邊緣構(gòu)件。對于普通剪力墻，其暗柱配筋滿足規(guī)范要求的最小配筋率，建議加強(qiáng)區(qū)0.7%，一般部位0.5%。對于短肢剪力墻，控制配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%;對于小墻肢其受力性能較差，應(yīng)嚴(yán)格按高規(guī)控制其軸壓比，宜按框架柱進(jìn)行截面設(shè)計(jì)，并應(yīng)控制其縱向鋼筋配筋率加強(qiáng)區(qū)1.2%，一般部位1.0%;而對于一個方向長肢另一方向短肢的墻體，設(shè)計(jì)中往往就按長肢墻進(jìn)行暗柱配筋。

　　(五)合理配筋

　　剪力墻中的連梁跨度小，截面高度大，在地震作用下彎矩、剪力很大，有時很難進(jìn)行設(shè)計(jì)，如果加大連梁高度，配筋值有時反而更大。對于窗洞樓面至窗臺部分可用磚或其他輕質(zhì)材料砌筑。對于窗臺有飄窗時，可再增加一根梁，兩根梁之間用磚填充。連梁配筋應(yīng)對稱配置，腰筋同墻體水平筋。

　　四、結(jié)語

　　建筑設(shè)計(jì)中剪力墻運(yùn)用具有較好的抗震性能，且結(jié)構(gòu)布置靈活，造價低，經(jīng)濟(jì)性好，所以小高層住宅較多的使用這種設(shè)計(jì)形式。經(jīng)過對設(shè)計(jì)、施工和使用中發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步優(yōu)化，這種結(jié)構(gòu)形式的小高層住宅是值得發(fā)展的住宅模式?？傊?，對小高層建筑設(shè)計(jì)一般力求合理性與經(jīng)濟(jì)性，建筑設(shè)計(jì)中要合理把握關(guān)鍵部位及次要部分，這也是小高層建筑設(shè)計(jì)中需要努力改進(jìn)的方向。

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