短肢剪力墙结构的抗震性能比较及应用研究.pdf

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1、短肢剪力墙结构的抗震性能比较及应用研究邹利明(鹤山市建筑设计院有限公司)摘要：本文结合一具体小高层住宅，将短肢剪力墙结构与框架一剪力墙结构的抗震性能进行对比，并进行结梅在罕遇地震作用下的静力弹塑性分析评价其抗震性能。关键词：短肢剪力墙；结构设计；抗震性能1结构的判别与布置文献⋯定义短肢剪力墙为墙肢截面高度与厚度之比为5。g的剪力墙。墙肢截面高厚比介于异型框架柱与一般剪力墙之间，仍属于剪力墙结构体系。文献f2】燕}短肢剪力墙的定义及判别方法提出了一些不同的意见。相对一般剪力墙而言，短肢剪力墙的承载能

2、力、抗侧刚度均较小。由于短肢剪力墙常常为联肢墙，在水平地震力作用下，一部分墙肢处于压、弯、剪。另一部分墙肢处于拉、弯、剪的复杂应力状态，易形成脆性剪切破坏，所以延性较差。文献[11旺1确指出不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，一般是利用建筑电梯井或楼梯问等位置布置一般剪力墙(或筒体)，形成短肢剪力墙与一般剪力墙共同受力的结构体系。如果楼层大面积连续布置短肢剪力墙而一般剪力墙布置不足时，可能出现当一般剪力墙破坏后，短肢墙没有足够的延性和承载力，会很快随之破坏从而导致整个结构失效。所以在结构抗震设计时，

3、一般剪力墙(或筒体)承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构底部总地震倾覆力矩的50％。剪力墙结构仅能承受平面内作用力，平面外承载能力忽略不计，对于短肢剪力墙结构亦是如此。因此，其应双向布置，形成翼缘墙肢与腹板墙肢共同受力的结构。根据试验[31可知：有翼缘墙的短肢剪力墙延性系数比无翼缘墙大很多，说明有翼缘的短肢剪力墙在水平地震力作用至破坏时，其耗能能力较无翼缘短肢剪力墙好。因此，高层建筑中宣避免采用“一’，形短肢墙，应布置为“卜”、“广”和“+”等形式。2结构的抗震性能比较与分析2．1结构概况某

4、点式小高层住宅，主体结构为地上11层，层高2．9m：半地下室，层高3．0m。室外地面至屋面檐口高度33．7m。本工程抗震设防类别为丙类。设计使用年限50年，抗震设防烈度为7。，设计基本地震加速度值为0．109，第一组。建筑结构的阻尼比取0．05，场地类别为Ⅱ类，场地土特征周期强=0．35S。地面粗糙度为B类，基本风压0．35kN／m2，基本雪压0．6k№n2。各构件混凝土强度等级均为C30。墙厚均为200mm。粱、墙、柱受力筋采用Ⅱ级钢，箍筋均为I级钢，其余设计参数均按相关规范取值。结构布置方案一

5、：采用框架一剪力墙结构体系。按照文献【l】要求，在建筑周边部分外墙处、楼梯问、电梯间等部位布置一般剪力墙，其余相应部位布置框架柱(含部分异形柱)。框架抗震等级为三级，剪力墙抗震等级为二级。结构布置方案二：采用短肢剪力墙结构体系。按照文献『11要求，在建筑周边部分外墙处、楼梯间、电梯间等部位布置一般剪力墙，其余相应部位布置短肢墙，形成短肢剪力墙与一般剪力墙(简体)共同抵抗水平力的结构体系。剪力墙抗震等级为三级，短肢墙抗震等级提高一级采用。2．2结构计算采用结构空间有限元分析设计软件SATWE进行结构

6、内力、周期及地震力等分析计算，见表1所列。表1结构自震周期比较12345振型号TI(横向平动)T2(纵向平动)L(扭转振动)L(横向平动)L(纵向平动)方案一0．9580083810．75650．28470．2443方案二o．87950．81780．67750．25340．2358由表1可见，结构扭转为主的第一周期T3与平动为主的第一周期E之比，结构布置方案一为0．790，方案二为0．770，均小于文献【1]要求的0．9。说明这两种结构布置方案均具有足够的抗扭刚度，方案二抗扭转能力略强。此外，两种

7、方案的结构自振周期均在台理范围内，方案二短肢剪力墙的周期小于方案一框架一剪力墙的周期。说明方案二结构的侧向刚度大于方案一，其抵抗侧向地震力的能力高于方案一。结构楼层一位移曲线，如图1所示。逍彝掣位移舾哪位咎^n⋯(a)x向地震作用(b)Y向地震作用圈1结构楼层一位移曲线由图I可以看出，除了出屋面电梯机房，短肢剪力墙结构以整体弯曲变形为主，但曲率较一般剪力墙结构小。框架一剪力墙结构以弯剪变形为主。由于方案二的结构侧向刚度大于方案一，故其顶部位移较小。结构相关计算结果，见表2所列。袭2结构相关计算结果

8、剪重比(各层振型有效质层间位移角(各轴压比(备层计算结果刚重比最小值)／(％)量系数，(％)层最大值)最大值)方案x方向3．23>1．60+97．79>9014．23>2．7111603<1／800柱：0．58<0．95Y方向3．59>1．6097．48>9017．95>2．7l脚31．6096．79>9016．81>2．71f1756<1／1000墙：0．37<0．6二Y方向3．47)1．6096．04>9018．63)2．7I