短肢剪力墙结构体系设计研究.doc

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1、短肢剪力墙结构体系设计研究-结构综合资料短肢剪力墙结构体系设计研究【摘短肢剪力墙结构体系设计研究-结构综合资料短肢剪力墙结构体系设计研究【摘要】短肢剪力墙结构是目前发展迅速的一种新结构型式，具有空间大、自重轻、布置灵活等优点，被广泛应用于高层建筑当中。文章归纳总结了短肢剪力墙结构的性能特点，对短肢剪力墙配筋方式进行了分析，并指出了短肢剪力墙设计时须注意的事项，为短肢剪力墙结构体系的设计提供参考。　　【关键词】短肢剪力墙；特点；配筋方式；设计　　1、短肢剪力墙的性能特点　　目前关于短肢剪力墙研究的文献很多，总体认为在中、小高层建筑结构中，联肢墙的单肢高厚比在5～8之间是一个刚度急剧变化的临界点

2、，当单肢高厚比超过这个限值时，刚度和承载力会缓慢增长；当高厚比小于这个限值时，其承载力会急剧减小。从这一点来看，高规将短肢剪力墙的高厚比定义在5～8之间是合理的。　　墙肢的高厚比小于5的小墙肢，难以形成联肢剪力墙，如果连梁刚度大就形成剪切变形为主的壁式框架，连梁刚度小容易形成抗侧刚度差的独立墙，甚至异形柱框架，抗震性能都不好。另一方面，对双肢短肢剪力墙在低周期反复水平荷载作用下，其破坏属弯剪形破坏，具有一定的耗能能力。　　另外通过研究也发现作为联肢的短肢剪力墙，其左右墙肢的应力分布近似满足平面假定；有翼墙的墙肢受力明显优于无疑翼墙的墙肢；短肢剪力墙结构承担的总弯矩中局部弯矩所占的比例可以远远

3、大于整体弯矩所占的比例，且随着肢厚比的增加这种趋势更加明显；在均部水平荷载或三角形水平荷载下。　　2、规范对短肢剪力墙的要求　　由于短肢剪力墙抗震性能相对普通剪力墙结构较差，所以《高规》对短肢剪力墙的要求比一般剪力墙要严格，总结归纳详见表1。　　3、短肢剪力墙配筋方式分析　　短肢剪力墙高厚比位于柱与一般剪力墙之间，在实际工程中，其配筋方式也由于工程设计者的个人习惯不同而有所差别。一般有两种配筋方式：第一种按柱配筋方式，纵筋基本均匀布置在剪力墙周边；第二种按剪力墙配筋方式，在墙端部设置暗柱，纵筋主要配置在暗柱内（见图1）。　　以上两种配筋方式，无论是第一种还是第二种都有一定的不合理性，分析如下

4、：　　3.1按柱配筋方式　　与柱配筋相同，纵筋基本均匀配置在周边。而剪力墙的特点是平面内刚度大，承载力大，平面外刚度和承载力均相对较小。短肢剪力墙受力性能与一般剪力墙接近，变形后符合平面假定，受力时平面内两端受力大，因此，纵筋配置应集中在端部才能发挥钢筋强度。按照柱配筋方式墙肢中部配筋因距中和轴较近，不能充分发挥其强度。同时参照异形柱配筋特点，异形柱配筋要求配置在端部边缘及折角处，腹部考虑受力翘曲影响，仅配置构造钢筋。由此可见按照柱配筋的方式与短肢剪力墙受力特点不符，配筋不合理。　　3.2按剪力墙配筋方式　　短肢剪力墙受力特点与一般剪力墙相似，按照剪力墙配筋方式较符合其受力特点。通过在端部设

5、置暗柱等边缘构件，由于边缘构件中箍筋对砼的约束，使砼有较大的变形能力，避免受压区混凝土过早的压碎破坏，同时也限制了裂缝的发展，从而提高了剪力墙的延性和耗能能力。然而当短肢剪力墙纵向钢筋大部分配置于端部暗柱内时，由于“高规”对短肢剪力墙纵向钢筋的配筋率规定为底部加强部位不宜小于1.2%其他部位不宜小于1.0%，可能使暗柱　　内配筋率过高，同时又可能出现在变截面处配筋量突变的情况。下面举例说明：如图2所示，墙肢高厚比为8，判定为短肢剪力墙，暗柱按照“高规”规定设置，如图中阴影面积。暗柱面积占总截面面积的44%，假定该部位为底部加强区，剪力墙抗震等级二级，“高规”要求全部纵筋配筋率不小于112%。

6、假设在非暗柱部位剪力墙纵筋配筋率为0.5%，则暗柱部位的配筋率为（1.2%-0.56×0.5%）/0.44=2.09%。假定该段墙上至非底部加强区楼层墙肢厚度改为240mm，则墙肢高厚比为8.33，判定为一般剪力墙。按照“高规”规定设置构造边缘构件，暗柱纵向配筋率为0.7%。从暗柱配筋量变化可以看出从短肢剪力墙过渡到一般剪力墙，暗柱配筋会产生突变。同时，如果暗柱配筋是按构造配置则配筋率也明显偏高。暗柱配筋过高也可能造成剪力墙抗弯承载力过高，使受弯承载力高于受剪承载力，也就是可能产生剪切破坏先于弯曲破坏，而剪切破坏是脆性破坏，是设计应该避免的。由此可见按照第二种按剪力墙配筋方式也有一定的不合理

7、性。　　图2墙肢高厚比为8情况　　3.3配筋建议　　从上述分析中可以看出短肢剪力墙高厚比为5～8，受力状态从柱过渡到剪力墙，变化幅度大。工程中剪力墙形状也千变万化，设计中应根据实际情况具体处理。个人认为短肢剪力墙配筋可按照以下原则配置：　　1）纵向钢筋的配置应主要配置在平面内的端部形成暗柱。暗柱范围可以按照一般剪力墙边缘构件的的要求确定。暗柱内的纵向钢筋配筋率可根据短肢剪力墙高厚比的增大而减小，当高厚比接近于