高層住宅建筑中的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)
高層住宅建筑近年來(lái)發(fā)展迅速,同時(shí)人們對(duì)住宅空間與平面等也提出了更高要求,傳統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中的普通剪力墻結(jié)構(gòu)以及露柱露梁結(jié)構(gòu),都比較嚴(yán)格的分隔和限定了建筑空間,難以滿足住宅用戶對(duì)于建筑空間提出的新要求。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在經(jīng)過(guò)一系列改良之后,應(yīng)用在高層住宅建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中,能夠有效規(guī)避傳統(tǒng)框架的不足,具有重要應(yīng)用價(jià)值。因此,有必要對(duì)高層住宅建筑中的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行深入探究。
1 短肢剪力墻的定義
按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)當(dāng)中的相關(guān)規(guī)定,短肢剪力墻指的是墻肢截面厚度在300及以下,長(zhǎng)度與厚度比在4至8之間的剪力墻。同時(shí),規(guī)定構(gòu)件截面長(zhǎng)度小于厚度4倍的時(shí)候,需要依據(jù)柱的相關(guān)要求實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),也就是長(zhǎng)厚比在4至5之間的時(shí)候,也依據(jù)短肢剪力墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。若剪力墻短肢截面高度與厚度之比大于或者等于8,那么就是一般剪力墻。在高層建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中,其結(jié)構(gòu)不能都應(yīng)用短肢剪力墻,若使用比較多的短肢剪力墻,就需要布置筒體,在筒體和短肢剪力墻共同形成剪力墻結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,抵抗建筑物受到的水平荷載。
2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系特點(diǎn)
短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用中,具有以下特點(diǎn):①布置豎向結(jié)構(gòu)過(guò)程中,需要對(duì)建筑的隔墻位置及平面等進(jìn)行綜合考慮,結(jié)合相關(guān)參數(shù)實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),保證建筑更好的實(shí)現(xiàn)其使用功能;②布置墻肢肢長(zhǎng)和數(shù)量的時(shí)候,要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算,通過(guò)調(diào)整,使剪力墻承擔(dān)的底部?jī)A覆力矩比例、結(jié)構(gòu)的層間位移等指標(biāo)滿足規(guī)范要求。依據(jù)具體要求和實(shí)際情況,合理調(diào)整結(jié)構(gòu)整體剛度,必要情況下還可適當(dāng)調(diào)整剛度中心位置;③結(jié)構(gòu)布置期間,建筑不會(huì)對(duì)該結(jié)構(gòu)體系產(chǎn)生限制影響,促使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案更符合住宅用戶需求,并更好的處理樓面設(shè)計(jì)和樓蓋支撐;④通過(guò)輕質(zhì)砌體對(duì)剪力墻之間存在的間隔墻進(jìn)行填充,促使建筑結(jié)構(gòu)有效降低自重,施工更加方便,并使結(jié)構(gòu)性能更具合理性,還有助于降低造價(jià)成本,節(jié)約材料消耗,提升建筑整體經(jīng)濟(jì)性。
3 高層住宅建筑中的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)要點(diǎn)
3.1 合理布置結(jié)構(gòu)
在高層住宅建筑當(dāng)中設(shè)計(jì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系,首先需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理布置。所使用的短肢剪力墻數(shù)量需要合理,所有短肢墻的分布需要盡可能的均勻,并且軸向應(yīng)力要盡量減少彼此的差距。如果建筑平面具有較多的凹凸現(xiàn)象、所處位置風(fēng)力較大或者有抗震要求,需要將短肢墻布置在平面角點(diǎn)位置還有外邊緣,尤其要在外凸部位布置。所有短肢墻需要盡可能的拉直、對(duì)齊,使其連同連梁共同形成連續(xù)多跨且比較規(guī)整的抗側(cè)力片,若無(wú)法完全對(duì)其連接,可以允許部分短肢墻相互錯(cuò)開(kāi)。所有短肢墻都要和兩方向?qū)?yīng)梁相互連接,并且最好在墻肢豎平面當(dāng)中布置梁結(jié)構(gòu),通常要求連梁寬度等于墻肢厚度。墻肢厚度要適中,最好與隔墻表面持平,通常選擇300mm、250mm或者200mm。對(duì)于異形柱或者較長(zhǎng)的墻,可以在局部位置進(jìn)行混合布置。對(duì)于抗震設(shè)計(jì),一般剪力墻還有筒體所承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于其底部地震傾覆力矩的1/2。
3.2 確定適用高度
抗震設(shè)計(jì)為0.3g的Ⅷ度、0.2g的Ⅷ度、Ⅶ度,短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的最大高度分別是60m、80m、100m。若高層建筑屬于9度抗震設(shè)計(jì),并且其高度是A級(jí)高度,或者高層建筑為B級(jí)高度,就要進(jìn)行筒體設(shè)計(jì),也不適合設(shè)計(jì)短肢剪力墻。
3.3 確定軸壓比限制
若剪力墻需要承受比較大的軸壓力,那么在設(shè)計(jì)中要對(duì)軸壓比進(jìn)行限制。為了對(duì)剪力墻延性進(jìn)行有效改善,當(dāng)建筑抗震等級(jí)分別是三級(jí)、二級(jí)還有一級(jí)的時(shí)候,短肢剪力墻受到重力荷載作用之后其對(duì)應(yīng)軸壓比,分別不應(yīng)該超過(guò)0.55、0.5還有0.45,若短肢剪力墻屬于端柱或者沒(méi)有翼緣的一字形,其自身延性就比較差,所以對(duì)應(yīng)軸壓比限制需要減少0.1。
3.4 確定肢厚比限制
短肢剪力墻若肢厚比相對(duì)較小,則墻肢就不具備較大強(qiáng)度儲(chǔ)備;肢厚比越大,墻肢的強(qiáng)度儲(chǔ)備越充足,同時(shí)安全性也會(huì)越好,但此時(shí)難以充分發(fā)揮其材料特性,經(jīng)濟(jì)性會(huì)有所降低。為了保證結(jié)構(gòu)具有良好的綜合性能,其肢厚比應(yīng)保持在6.0至7.0之間,此時(shí)結(jié)構(gòu)能量?jī)?chǔ)備比較充足,可以更全面的發(fā)揮材料性能。
3.5 計(jì)算機(jī)軟件輔助設(shè)計(jì)要點(diǎn)
通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì),需要結(jié)合實(shí)際情況,對(duì)軟件對(duì)應(yīng)簡(jiǎn)化模型和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整,以對(duì)工程實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)更加全面、真實(shí)的反映,最大程度使計(jì)算模型接近實(shí)際模型。設(shè)計(jì)人員在工作中,要對(duì)各參數(shù)代表的實(shí)際意義充分了解和掌握,對(duì)具體參數(shù)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。若短肢墻具有比較大的整體性系數(shù),那么需要最大程度的降低肢墻系數(shù),促使相關(guān)結(jié)構(gòu)受到水平反復(fù)荷載之下,依舊具有較強(qiáng)的耗能能力。
4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅建筑中的應(yīng)用
圖1是一棟高層住宅建筑典型結(jié)構(gòu)平面,該建筑有31層,總高度在100m左右,每層有8戶。此建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中,除了中心筒,其他所有結(jié)構(gòu)均布置為T(mén)型剪力墻和短肢L型剪力墻,基本上都有墻體對(duì)其拉直,并且將短肢墻設(shè)置在了外凸盡端,將外露連梁設(shè)置在了內(nèi)凹類型的采光廊外部位置,促使平面整體充分滿足剛性要求。該建筑為肋形樓蓋,采用的雙向樓板和單向樓板對(duì)應(yīng)跨度都比較小。此建筑以7度進(jìn)行抗震設(shè)防,基本風(fēng)壓0.5kN/m2。
圖1 高層住宅建筑典型結(jié)構(gòu)平面
在高層住宅建筑中合理應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu),可使該結(jié)構(gòu)與建筑平面相結(jié)合,通過(guò)間隔墻位置對(duì)豎向構(gòu)件加以布置,不會(huì)和建筑使用功能產(chǎn)生沖突。同時(shí),梁在對(duì)各個(gè)短肢墻進(jìn)行連接的時(shí)候,會(huì)跟隨墻肢位置進(jìn)行布置,并且在隔墻豎向平面中,具有隱蔽性,對(duì)一般框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中梁柱突出墻面這一問(wèn)題實(shí)現(xiàn)了有效解決。以短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行高層住宅建筑設(shè)計(jì),能夠使建筑使用面積有效擴(kuò)大,并且建筑物自重將更輕,工程基礎(chǔ)費(fèi)用會(huì)有效減少,具有突出的經(jīng)濟(jì)性,對(duì)促進(jìn)建筑行業(yè)健康發(fā)展具有重要作用。將短肢剪力墻結(jié)構(gòu)合理運(yùn)用在高層住宅建筑當(dāng)中,雖然每平方米的結(jié)構(gòu)成本有所增加,但是用戶獲得了更大的住宅結(jié)構(gòu)空間,住戶可以按照自己的需求,對(duì)空間進(jìn)行靈活的分割,房屋品質(zhì)獲得顯著提升。這種結(jié)構(gòu)體系目前在京、滬、深、穗等地廣受青睞,北京地區(qū)的奧林匹克花園、“龍澤苑”小區(qū);上海地區(qū)的金橋愛(ài)建園、碧林灣、英麒苑以及天江格調(diào)空間等;深圳地區(qū)的山湖居、翡翠園;重慶的回龍灣等等,都對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了有效應(yīng)用,促使建筑空間更大,便于住戶按照自己的需求和創(chuàng)意,靈活、自由的作出間隔。
5 結(jié)語(yǔ)
高層住宅建筑在設(shè)計(jì)期間,通過(guò)合理地應(yīng)用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系,較大增加了建筑結(jié)構(gòu)的靈活性,并在優(yōu)化調(diào)整建筑之后,切實(shí)提升了建筑整體的抗震和承載能力,應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。為了充分發(fā)揮該建筑結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì),工程設(shè)計(jì)人員需要充分了解短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)涵和特點(diǎn),掌握該結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn),科學(xué)、合理的應(yīng)用在高層住宅建筑當(dāng)中,使建筑兼具經(jīng)濟(jì)性和安全性,并有效提升建筑品質(zhì)。
本文來(lái)源:《城市住宅》:http://xwlcp.cn/w/kj/12544.html
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