短肢剪力墙结构设计几点心得体会
关键词：短肢剪力墙；短肢剪力墙结构；短肢剪力墙结构的判定；改进建议
1. 前言
近几年房地产市场的快速发展,给全国的设计行业带来了明显的效益.在二线城市,钢筋混凝土短肢剪力墙结构和一般剪力墙结构相比较由于布置灵活,建筑功能容易满足,且工程造价低等优点,因此在高层住宅设计中应用有增多的趋势.鉴于短肢剪力墙结构抗震性能较差,设计时应持谨慎态度,以下就工程实例中遇到的一些问题展开讨论.
2. 短肢剪力墙结构的判定
工程概况:某住宅楼,钢筋混凝土短肢剪力墙较多的结构,地上16层,地下1层人防地下室,地面一层为沿街商业,层高均为为4.5m,地上其余均为标准住宅,标准层层高为2.9m,工程位于7度设防(a=0.1g),场地类别为III类.
短肢剪力墙结构的定义,目前有如下三种不同的判别方法:第一种方法是依据《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)(以下简称《高规》)第7．1．2条注：短肢剪力墙是指墙肢截面高度(即水平截面的长度)与厚度(即水平截面的宽度)之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。一般认为短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩达到结构底部总倾覆力矩的40%~50%时;该结构称为短肢剪力墙结构.第二种方法时根据《北京市建筑设计技术细则(结构专业)》(简称《技术细则》)第5.5.5条规定,当由短肢剪力墙负荷的楼面面积与全楼楼面面积的比值超过50%时,应定义为短肢剪力墙结构;第三种方法是依据《广东省实施<高层建筑混凝土结构技术规程>(JGJ3-2002)补充规定》（简称《高规补充规定》）3.2.3条剪力墙截面高度与厚度之比大于4，小于8时为短肢剪力墙,3.2.4条还定义短肢剪力墙结构是指短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总截面积50%以上的剪力墙结构.
这三种判别方法有明显的区别,采用不同的判别方法对同一个工程将可能出现不同的判别结果.在目前设计市场上出现限额设计(限总造价,限每平米钢筋和砼的用量等),导致对同一个工程,采取哪一种判别方法才是安全经济,科学合理.
3．短肢剪力墙大面积连续布置
短肢剪力墙集中布置在建筑的周边与中间位置,且为连续布置,承担楼层大面积的竖向荷载,潜在两方面的危险问题:一方面是当剪力墙核心筒在大震作用下出现问题以后,短肢剪力墙没有足够的延性和抵抗水平作用的能力,可能随之破坏;另一方面是短肢剪力墙在大震作用下进入弹塑性变形阶段的抵抗竖向荷载的能力不足,如果个别短肢剪力墙因无法承担超载竖向荷载作用而失效,那么承担竖向荷载的楼面梁板将相应破坏引起连续倒塌现象.
由此可见短肢剪力墙抗震性能较差的原因是其无法作为承担超载水平荷载的第二道防线及容易因超载竖向荷载作用而失效.因此上述第二种判别方法考虑了短肢剪力墙承担主要楼面竖向荷载作为判断短肢剪力墙的条件,是比较合理的.但是该方法未考虑短肢剪力墙容易产生连续倒塌的问题.因此改进短肢剪力墙结构体系的布置方法是:短肢剪力墙应与一般剪力墙或筒体交替间隔布置,这样可以较好的防止出现短肢剪力墙结构连续倒塌现象.
4.底部楼层因层高增加,墙厚加大引起的问题
高层建筑底部带地下室（层高4.5m）,地上一层为单间商业用房(层高4.5m)，上部为标准住宅(层高为2.9m),按照相关规范底部剪力墙墙厚需加厚,来满足稳定和承载力等相关要求.当上下剪力墙的墙长相同时,上部结构为一般剪力墙,而下部结构有可能为短肢剪力墙.该结构体系应该如何定义？若按理论和提高结构安全承载的层面出发,宜按上部结构为一般剪力墙下部短肢剪力墙结构计算分析才科学合理.同时房屋的最大适用高度也应按规范要求的20%所得的数值作为高度降低幅度进行控制.
5.结论和建议
1)《技术细则》对剪力墙结构判别时,考虑了短肢剪力墙直接承担竖向荷载的多寡因素,因此是属于比较合理的判别方法.其余两种方法对短肢剪力墙结构判别时,因未直接考虑短肢剪力墙承担竖向荷载的多寡因素,属于不够合理的方法.
2)短肢剪力墙结构的主要问题时竖向承载力差,容易引起连续倒塌的问题,工程设计时应避免短肢剪力墙大面积连续布置,建议和一般剪力墙交替布置.
3)工程中尽量避免采用一字型剪力墙.
4)高层剪力墙结构底部墙体加厚时,应考虑底部楼层形成短肢剪力墙的不利影响.当底部剪力墙截面厚度不小于300mm,且不小于层高的1/15时,对于墙肢截面的高度与厚度之比为4~8的剪力墙,可以参照《高规补充规定》3.2.3条将该部分的剪力墙定义为一般剪力墙来考虑,这些墙在构造设计时仍需按《高规》7.1.2和7.2.5条的要求,严格控制轴压比,加强整个截面纵筋配筋率及箍筋沿全高加密等措施.
参考文献
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3—2002)中国建筑工业出版社,2002.
[2]《北京市建筑设计技术细则》(结构专业)北京市建筑设计标准办公室,2004.
[3]广东省实施《高层建筑混凝土结构技术规程》(JGJ3-2002)补充规定广东省建设厅,2005.
