文档介绍：关于剪力墙结构设计的几点认识
闫红(大连拓普联合工程顾问有限公司,辽宁大连 116021)
摘要:简要介绍了剪力墙设计中的基本概念、剪力墙的边缘构造、剪力墙结构的厚度和配筋问题和剪力墙结构的超长问题。
关键词:结构设计;剪力墙;认识
引言
随着高层建筑的不断增加,剪力墙结构越来越多的出现在我们的结构设计中,以下为笔者的几点理解和认识:
1 剪力墙设计中的基本概念
剪力墙高和宽尺寸较大但厚度较小,几何特征像板,受力形态接近于柱,而与柱的区别主要是其长度与厚度的比值,当比值小于或等于4时可按柱设计,当墙肢长与肢宽之比略大于4或略小于4时可视为为异形柱,按双向受压构件设计。
剪力墙结构中,墙是一平面构件,它承受沿其平面作用的水平剪力和弯矩外,还承担竖向压力;在轴力,弯矩,剪力的复合状态下工作,其受水平力作用下似一底部嵌固于基础上的悬臂深梁。在地震作用或风载下剪力墙除需满足刚度强度要求外,还必须满足非弹性变形反复循环下的延性、能量耗散和控制结构裂而不倒的要求:墙肢必须能防止墙体发生脆性剪切破坏,因此注意尽量将剪力墙设计成延性弯曲型。
实际工程中剪力墙分为整体墙和联肢墙:整体墙如一般房屋端的山墙、鱼骨式结构片墙及小开洞墙。整体墙受力如同竖向悬臂,当剪力墙墙肢较长时,在力作用下法向应力呈线性分布,破坏形态似偏心受压柱,配筋应尽量将竖向钢筋布置在墙肢两端;为防止剪切破坏,提高延性应将底部截面的组合设计内力适当提高或加大配筋率;为避免斜压破坏墙肢不能过小也不宜过长,以防止截面应力相差过大。
联肢墙是由连梁连接起来的剪力墙,但因一般连梁的刚度比墙肢刚度小得多,墙肢单独作用显著,连梁中部出现反弯点要注意墙肢轴压比限值。
壁式框架:当剪力墙开洞过大时形成宽梁、宽柱组成的短墙肢,构件形成两端带有刚域的变截面杆件,在内力作用下许多墙肢将出现反弯点,墙已类似框架的受力特点,因此计算和构造应按近似框架结构考虑。
综上所述,设计剪力墙时,应根据各型墙体的特点,不同的受力特征,墙体内力分布状态并结合其破坏形态,合理地考虑设计配筋和构造措施。
墙的设计计算是考虑水平和竖向作用下进行结构整体分析,求得内力后按偏压或偏拉进行正截面承载力和斜截面受剪承载力验算。当受较大集中荷载作用时再增加对局部受压承载力验算。在剪力墙承载力计算中,对带翼墙的计算宽度按以下情况取其小值:即(1)剪力墙之间的间距;(2)门窗洞口之间的翼缘宽度;(3)墙肢总高度的1/10;(4)剪力墙厚度加两侧翼墙厚度各6倍的长度。
2 剪力墙的边缘构造
结构试验表明矩形截面剪力墙的延性比工字形或槽形截面剪力墙差;计算分析表明增加墙肢截面两端的翼缘能显著提高墙的延性;因此在矩形墙两端设约束边缘构件不但能较显著地提高墙体的延性,还能防止剪力墙发生水平剪切滑动提高抗剪能力。
从89规范开始在剪力墙中提出了暗柱、端柱、翼墙(柱)、转角墙(柱),也就是目前规范中的约束边缘构件或构造边缘构件的抗震措施。“抗规”GB50011-2001规定抗震墙结构、部分框支抗震墙中落地剪力墙当一、二级抗震时底部加强部位及相邻的上一层均应按要求设置约束边缘构件;但对于一般抗震墙结构(除部分框支墙外)当满足墙肢轴压比限值界线值时可按规定设置构造边缘构件。“抗规”未明确框架