某小区住宅楼短肢剪力墙结构设计分析.docx

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某小区住宅楼短肢剪力墙结构设计分析

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张辉刘栋

【摘要】:本文以某小区7#住宅楼主体结构为例，介绍了短肢剪力墙结构设计的一般规定、受力特点、计算结果分析和主要技术措施，并提出短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节及概念设计，供结构设计人员参考。

【关键词】:短肢剪力墙；建筑结构；概念设计

：TU3：A：

1.前言

近年来，随着经济发展和生活水平的提高，人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求也越来越高。若采用框架结构，往往因柱楞突出隔墙，妨碍美观，影响使用效果。若采用一般剪力墙结构，虽无柱体外凸的缺点，但对于底部有停车场等公共设施的情况则矛盾很大，满足不了建筑的使用功能。而且，对于房屋高度不太大的小高层建筑，采用剪力墙结构会造成刚度过大，重量增加，导致地震反应过强，使得上部结构和基础造价提高。所以说，对于小高层建筑，一般剪力墙结构体系也不是一种理想的设计方案。为了避免上述缺陷，以一般剪力墙结构为基础，吸取框架结构的优点，使结构刚度调整到适宜，由此形成了一种结构体系———“短肢”剪力墙结构体系。短肢剪力墙结构是指墙肢截面高度为厚度5～8倍的剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型及少量的“一”字型。

2.工程概况

某小区7#楼，是1栋小高层带电梯的住宅楼，总建筑面积约1.02万m2，房屋总高度31.8m。主楼共10层，平面尺寸为45.6m×22m，其中架空层一层，层高4.8m，作车库使用；地上9层为住宅标准层，层高3m；局部突出屋面部分为电梯机房。裙楼为外扩地下室，也作车库使用，平面尺寸为45.6m×18m，层高3.3m，顶板面比主楼1层楼面低1.5m。

本工程建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，地面粗糙度为B类，基本风压值取0.35kN/m2，场地土类别为Ⅱ类，属抗震有利地段。

3.主楼上部结构抗震计算结果分析

3.1主要结构构件

剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度：四周外墙肢肢厚240mm，内墙肢肢厚200mm；但无端柱的一字形短墙肢除外：底层肢厚300mm，其余肢厚240mm。剪力墙混凝土强度等级2层以下为C35，3层以上为C25梁、板的混凝土强度等级均为C25。主要连梁的尺寸多为240×500mm核心筒处楼板的厚度为200mm，顶层楼板厚度为120mm。

有别于肢长肢厚比不大于4.0的异形柱，短肢剪力墙的肢长肢厚比按规范要求控制在5～8范围内，一般剪力墙的肢长肢厚比均大于8。值得注意的是，对肢长肢厚比为4～5范围内的墙肢，目前规范尚无明确条文规定其构件类型，故设计时建议不要采用。

3.2计算结果分析

从构件力学特性上来说，短肢剪力墙的肢长与肢厚比≥5.0，更接近于剪力墙，故计算时将短肢剪力墙作为剪力墙而不是柱考虑应更合理。因此，结构整体计算采用中国建筑科学研究院开发的SATWE程序（2003年版）进行。

SATWE采用的是在每个节点有六个自由度的壳元基础上凝聚而成的墙元模拟剪力墙，墙元不仅具有平面内刚度也具有平面外刚度，可以较好地模拟工程中剪力墙的真实受力状态，计算结果较精确；同时，对楼板SATWE可以考虑其弹性变形。虽然主楼结构平面较规则，立面也无刚度突变现象，但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置，会产生扭转的影响，为了计算准确，地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和5%偶然偏心的影响，取了9个振型计算。

（1）自振周期的控制

考虑扭转耦联时的自振周期（计算时自振周期折减系数取0.8）如表1所示。从表1可得，结构扭转为主的第一自振周期T3=0.7233s，平动为主的第一自振周期T1=1.0532s，T3/T1=0.6870.9，满足JGJ3-2002第4.3.5条的规定。

表1结构自振周期表

（2）结构位移的控制

最大层间位移角（应≤1/1000）、最大水平位移与层平均位移的比值（不宜大于1.2，不应大于1.5）及最大层间位移与平均层间位移的比值（不宜大于1.2，不应大于1.5）见表2，从中可以看出结构在风荷载和地震作用下的位移均能很好地满足规范限值。

表2结构位移表

（3）楼层最小地震剪力的控制

GB50011-2001及JGJ3-2002规范中，均没有对6度设防烈度区的楼层最小地震剪力系数值作限制，故本工程不予考虑。

（4）短肢剪力墙与一般剪力墙刚度比的控制

短肢剪力墙及一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩见表3。由表中数据可见，本工程一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，满足JGJ3-2002规范第7.1.2条的规定。

表3底部地震倾覆力矩单位:kN/m

4.结构设计的主要技术措施

4.1短肢剪力墙设计

为了保证结构有足够的抗侧刚度，设计中将电梯井