剪力墙结构是用钢筋混凝土墙板来代替框架结构中的梁柱,它可以承担各类荷载引起的内力,也可以有效控制结构的水平力。这种用钢筋混凝土墙板来承受竖向和水平力的结构称为剪力墙结构。
剪力墙结构在高层房屋中被大量运用。
剪力墙墙肢的平面布置原则
直接影响整个建筑结构的经济指标和力学性能的因素是墙肢布置的好坏。所以说剪力墙结构设计优化的关键就是优化墙肢布置。墙肢布置应该注意以下几点。
1 布置要对齐
剪力墙的主要作用是承担竖向荷载(重力)、抵抗水平荷载(风、地震等)。因此,设计师们进行结构设计时应充分发挥墙肢间的联动效用。而布置结构时,同一方向的墙肢应该均匀布置,使多道联肢剪力墙在一个平面上协同工作。要注意避免的是剪力墙错位布置。
例:如图 1 所示,某高层住宅标准层结构平面布置图中,Y方向有四个墙肢是错位布置的。一般的调整方法是使墙肢形成两道联肢剪力墙,这样对齐布置可以使局部侧向刚度提高 10% 。
2 布置要均匀
剪力墙结构中,全部的竖向荷载和水平力都由钢筋混凝土墙承受,所以剪力墙应沿平面主要轴线方向布置。而高层建筑结构除了要满足承受竖向荷载和结构抗侧移刚度,还需要有一定的抗扭转刚度。在具体设计过程中,设计师们可以适当加强周边剪力墙以及外圈梁,调整结构刚度中心与结构平面几何形心、重心的相对位置,这样可以更加靠近理想中“三心”重合的状态。
3 避免使用短肢剪力墙或长墙
众所周知,短肢剪力墙的延性差,构造要求高,对钢筋的需求也大,所以设计师们布置结构时应该尽量避免用短肢剪力墙。但是如果墙肢过长,又会造成刚度过大,地震力比较集中。另外,在剪力墙结构中,若有少量长墙存在,发生地震时,楼层剪力主要会由这部分长墙承受;若地震强度超烈,首先遭到破坏的就是承受地震力的长墙。而因为其他墙肢的承载力比较弱,就会导致剪力墙墙肢由强到弱被各个击破,最后整个结构倒塌。
因此,设计师们在布置剪力墙结构时,应该使各墙肢刚度接近,避免使用短肢剪力墙或长墙。
4 优先采用带翼缘墙
矩形、L形、T形平面时,剪力墙沿两个正交的主轴方向布置;三角形及Y形平面可沿三个方向布置;正多边形、圆形和弧形平面,则可沿径向及环向布置。
其中L 形、T 形的剪力墙因墙肢端部的翼墙可以起到扶壁的作用,可以增强稳定性,同时也可以使框架梁搭接在剪力墙端部时,钢筋的锚固长度满足要求,因此设计师们进行结构布置时最好优先采用L 形、T 形墙。