楊青樂(lè)

L型框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置與設(shè)計(jì)

楊青樂(lè)

Point

本文主要以L型框架的剪力墻結(jié)構(gòu)作為分析對(duì)象，通過(guò)對(duì)剪力墻的結(jié)構(gòu)分析，討論剪力墻的位置、數(shù)量等對(duì)結(jié)構(gòu)抗震性能的影響，并對(duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)，最終通過(guò)綜合考慮發(fā)現(xiàn)，剪力墻結(jié)構(gòu)剪力墻布置的先決條件對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義的。

L型框架結(jié)構(gòu)是目前我國(guó)建筑領(lǐng)域使用非常廣泛的建筑結(jié)構(gòu)類型，但是猶豫期自身的幾何形狀所呈現(xiàn)出的不對(duì)稱性，使得建筑在剪力墻的布置上出現(xiàn)了一定的困難，剪力墻布置設(shè)計(jì)方案不僅需要控制好扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，更重要的是要使剪力墻結(jié)構(gòu)的構(gòu)件內(nèi)力要能夠承受自身的承載范圍，而對(duì)于那些地質(zhì)烈度較高的地震區(qū)，在構(gòu)建L型框架建筑的時(shí)候，剪力墻的布置和設(shè)計(jì)就顯得尤為困難，因此剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)架也得到了建筑領(lǐng)域的普遍關(guān)注，此外對(duì)剪力墻自身處于水平地震作用下的受力情況也變得重視起來(lái)，在實(shí)際的建筑工程施工中，怎樣對(duì)剪力墻進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)仍舊是目前尚待解決的難題。所以本文先是從L型框架剪力墻結(jié)構(gòu)中剪力墻的位置以及數(shù)量等方面入手，對(duì)控制扭轉(zhuǎn)效應(yīng)和剪力墻的受力情況進(jìn)行一個(gè)綜合的考慮，并對(duì)不同的剪力墻布置方案進(jìn)行相應(yīng)的分析，探討合理的布置剪力墻思路。

1.剪力墻的布置位置及其影響

圖一 模型1

圖二 模型2

圖三 模型3

我們根據(jù)剪力墻布置位置及其相關(guān)理論得知，剪力墻結(jié)構(gòu)頂部的相對(duì)扭轉(zhuǎn)響應(yīng)T／u與相對(duì)偏心距e／r和周期比T／Tl之間是存在函數(shù)關(guān)系的，而T／u= (e／r，T／T1)。因此，我們?yōu)榱擞行У目刂萍袅Y(jié)構(gòu)在水平地震下的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，我們可以從周期比和偏心距入手，將剪力墻布置在結(jié)構(gòu)水平面的邊緣地帶，這樣不僅可以提高剪力墻的整體抗扭轉(zhuǎn)剛度，最重要的是能夠減少周期比，對(duì)整個(gè)剪力墻結(jié)構(gòu)的受力是有很大幫助的，而對(duì)L型框架結(jié)構(gòu)的偏心距來(lái)說(shuō)，要盡可能的弱化幾何不對(duì)稱帶來(lái)的影響，在對(duì)剪力墻進(jìn)行前期布置的時(shí)候，要先計(jì)算出剪力墻的質(zhì)心位置，并以質(zhì)心為中心來(lái)對(duì)剪力墻進(jìn)行布置，如果說(shuō)剪力墻的位置沒(méi)有能夠做到精準(zhǔn)，那么要先對(duì)剪力墻的剛度進(jìn)行對(duì)稱分布，縮小偏心的距離，從而維持了整個(gè)剪力墻的重心。

2.剪力墻的數(shù)量及長(zhǎng)度的影響

在之前我們所熟知的剪力墻框架結(jié)構(gòu)研究中，研究的方向大部分都是處于滿足同層位移角和最大位移限值要求的，而對(duì)于框架剪力墻結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，剪力墻的剛度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于框架結(jié)構(gòu)，因此剪力墻也承受了結(jié)構(gòu)的大部分水平方向的剪力，如果說(shuō)此時(shí)剪力墻的數(shù)量不足的話，就很有可能會(huì)使每片墻所分擔(dān)的水平剪力超過(guò)承載的能力。而在不改變剪力墻單片長(zhǎng)度的條件下，如果只是增大墻肢的數(shù)量，就會(huì)使整個(gè)剪力墻的整體結(jié)構(gòu)剛度增大，而在水平地震作用下的基底剪力也會(huì)隨之增大。所以說(shuō)對(duì)于單片的剪力墻來(lái)說(shuō)，所受的力也會(huì)相應(yīng)的減小，我們?cè)谀Ｐ?和模型2的基礎(chǔ)上，將各個(gè)方向的剪力墻由2道增加到了4道，最終形成了模型3，在模型1中，剪力墻在水平地震作用下的水平剪力要大于自身的承載能力，而模型2中的剪力墻，其抗載能力基本上已經(jīng)滿足了相關(guān)的要求，如果說(shuō)將整個(gè)結(jié)構(gòu)中當(dāng)?shù)募袅?shù)量本身已經(jīng)很多的情況下，我們可以考慮減少一部分墻肢的長(zhǎng)度，從數(shù)量和長(zhǎng)度兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，并在調(diào)整剪力墻結(jié)構(gòu)的同時(shí)，還要注意一下結(jié)構(gòu)是否真正的滿足了變形限制條件，這樣剪力墻的整體結(jié)構(gòu)才能夠達(dá)到最優(yōu)的狀態(tài)。

3.結(jié)論

通過(guò)對(duì)L型框架剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置設(shè)計(jì)，得出了以下結(jié)論：

（1）在對(duì)水平地震作用下的剪力墻結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)反映以及對(duì)剪力墻受力進(jìn)行綜合的控制和分析上來(lái)看，應(yīng)該從剪力墻的位置和數(shù)量以及長(zhǎng)度上進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，此外還要根據(jù)剪力墻的實(shí)際情況來(lái)對(duì)墻肢進(jìn)行增加和減少。

（2）在進(jìn)行L型框架控制時(shí)，不僅要考慮周期比的影響，還要考慮偏心距對(duì)水平地震扭轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響，盡量的將剪力墻進(jìn)行邊緣布置，不要置于框架的中間部位，把剪力墻放置在邊緣部位有利于提高剪力墻結(jié)構(gòu)的整體抗扭剛度，而在以質(zhì)量中心作為對(duì)稱性參考的時(shí)候，要在其兩側(cè)均與的布置剪力墻，這樣就可以很好的控制住偏心距。

（3）如果出現(xiàn)剪力墻的內(nèi)力超過(guò)了自身承載能力的時(shí)候，我們要根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)?shù)募哟蠹袅Φ臄?shù)量，減少墻肢的截面長(zhǎng)度，這樣就能夠很好的對(duì)剪力墻進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)需要注意的是，在對(duì)剪力墻進(jìn)行調(diào)節(jié)的時(shí)候，還是要注意保證對(duì)周期比和偏心距的控制。

4.結(jié)語(yǔ)

L型框架剪力墻結(jié)構(gòu)是目前我國(guó)建筑行業(yè)使用比較廣泛的結(jié)構(gòu)類型之一，而對(duì)這一結(jié)構(gòu)的剪力墻進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)需要考慮的方面有很多，我們?cè)趯?duì)其進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)的時(shí)候也要尤為認(rèn)真，因?yàn)橐粋€(gè)細(xì)小的失誤就有可能會(huì)造成整個(gè)剪力墻設(shè)計(jì)的失敗，所以我們?cè)趯?duì)剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行布置和設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要細(xì)之又細(xì)，這樣才能夠確保剪力墻結(jié)構(gòu)的剪力墻布置和設(shè)計(jì)都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

（作者單位：河北博科工程項(xiàng)目管理有限公司）