浅析高层住宅工程短肢剪力墙的施工技术

浅析高层住宅工程短肢剪力墙的施工技术

陈炎鑫

佳木斯市兴昌公路勘察设计有限责任公司黑龙江佳木斯

摘要：高层住宅中剪力墙结构的室内简洁，不露梁柱，且剪力墙的刚度大，抗震性能好，因此被广泛应用。但剪力墙结构也有一些的不足，比如墙体多造成混凝土和钢筋的用量大；墙体间的距离限制，大大降低了设计的灵活性；由于结构抗侧刚度大，使得剪力墙结构有较大的地震反应力，延性差。

关键词：高层住宅；短肢剪力墙；施工技术；

短肢剪力墙结构是一种新型的建筑结构形式，由于其建筑功能、结构受力和工程造价都比较合理，近年来在我国得到了广泛地应用和发展。但短肢剪力墙在地震区应用经验不多，缺乏深入的研究和实际强震的考验。

1短肢剪力墙结构体系及其特点

1.1框架结构体系

剪力墙结构是把内墙和外墙作为承重构件的结构体系。当建筑物不高的情况下，墙体的受力主要来自于是重力；在高层建筑中，剪力墙除受重力外，还承受多种荷载产生的应力变化。剪力墙结构体系具有较大的刚度和承载力，层间位移小，能够有效防止非结构构件的破坏。采用钢制大板时，墙体规则整洁，可以更加方便进行壁纸作业，无需抹面。框架结构体系是由梁、板、柱组成的空间结构体系。框架结构体系优点在于可以在底层设置较大空间，因此框架结构很早就被广泛的运用。框架结构体系的空间结构不仅要承受竖向荷载，还要承受地震和风荷载作用，节省布置更多受力杆件，减轻了结构自重，也省下了大量费用，但我们也要看到此结构存在着缺点。在该系统中，由于空间布局的随机性，柱子的位置就不好布置，但却尤为重要，直接关系结构整体安全性。因为住宅的空间格局是不规则的，所以很难对柱网进行合理布局，同时结构体系的抗侧移能力和稳定性基本都是依靠框架来实现，这就要求柱子具有足够的承载能力，必须选择截面积大的柱子，这就容易造成柱子外露，影响布置家具和房间美观。

1.2短肢剪力墙特点

短肢剪力墙结构体系具有以下特点：墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要根据抗侧力的需要来定，可以通过不同的尺寸和位置布置来调整结构刚度中心的位置，通常结合窗间墙位置和房间四角等设置成一字型、型、型和十字型墙段，沿结构平面均匀布置并做到对齐、拉直；通常，短肢剪力墙肢厚为200-250mm，肢长为1000-2500mm。墙肢水平截面通常采用T形、L形、Z形等形式，偶尔也会出现十形、人形、一字形，分别适用于内外墙交接处，墙体转角处和外墙连续转角处等。若连接各墙的梁，随墙肢位置设在隔墙竖向平面内、隐蔽性好。由于短肢剪力墙的抗侧向刚度较小，所以根据建筑平面抗侧向刚度的需要，经常在楼层电梯周围布置普通剪力墙形成筒体和短肢剪力墙共同抵抗侧力，以满足刚度和强度要求；由于减少剪力墙而代之以砌体，结构整体刚度减小，房屋自重减轻，地震作用因而减小，造价降低，施工速度得到加快。但是，短肢剪力墙抗震性能相对一般剪力墙要差，如何加固短肢剪力墙薄弱部位，进行短肢剪力墙弹塑性分析，改善其抗震性能，设计出新型的抗震性能好、相对经济、施工容易的短肢剪力墙，使其能应用于高烈度区域，也是一件有很有意义的工作。

2短肢剪力墙研究现状

2.1试验研究状况

对短肢剪力墙的理论研究是近几年的事情，国内正式发表的文献早见于1997年，容柏生院士介绍短肢剪力墙结构这一高层住宅结构体系。由于剪力墙构件的截面形式、配筋和受力机理更为复杂，影响因素多，用于弹塑性动力时程分析的模型还不是很完善。目前国内外研究和应用较多的剪力墙宏观模型主要有以下几种：等效桁架模型、等效梁模型、空间薄壁杆件模型、剪滞墙元模型、墙板单元模型、等效支撑模型、三垂直杆单元模型、两元件模型、四弹簧模型、多垂直杆单元模型、二维板单元模型，纤维墙元模型等。

2.2短肢剪力墙结构性能改进研究概况

针对短肢剪力墙抗震性能差、承载力较剪力墙低、自重大，低矮剪力墙易发生剪切破坏等缺点，出现了型钢短肢剪力墙、带暗支撑短肢剪力墙，内置钢板剪力墙及带竖缝剪力墙等新型短肢剪力墙。为了解决短肢剪力墙承载力、延性不对称及在腹板受压时破坏为脆性的问题，吴敏哲等提出了型钢短肢剪力墙的概念，即在腹板端部设置型钢暗柱，试验结果表明，相对应于普通短肢剪力墙，型钢短肢剪力墙的承载力和延性有显著提高，适当配置型钢后滞回曲线接近对称，构件的综合性能得到明显改善。曹万林对带暗支撑形短肢剪力墙的承载力、刚度及其衰减过程、延性、耗能、滞回特性及破坏特征等进行了研究，试验表明，加设钢筋或型钢暗支撑后可明显提高短肢剪力墙的抗震性能，和同等条件下的普通短肢剪力墙相比，承载力、延性和耗能能力都显著提高。

3总结本文研究结果

随着社会经济的发展和城市化进度的加快，我们不再满足于现有的工作和生活环境质量，期待营造更好的氛围。在这种情况下，房屋的结构设计也不断更新发展，剪力墙结构由于其独特的性能使得它的使用更加普及。剪力墙结构的抗震性能非常好，它的抗侧刚度大，侧移小，已成为高层和小高层建筑结构设计的普遍选择，而且由于剪力墙结构可以使房屋空间更大，没有露梁柱的情况，更加方便装修布局，具有良好的功能并且增加使用面积，满足住宅平面与空间的要求，所以它一直受到业主的普遍欢迎。综合以上对短肢剪力墙结构的各个方面的分析研究，发现这种新兴的结构体系还有非常大的发展空间，应该通过试验和理论等方面对其抗震性能进行深入研究。建筑结构设计中普通剪力墙和短肢剪力墙结构方案哪个更适合小高层住宅的相关研究不是很多，同时《高规》规定：在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%。但设置多少短肢剪力墙更加适合小高层结构的研究也比较少。短肢剪力墙体系作为一种新型住宅类型的出现，最早在我国发展起来，是与我国具体国情相结合创新出来的一种结构体系。在国外短肢剪力墙的相关设计研究和实际运用并不多，但是近些年我们也可以通过EI等著名的国际科技文献检索到我国发表的关于短肢剪力墙的研究文章，可见我们的成果慢慢被国外科研工作者认同，并开始关注短肢剪力墙结构的发展。短肢剪力墙结构能够真正运用到工程建设中，为我国经济发展、房屋建设贡献力量，是无数结构工程师敢于创新理念，专研实践的成果。房地产建设中，高层住宅不仅可以有比较好的容积率，而且可以大大降低多层住宅建设使用面积，从而可以使更多的建设用地用于绿化环境，营造舒适良好的居住空间。其次，高层住宅满足人体尺度。楼房建造太高，容易让人觉得缺少人文情怀，与多层和高层相比，小高层住宅的设计自底部进口到楼顶的模样能够做到更有机的结合，不仅能使细部设计可以清晰可见，在整体环境上营造出更宜人居住的生活空间。然后，小高层的电梯给那些出入行走不利的人群营造了—个便利、安全、良好的居住环境。最后，小高层更加利于建设开发，不仅可以更好的节省交通占用的空间，提升公共活动空间的占比，而且结构设计上没有高层建筑那样复杂，施工总用时少，有利于资金的快速回笼。我们还基于理论和试验数据给出短肢剪力墙正、反向卸载刚度、正、反向加载刚度和弹性刚度之间的关系，和反复加载下的强度退化率，建立构件截面的恢复力模型，并确定了滞回规则。通过对试验滞回曲线和计算的滞回曲线对比，可以看出恢复力模型能够较好的反映试件的滞回特性，模型可用于短肢剪力墙结构进行弹塑性地震反应分析。

结语

随着人民生活水平的普遍提高，对住宅的平面和空间的要求也越来越高，框架结构和剪力墙结构作为高层建筑中常用的两种结构，都存在着一定的缺陷，不能满足人民的要求，如框架结构的露梁露柱影响美观、并难以形成规则的柱网、抗侧力性能差，而剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔，也会影响人们对空间的使用要求。

参考文献

[1]陈远森.浅议剪力墙结构设计的优化措施[J].房地产导刊,2014(11):72-72.

[2]郭昱.浅议短肢剪力墙结构设计[J].城市建设,2013(13).