框支短肢剪力墻受力分析

關(guān)鍵字 框支短肢剪力墻；豎向荷載；水平荷載 

　　短肢剪力墻一般指墻肢的長度為厚度4～8倍范圍內(nèi)的剪力墻。它介乎于異形框架柱（肢長與厚度之比為2～4）和一般剪力墻（肢長大于厚度8倍）之間。 

　　1.框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 

　　框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在名稱上借鑒了傳統(tǒng)框支剪力墻結(jié)構(gòu)的說，但在具體結(jié)構(gòu)形式上，則有鮮明的自身特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下方面； 

　�。�1）在對剪力墻的支承形式上“框支”與“梁抬”并存。由于肢長短，數(shù)量多，不可避免要出現(xiàn)某些墻肢與框支柱完全不沾邊，接支承在梁上的情況，工程上稱為“抬梁”，這使得框支梁的設(shè)計(jì)算變得非常重要。 

　�。�2）轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)一般采用深粱轉(zhuǎn)換，由于短肢剪力墻截面形式多，很多時候出現(xiàn)主次梁共同支承上部壤肢，甚至次梁支承再向主傳遞的情況，傳力體系更加復(fù)雜。 

　�。�3）框支剪力墻結(jié)構(gòu)一般在轉(zhuǎn)換層上下剛度變化較大，成為薄環(huán)節(jié)�？蛑Ф讨�剪力墻結(jié)構(gòu)墻肢短，往往與下層框支柱截面相差多，若在設(shè)計(jì)時予以適當(dāng)控制，剛度突變情況可得到改善． 

　　2.框支短肢剪力墻受力分析 

　　框支剪力墻的受力情況相當(dāng)復(fù)雜。外荷載產(chǎn)生的內(nèi)力在上部墻體和下部支承框架中的分布完全不同，要較準(zhǔn)確地求得其應(yīng)力，就要考慮上部墻體與下部框架的共同作用。 

　�。�1）在豎向荷載作用下的受力分析 

　　框支剪力墻在豎向荷載作用下，離開框支粱較遠(yuǎn)的上部墻體豎向應(yīng)力分布不受底部框架的影響，在均布荷載作用下，豎向應(yīng)力也均勻分布。墻體稍低處口，應(yīng)力沿拱作用線向框支柱上方集中。 

　　托梁的剛度越大，框支柱截面高度越大，則豎向應(yīng)力口，集中程越小，分布越平緩。在常用尺寸下邊柱上方應(yīng)力約為平均應(yīng)力的4～6倍。剪應(yīng)力只在離框架梁為L的范圍內(nèi)出現(xiàn)，在墻與框支梁的交界處達(dá)到最大值，可達(dá)（1.1～1.5）平均應(yīng)力。粱的下邊緣與柱的交界處，剪應(yīng)力可達(dá)（1.5～2.0） 平均應(yīng)力。 

　　單跨框架梁在柱上方的彎矩很小，彎矩分布類似于簡支梁。由于框架梁與上方墻體共同工作，組成一個倒T形的深梁，框支梁是這個深粱的受拉翼緣，因此承受軸向拉力。框支梁不同于一般框架梁，普通框架粱為受彎構(gòu)件，軸力為零，在同一豎向荷載下彎矩很大：框支梁是拉彎構(gòu)件，彎矩較小，在同一豎向荷載下彎矩不大，但有較大軸向拉力。 

　　（2）在水平荷載作用下的受力分析 

　　水平力作用下，上部墻體（距框支粱L以上部分）中豎向應(yīng)力為線性分布，在靠近框支梁的墻體中，逐漸向柱上方集中，但仍保持反對稱分布的特點(diǎn)。 

　　3.框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜采取的相應(yīng)措施 

　　（1）對于層數(shù)不超過20層，高度小于60m的“小高層”建筑而言，框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層梁柱板截面尺寸取值較大，具有足夠剛度，且上部結(jié)構(gòu)樓層質(zhì)量中心與剪切中心相差不大的前提下，其轉(zhuǎn)換層工作狀態(tài)是穩(wěn)定可靠的。但鑒于短肢剪力墻在框支柱上的支承方式類似于點(diǎn)支承，從提高結(jié)構(gòu)安全儲備的角度考慮，對支承節(jié)點(diǎn)及相應(yīng)框支粱框支柱在設(shè)計(jì)時宜提高抗震等級，并著重驗(yàn)算框支梁最大裂縫寬度及最大撓度； 

　�。�2）傳統(tǒng)剪切剛度比的控制方法對框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)已不再適用。在目前精確樓層側(cè)向剛度計(jì)算困難的前提下，可采用文中提出的等效側(cè)向剛度計(jì)算方法，結(jié)合層間位移曲線及樓層剪力曲線，以較好地反映結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度變化。 

　�。�3）結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層對其鄰近層內(nèi)力與變形有一定影響，當(dāng)轉(zhuǎn)換層未設(shè)置在底層時，對其以下一層的樓板應(yīng)適當(dāng)加厚，以考慮樓板彈性變形的影響。目前在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中也已注意到這一問題，如深圳市建筑設(shè)計(jì)研究總院在內(nèi)部設(shè)計(jì)規(guī)程中，就規(guī)定對此類結(jié)構(gòu)框支層采用一級抗震，鄰近層采用二級抗震構(gòu)造處理； 

　�。�4）對總高度60米以下，體形較為規(guī)整的框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，對框支梁及框支柱設(shè)計(jì)起控制作用的依然是豎向（主方向）內(nèi)力。因而采用剛性樓板假定的TBSA軟件對短肢剪力墻“小高層”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)依然是適用的。只要所建短肢剪力墻的支承方式正確，傳力路徑清晰，薄壁桿件模型與墻元模型對豎向內(nèi)力的計(jì)算差別不大。且因薄壁桿件采用點(diǎn)接觸傳力，其所計(jì)算的框支粱豎向彎矩及框支柱軸力一般略大于墻元模型計(jì)算結(jié)果，偏于安全。 

　�。�5）由于框支粱截面坡度較大，由短肢剪力墻在框支層樓板內(nèi)所引起的內(nèi)力和變形遠(yuǎn)小于估計(jì)值。但核心筒與框架位移差較大，在其周圍樓板內(nèi)引起較大內(nèi)力和變形，且有強(qiáng)烈的應(yīng)力集中，因而對框支層樓板采用彈性樓板假定進(jìn)行分析，核算板內(nèi)應(yīng)力仍然是必要的。 

　�。�6）框支梁側(cè)向（次方向）內(nèi)力較小，一般按構(gòu)造配筋即可，但為防止出現(xiàn)側(cè)面混凝士裂縫，保持粱側(cè)向穩(wěn)定性，框支梁側(cè)向腰筋設(shè)置宜適當(dāng)加密，并加大構(gòu)造筋直徑�？紤]框支梁控制內(nèi)力出現(xiàn)位置較為分散，且在豎向地震荷載下（規(guī)范未要求驗(yàn)算）有可能反向，框支梁上下鋼筋宜在全跨范圍內(nèi)保持不變，盡量不作截?cái)�，抗剪箍筋�?yīng)全長加密。 

　�。�7）對超過60m的高層建筑，若仍需采用框支短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，因其豎向荷載很大，勢必造成框支粱截面高度進(jìn)一步增大，此時側(cè)向內(nèi)力的影響不可忽視，應(yīng)對關(guān)鍵構(gòu)件作專門分析。必要時，可在框支梁頂部和底部各設(shè)一層樓板，提高粱的側(cè)向穩(wěn)定性。 

　�。�8）對轉(zhuǎn)換層設(shè)置層數(shù)較高，如位于2／3總高處的高位轉(zhuǎn)換層情況，因上部結(jié)構(gòu)層數(shù)較少，故豎向荷載和水平力均較小，梁截面尺寸可減小。但此時核心簡與外圍框架間位移差往往較大，樓板變形較為明顯，具體內(nèi)力分布需另作分析。 

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