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浅谈剪力墙结构小高层住宅设计
作者：姚艳艳
来源：《城市建设理论研究》2012年第31期
【摘要】:简要介绍了小高层住宅几种常见的结构形式及其优缺点。结合工程实例介绍了一幢剪力墙结构小高层住宅的设计思路,以及在结构选型、上部错层结构设计、连梁设计、楼板开洞的一些处理方法。
【关键词】: 小高层;剪力墙;连梁;
中图分类号： TU398+.2 文献标识码： A 文章编号： 1.小高层住宅的几种结构形式
目前的高层住宅结构设计大多是根据已经确定好的平面和竖向布置,先假定好构件尺寸,通过电算对个别超限的指标进行调整。很多时候都会产生不必要的浪费。建筑的住宅布置有时候考虑立面造型和内部使用空间,使结构设计上产生一些不合理之处。如结构的刚度偏心和扭转及平面不规则等,这些情况对结构受力及抗震均不利。因此在结构设计时必须强调概念设计,在平面布置和构造设计上使结构更趋合理,同时做到经济合理。小高层住宅结构形式多种多样,主要有以下几种。 (1)框架结构
框架结构一般设计为双向梁柱抗侧力体系，适用于7度区以下及非抗震设计的多层和高层，它的优点是建筑平面灵活，施工速度快。 缺点是抗震性能不好，侧向位移较大，围护结构、隔墙、管道等将遭受较大破坏。对高层住宅而言，梁柱截面偏大，耗钢量大，室内局部净高较低，露梁露柱，有碍观瞻。直接影响到户型的实际使用面积及家具布置。且建筑平面布置需要十分规则。 (2)异形柱框架结构
异形柱框架结构特点类似于框架结构,且柱宽与墙厚相同。解决了室内空间使用的问题。缺点是此种结构形式太柔对抗震不利,房屋适用高度很低。规范对其要求相对较严，致使用钢量较大，而且异形柱框剪结构规范限制总高为45m ，也使其应用受到限制。 (3)框架剪力墙结构
在框架剪力墙结构中既有框架也有剪力墙，只要结构布置合理，可以很好的发挥两者的优点，避开缺点。较多的用在高层结构中。外部框架结构主要承受竖向力,框架布置灵活。电梯
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井为剪力墙承受大部分水平荷载。此种结构形式比较适合于商业和商住等有大空间需求的建筑。
(4)剪力墙结构
剪力墙结构应用很广，与前三种结构类型相比，剪力墙结构用于小高层住宅技术成熟，且有以下优势：①整体性强，侧向刚度大，抗侧力性能好，②建筑平面灵活，可以做到层高较低而净高较高，层间不露梁柱，简洁明快，有效改善室内空间居住舒适，；③对底部大开间的临街住宅，可采用框支转换，方便使用；④抗震等级低，不需设置约束边缘构件，有效降低用钢量；⑤承重墙与分隔墙结合有效使用，可以增大剪力墙间距与板跨，使用空间大，隔声效果好，有利于高强材料的使用，降低成本。墙面及楼板底表面平整不需要湿作业抹灰。施工周期短，造价底。
(5)短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是一种剪力墙墙肢较短的特殊剪力墙结构,短肢剪力墙结构布置十分灵活,结构特点也和剪力墙结构类似。在非地震区和地震烈度较低的地方短肢剪力墙结构要更为经济。
2.工程实例 2.1工程概况
本工程为一幢15层小高层住宅(局部11层),长63.2m,宽20.5m。设计使用年限50a,建筑结构安全等级为二级,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为7度,地震分组为第二组,设计基本地震加速度值为0.15g,场地特征周期为0.4s,基本风压0.45kN/m2,地面粗糙度为B类。局部有错层为商业用房。
2.2上部结构设计 2.2.1结构选型
本工程为一般的小高层住宅建筑，平面布置图见图1,局部有两层小商业(图1中阴影部位)。根据混凝土结构设计规范8.1.1条规定,现浇剪力墙结构伸缩缝最大间距45m。以及高规3.3.2条A级高度高层建筑规定6、7度时长宽比不大于6的要求。上部结构设置一条抗震缝将结构分为两部分。 图1 平面布置图
根据工程经验7度区15层小高层普通剪力墙建筑剪力墙配筋多为构造配筋。满足建筑物整体刚度需要，本工程采用普通剪力墙结构
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2.2.2结构设计、计算
高层建筑结构水平荷载是控制结构内力和变形的决定因素，因此，除考虑建筑功能要求外，结构单元抗侧力结构的布置宜规则、对称、受力明确、力求简单，传力合理，途径不间断，具有良好的整体性。由于建筑平面的限制也有一些对结构不利的地方:
(1)在1—3层局部有错层,使得结构在错层处存在一定的偏心,产生了一定的扭转。 (2)平面布置中形成了凹口,且凹进尺寸超过了结构宽度的30%形成了平面不规则,不利于抗震。
根据本工程实际情况,结构设计按以下几个方面考虑:
(1)剪力墙布置尽可能多布置长宽比大于8的一般剪力墙,且多布置T形、L形、槽形墙体,尽量避免单方向墙体,使得剪力墙双向受力均匀。剪力墙厚度为200mm,错层处250mm。 (2)在凹口处设置拉梁、拉板，拉梁、拉板内配置受拉钢筋。 (3)在错层处适当增加楼板厚度,且双层双向配筋。
(4)加强角部开洞处墙体配筋及构造,转角处楼板适当加厚,且双层双向配筋。
（5）剪力墙上的门窗洞口宜上下对齐，成列布置，形成明确的墙肢和连梁，各墙肢的刚度不宜相差悬殊。 结构各项计算指标:
（1）最大位移与层平均位移的比值全部不超过1.2,结构整体无扭转不规则。 表1 主要控制参数 作用方向 X Y 楼层最小剪重比 3.2% 3.2%
有效质量系数 99.50% 99.54% Tn/T1 0.81
楼层最大层间位移与该楼层平均值的最大比值 1.11 1.05
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