剪力墻結(jié)構(gòu)的豎向剛度突變問題

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隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對建筑的功能、建筑立面要求越來越品味，功能越來越復(fù)雜，而且戶型也越來越多樣化，因此不可避免的出現(xiàn)了大量的錯層結(jié)構(gòu)、框支。剪力墻結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式，因其對抗震的不利在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)引起重視。

　　在筆者做過的工程中，大量出現(xiàn)了上部為住宅、下部為商業(yè)、地下則為車庫的建筑，因為使用功能的限制，上部住宅要求無柱，下部商業(yè)要求無墻，形成較大的開問，因而就不得不采用框支一剪力墻這種對抗震不利的結(jié)構(gòu)形式。筆者的想法是如能采用全剪力墻的應(yīng)盡量采用全剪力墻結(jié)構(gòu)，如不行，則在布置中可采用少墻、短墻的布置，其作用是為了減小建筑物上、下部件的剛度突變，減少局部構(gòu)件過大的地震力，同時可以有效的減少上層側(cè)向剛度，以滿足《高規(guī)》JGJ3-2002附錄E的要求。

　　防止剛度突變是框支一剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點。筆者認(rèn)為這種突變表現(xiàn)在兩個方面：一是轉(zhuǎn)換層上部數(shù)層和轉(zhuǎn)換層下部的剛度突變，也就是附錄E的要求；二是轉(zhuǎn)換層與轉(zhuǎn)換層下一層的剛度突變。因為轉(zhuǎn)換層有很大的轉(zhuǎn)換梁，一般達(dá)到1500-2000mm高，而其下一層為一般梁，僅500～600mm高，如轉(zhuǎn)換構(gòu)件較多，這種剛度的變化必然較大。另外因為建筑使用功能的要求，一層建筑凈空較高且其下為人防工程又需覆土0.8～1米，所以造成一層結(jié)構(gòu)層高較高，多為6米，而二層即轉(zhuǎn)換層層高僅為4米，進(jìn)一步增大了轉(zhuǎn)換層本層剛度，造成剛度的突變。如何解決這個問題，筆者認(rèn)為可針對上述兩個原因?qū)で罂紤]，一是可以在轉(zhuǎn)換層及其下一層布置的墻上，取其墻厚較大，提高側(cè)向剛度中墻柱的份額，以減少梁的剛度影響；二是可以和建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，將設(shè)備轉(zhuǎn)換層置于二層。由于三層以上為住宅，其水暖管道布置和下部商業(yè)有很大的區(qū)別，必然存在一個設(shè)備的轉(zhuǎn)換，過去是做一個設(shè)備轉(zhuǎn)換層，但其形成的短墻、短柱對結(jié)構(gòu)抗震極為不利，因此可以提高二層結(jié)構(gòu)層高做一個吊頂，以減少轉(zhuǎn)換層本層和其下一層的剛度差。

　　對于轉(zhuǎn)換層的上一層，因為住宅層高一般為2.9米，而墻較多，在許多的設(shè)計中，設(shè)計者往往按照一般剪力墻來布置，取墻較密且墻長很長，造成上、下層剛度比難以滿足要求，不得不加大下部的墻數(shù)量及厚度，但多又因使用功能的限制，墻不能布置在合理的位置E，造成建筑物偏心加大，抗震不利，所以如采用一般的剪力墻的長度會很難滿足規(guī)范的規(guī)定。方法還是要從上部解決，要采用短墻和大開間的布置，減少上部的剛度，同時可提高下部的墻厚，而減小上部的墻厚，因上部墻的數(shù)量較多，減小墻厚作用比較明顯。從筆者設(shè)計的工程計算結(jié)果看下部墻厚400mm即可，另外在轉(zhuǎn)換層剪力墻頂加一圈墻梁，加強上、下層墻筋的錨固。

　　通過以上分析，可使整體結(jié)構(gòu)剛度基本均勻，在概念設(shè)計方面給與保證，再滿足計算和構(gòu)造上的要求，就可使結(jié)構(gòu)安全得到基本的保證。同時，上部較柔的結(jié)構(gòu)也利于地震力的消耗，降低了結(jié)構(gòu)的造價。

　　還應(yīng)注意的是框支一剪力墻結(jié)構(gòu)是一種抗震不利型式，其結(jié)構(gòu)抗震性能差，造價高，應(yīng)盡量避免采用。但它能滿足現(xiàn)代建筑不同功能組合的需要，有時結(jié)構(gòu)設(shè)計又不可避免此種結(jié)構(gòu)形式，對此應(yīng)采取措施積極改善其抗震性能，盡可能減少材料消耗，以降低工程造價。