短肢剪力墙结构设计

何娜

摘要：随着社会的发展，越来越多的住宅小区出现，短肢剪力墙结构设计在现代住宅建筑应用中起到重要作用，本文在工程实践基础上，分析这种结构形式的特点、适用范围、计算方法等，指出结构设计中应注意的一些问题。

关键词：短肢剪力、结构计算

近年来兴起的短肢剪力墙结构，它不仅具有可以使室内不出现柱楞，又可增加使用面积的特点，而且具有改善建筑功能并使室内布置灵活的特点，受到建筑师和开发商以及广大用户的欢迎，但由于短肢剪力墙结构抗震性能差，且地震区应用经验不多，为此新修订的《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）在明确高层建筑采用短肢剪力墙的前提下，对短肢剪力墙的适用范围做了限制，并提出了一系列加强措施

1短肢剪力墙的设计和应用

1.1短肢剪力墙的定义

短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过采用较短的剪力墙墙肢而已，《高规》第7.1.2条8款的定义：短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙，通常采用“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”型、折线型、“一”字型。对于T型、L型等双肢剪力墙只要有一个墙肢的长度与墙厚的比值大于8就不是短肢剪力墙，当一个剪力墙截面厚度不小于层高的1/15，同时又不小于300mm，高度与厚度之比大于4时仍属于一般剪力墙。通常短肢剪力墙与简体（一般剪力墙）结构体系称之为“短肢剪力墙-简体”（或一般剪力墙结构体系）。

1.2短肢剪力墙布置原则

短肢剪力墙应结合建筑平面利用窗间墙和开间墙来布置，基本上不与建筑使用功能发生矛盾，墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要和高规规定的一些计算参数能否满足而定。还可以通过墙肢的长短变化来调整刚度中心的位置，能灵活布置，可选择的方案也较多，楼盖方案简单，连接各墙的梁，随墙肢位置而设计于间隔墙竖平面内，可隐蔽，不外漏，梁的截面可根据建筑立面的要求来布置，如根据建筑立面布置的梁不能满足一些参数的需要，还可通过调整梁的截面来调整参数的大小，直到满足为止。根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度的要求，切记布置时高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙结构，剪力墙结构对于肢长于肢宽之比稍大于4的短肢剪力墙不应采用过高的州压比，并宜按异形柱来布置，有的设计人员往往把异形柱按短肢剪力墙输入，有的甚至将异形柱框架结构全部按短肢剪力墙输入，这样势必造成计算误差，而且发现有些结构的计算误差会影响结构构件的安全。

1.3短肢剪力墻结构的计算

短肢剪力墙结构的计算，首先要选用合适的计算软件，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果合理性的判断，特别要加强概念设计。关键注意抗震设计时一般剪力墙（简体）承受的第一震型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%对短肢剪力墙结构计算，因其上剪力墙大开口而成，所以，基本上与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆系-薄壁柱空间分析方法，或空间杆-墙组元分析方法。

2短肢剪力墙的抗震构造措施

短肢剪力墙结构的抗震等级应按《高规JCJ3-2002》第4.8.2条规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三、级时分别不宜大于0.5、0.6、0.7、对无翼缘或端柱的一字型短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁或框梁计算内力和计算陪筋（即一般情况下当短肢剪力墙洞口形成的跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计）对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其它各层也要调整，一二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪切破坏，抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。

3短肢剪力墙结构的设计注意事项

1）振动台模拟地震试验结果表明，建筑平面外缘及角点处的墙肢，底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节，当有扭转效应，建筑平面外缘及角点处的墙肢会首先开裂。在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢截面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意，对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏，短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免用“一”字形小墙肢。

2）高层短肢剪力墙结构在水平力作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪力，由一些模型试验反映外出周围墙肢开裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋量，加强小墙肢的延性抗震性能。

3）主要抗侧力结构简体（或长墙）一般利用楼电梯间，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置而使建筑产生过大的扭转效应，同时筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的连梁跨不宜过小（一般取4～6m）使其具有一定的耗能作用。

4）短肢剪力墙结构中转换层的设置高度及框支柱，据研究表明，框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布积聚突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现，转换层下部的框支结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏，这种结构体系不利于抗震、高裂区（9度及9度以上）不应采用；8度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不易超过3层，7度区可适当放宽限制。

4工程实例

某建筑工程项目，短肢剪力墙结构体系，总层数12层，有一层地下室，抗震设防裂度为7度，设计基本地震加速度0.15g设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，地面粗糙度类别为B度，该工程的剪力墙结构布置如图1；采用建研院PKPM计算后的资料数据列于下表1。

表1采用建研院PKPM计算后的资料数据表

图1剪力墙结构布置

5结语

总之，短肢剪力墙结构有着较大的市场需求，在设计中根据其受特点充分了解其破坏机理，选用合理的结构形式，正确掌握计算分析方法和截面配筋，其结构才能有可靠的安全保证。

参考文献：

[1].建筑结构荷载规范[S].北京：中国建筑工业出版社。

[2].混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社。