短肢剪力墙结构设计初探

摘要：本文介绍了短肢剪力墙结构的优点及缺点，阐述了短肢剪力墙结构设计的一般规定，供大家参考借鉴。

关键词：短肢剪力墙；结构设计；初探

中图分类号：TU391文献标识码：A文章编号：

短肢剪力墙未单独划分为一种结构类型，只是作为剪力墙结构的一种特殊形式，由于短肢剪力墙可调整性、灵活性地布置墙肢，使其成为剪力墙最为理想的经济指标体系。在短肢剪力墙设计时，必须充分考虑结构的整体性、受力变形特征，进行概念设计，制定相应的抗震措施，以确保结构的抗震性能和整体性。随着人们物质水平的不断提高，对住宅的空间和平面要求也随之提高。在传统框架结构中，普通剪力墙结构、露柱、露梁等，严格分隔和限定了现代化住宅的发展需求。本文分析短肢剪力墙结构的优点、缺点、设计规定、抗震薄弱环节和概念设计等若干问题。

1 短肢剪力墙结构优点

近几年人们对高层住宅平面与空间的要求越来越高，于是逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式――短肢剪力墙结构。该结构是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点发展而成，在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定。短肢剪力墙结构之所以得以普遍应用，是由于其对类似12～16层的小高层建筑结构的贡献，既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理。短肢剪力墙的刚度分配、内力分配更合理，结构的变形协调导致的竖向位移差别，也相对较小，则传基础荷载更均匀、合理。针对高层住宅选择框架结构，由于柱出现局部突出，而严重影响了结构美观效果与平面布局。选择一般的剪力墙结构，难以符合停车场、地下通道等公共设施使用的需求。而针对小高层住宅建筑而言，选择小高层可加大结构刚度，同时也加大有效质量，以增加较大的抗震作用。短肢剪力墙则依靠自身平面具有灵活性，对结构进行调整，以达到理想的刚度，从而使剪力墙结构形成一种短肢体系。通常将截面高度同厚度比值在6～9的剪力墙称为短肢剪力墙，有“+”、“T”、“L”、“一”等字型，短肢剪力墙具有以下优点：

1.1 由于较短的墙肢，可调整性、灵活性较强，极易满足建筑平面与空间的布局需求。

1.2 墙数量和长度可自由确定，主要根据抗侧力的要求来确定，同时也可利用不同的布置与尺寸，对刚度中心位置进行调整。

1.3 短肢剪力墙的造价相对较低，符合建筑节能设计的要求。

1.4 开洞口较大，建筑可取得良好的通风、采光效果，轻质砌体可取代剪力墙，降低结构的整体刚度和自重，减轻地震的作用。

1.5 较大的墙肢高宽，在水平荷载作用之下，墙体破坏属于外弯曲破坏，形成延性破坏。

1.6 连梁跨高比较大，主要是弯曲破坏，处于地震作用下，连梁两端首先出现塑性，具有较好的耗能性。

1.7 剪力墙设计较为合理，可充分发挥墙的承载力，对结构重心、质心可灵活调整。

2 短肢剪力墙结构缺点

短肢剪力墙同一般墙体对比，具有许多的优点，但同时它也有自身的不足。

2.1 由于较薄的墙肢厚度，通常在200mm左右范围，在梁和墙的连接处，存在有暗柱、端柱或翼墙竖向钢筋的影响，导致相连接的梁无法达到设计所需的宽度，梁的强度可能存在缺陷。

2.2 短肢剪力墙若存在较短的墙肢，墙肢与异形柱的受力性能较为接近，不利于截面抗扭。

2.3 因现代化建筑的需求，许多建筑设计中都设置有地下车库、商业用房等底层大空间设施，针对短肢墙体结构来说，落地的墙肢，影响了车辆的流通，需要增设有结构转换层。

2.4 针对住宅建筑来说，开间和进深均较小，短肢剪力墙所形成梁跨也较小，受力性能在框架梁、连梁之间。根据规范而言，现行的设计软件较为落后，无法满足设计需求。同时，短肢剪力墙在一定程度上对抗震体系有着不利影响，特别是高地震区域，不可盲目选择短肢剪力墙，尤其不可过分使用框肢的短肢剪力墙。

3 短肢剪力墙结构设计的一般规定

3.1 结构布置。在布置短肢剪力墙结构时，通常要遵循以下原则：选择适中数量的短肢墙，符合抗侧力需求、竖向荷载需求。尽量均匀分布好短肢墙，不宜存在较大差异的轴心应力。若存在平面凹凸较多、风力较大、抗震需求时，在凸部分、角点处、平面外边缘，必须布置有短肢墙，以使其平面刚性和整体性达到要求。必须拉直和对齐各短肢墙，使其同连梁形成连续跨数多、规整的抗侧力片。若不能完全实现时，可允许在局部范围内错开，短肢墙同两方向的梁进行连结，尽量在墙肢竖平面内布置连梁，控制连梁宽度等同于墙肢厚度。控制墙肢的厚度，不宜过厚，间隔墙表面尽量少凸出或不凸出，也不应太薄，以便于稳定和施工，通常选择300mm、250mm或200mm为宜，可部

分布置混合、较长的异形柱和墙。

3.2 适用高度。针对7度地震的抗震设计，最大高度可达100m，60m为8度，9度A级高层建筑、B级高层建筑，可选择筒体，不应选择短肢剪力墙。

3.3 轴压比限值。若剪力墙的轴压较大，则延性较差。主要原因是由于剪力墙处于压弯状态，受压的区较高，呈现小偏心状态，因此要对轴压比进行限制。对延性进行改善，处于重力荷载作用下，短肢剪力墙的轴压比值进行改善。抗震等级处于1、2、3时，轴压比值不宜大于0.5、0.6和0.7，针对端柱、无翼缘且为一字型的短肢剪力墙，因延性较差，也相应降低0.1的轴压比限值。

3.4 肢厚比限值。若结构墙肢的肢厚比较小，强度储备也较小，结构墙肢的强度储备充足、肢厚比较大时，安全性则较好。由于不能充分发挥材料特性，经济性较差。站在结构综合性角度来说，在6～7范围的肢厚比值时，短肢剪力墙的性能较好，具有一定程度的能力储备，可比较充分发挥材料性能。

3.5 连梁的跨高比限值。若连梁的跨度较小，短肢剪力墙的极限荷载、荷载和开裂荷载屈服则较大。尤其是连梁处于一定小值的跨高比时，逐渐减小增大幅度，连梁的跨高比值大约在1.5左右，则短肢剪力墙具有较好的综合性能。

3.6 根据抗震等级进行划分。若建筑的高度越高，地震的反应也就越大，同时需要较高的抗震要求。因此，通常采用抗震等级进行设计。

4 短肢剪力墙结构概念、抗震薄弱环节设计

短肢剪力墙结构是指处于框架-剪力墙结构与一般剪力墙结构之间的结构形式，角点处、平面外边缘、一字型短肢墙和连梁是抗震的薄弱环节。若存在扭转效应，建筑的角点处、平面外边缘会先裂开。若处于地震作用状态下，高层结构主要是整体弯曲变形，短肢剪力墙由于截面面积在逐渐减小，而承受的竖向荷载较大，导致严重破坏，特别是一字型墙肢破坏最为严重。由于短肢剪力墙的墙肢刚度逐渐减小，同短肢剪力墙相连接的连梁，同普通框架梁较为相似，增大了受剪破坏的几率。所以，进行短肢剪力墙的结构设计时，必须考虑上述薄弱环节，强化抗震构造设计和概念设计。

5 结语

随着房地产事业的发展，中小高层住宅式建筑物越来越多，为满足建筑发展的需求，许多建筑结构的设计都选择短肢剪力墙。在布置结构时，通过分户墙、山墙、电梯间来进行部分剪力墙布置，其它则布置成短肢墙，这样既可使卧室和厅之间无突出柱和梁，也可对墙置进行调整，以满足现代居住空间的灵活性和空间性，实现经济合理的同时，又符合抗震预防的要求。

参考文献：

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[3] 汪惠健，楼旭俊.建筑工程短肢剪力墙结构设计[J].科技与生活，2012(4).