短肢剪力墙结构设计原理分析

【摘要】 对于高层结构，其结构布置是多种多样的。剪力墙结构中有些满足结构设计需要的剪力墙又限制了房间的分隔，因而影响了其使用功能，所以，都不能满足用户的需求，而短肢剪力墙结构克服了其它结构形式的不足，有布置灵活、使用方便的等特点。本文介绍了短肢剪力墙结构体系的特点布置原则，阐述了其计算和设计的具体方法，供大家参考。

【关键词】 短肢剪力墙 结构设计 住宅

1.前言

对于高层结构，其结构布置是多种多样的。剪力墙结构中有些满足结构设计需要的剪力墙又限制了房间的分隔，因而影响了其使用功能，所以，都不能满足用户的需求，而短肢剪力墙结构克服了其它结构形式的不足，有布置灵活、使用方便的等特点。

2.短肢剪力墙结构布置及特点

短肢剪力墙属于剪力墙的一种，所谓“短肢”剪力墙，即指墙肢截面高度与厚度之比为5-8的剪力墙，小墙肢剪力墙的布置，通常结合窗间墙位置及房间四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”形或“十”字形墙段，沿结构平面均匀布置，尽量做到对齐、拉直，使结构的刚心和质心结合，减少其扭转，短肢剪力墙的抗侧刚度相对较小，所以，经常在楼、电梯周围布置普通剪力墙，形成简体和短肢剪力墙共同抵抗侧力，在抗震设计中，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底部地震倾覆力矩的50%也可以通过增加长肢墙的方法调整刚度中心位置，短肢剪力墙的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘角部处的墙肢，当有扭转作用时，会加剧墙肢的变形，使角部墙肢首先开裂。

所以，设计时应采取必要的措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率等，以保证结构的安全性、实用性，而对由于较大的竖向荷载和剪力使底部墙肢产生开裂，也应通过增加墙厚和配筋量等方法防止，各墙肢是通过连梁连接，形成联肢墙，从而增加了墙肢的约束条件，提高了墙肢和结构的抗震性能.当梁的跨高比小于5时，按连梁进行设计，大于5时，应按框架粱进行设计，连梁的刚度变化，直接影响了结构的总体抗侧移刚度，合理地选择梁的截面和配筋，有利于提高结构的抗震性能，设计连梁时，必须遵循几条原则：

（1）剪力墙的数量应当适中，满足承受竖向荷载和抗侧力需要即可。短肢剪力墙尽量均匀布置，使其轴向力相差不大，而且也便于支撑楼盖。当有抗震要求或风力较大或者平面凹凸较多时，在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分，应布置必要的短肢剪力墙以加强其整体性，使之满足受力及平面刚性和抗扭转的要求。各短肢墙应尽量对齐，拉直，使之与连梁一起构成较规整且连梁连续数跨的抗侧力片。

（2）高层建筑建筑不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构，并应符合下列规定：a. 最大适用高度应比高规表3.3.1―1中剪力墙结构的规定值适当降低 且7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）时分别不应大于100m、80m和60m。b.抗震设计时，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0.45，0.5，0.55；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1。 c.抗震设计时，除底部加墙部位应按高规表7.2.6条调整剪力设计值外，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2。d 抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。e.短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。f.在7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘，一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。

3.在设计有关短肢剪力墙结构时应注意的一些问题

由于短肢剪力墙抗震性能差，在地震区应用经验不多，因此在设计时，首先要选则适合的计算软件，合理地选则计算分析方法，确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果合理性判断，特别要加强概念设计。对一些不利部为加强构造措施，在符合规范要求的情况下，短肢墙是没问题的。这就好比纯框架结构，对地震来说也是不利的结构形式，但大家不也一直在用。所以任何一种结构体系都有它的适用范围，只要我们能合理设计，安全应该没问题。

（1）高层点（板）式住宅采用短肢抗震墙结构体系，只要抗侧力构件布局合理仍然是比较理想的一种结构体系，但在地震区，高层建筑中，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，因此不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，要求设置剪力墙简体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与简体（一般剪力墙）共同抵抗水平力的结构。

（2）短肢墙的布置合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合，短肢墙布置应以T形、L形、]形、+形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。

（3）短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加墙其抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。

（4）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使建筑产生过大的扭转效应，同时简体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使简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，短肢墙之间的梁净跨不宜过小（一般取4～6m），使其具有一定的耗能作用。

（5）短肢墙受力以承担竖向荷载为主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适当，墙肢截面高度与厚度之比宜在5-8左右为好，且墙厚不小于200mm，当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时，应按柱的要求进行设计，短肢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、三时分别不宜大于0.4（0.5）、0.6、0.6。对于无翼缘或端柱的～字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1。

（6）短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。

（7）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，其他各层也要调整，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坏。

（8）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%。

（9）各短肢墙应尽量对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。

（10）短肢墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度中心位置。

（11）由于外墙面钢筋混凝上短墙肢之间填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量不同，在二者交界处易产生裂缝，通常采取的措施是在做粉刷时，在二者交界面处附粘一层玻璃丝布，使应力缓过渡。

4.结束语

作为剪力墙结构体系的分支，短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而在小高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。设计短肢剪力墙结构时，应区别于一般剪力墙结构，多结合住宅特点，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经济、适用。