关于短肢剪力墙结构设计的探讨

摘要：本文就对短肢剪力墙结构形式的概念、结构及计算、在实际工程中的应用优点及注意事项进行探讨，力求使我们工程设计人员对这种结构形式有更深刻准确的理解和灵活的运用。

关键词：短肢剪力墙;结构设计;应用优点; 注意事项

1前 言

钢筋混凝土短肢剪力墙结构形式是我国工程技术人员近年来提出的一种新型的抗侧力结构形式，在高层住宅结构中已经得到了日益广泛的应用, 并广泛受到建筑师和业主的认可和欢迎。本文就对短肢剪力墙结构形式的概念、结构及计算、在实际工程中的应用优点及注意事项进行探讨，力求使我们工程设计人员对这种结构形式有更深刻准确的理解和灵活的运用。

2短肢剪力墙的概念

下面我们从以下几个小概念来了解短肢剪力墙：

2.1短肢剪力墙的定义

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；高层建筑结构不应采用全部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。

2.2 短肢剪力墙的界定方法

规程相关规定：《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.2条规定了高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。第7.1.3条规定了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用第7.1.2条规定的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。

2.3短肢剪力墙结构的必要条件

抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

2.4.短肢剪力墙结构的下限

当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定。B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使置筒体，也不能采用。短肢剪力墙结构，其首先应是全剪力墙结构。短肢剪力墙结构中，应有足够的长肢剪力墙。如果把短肢墙看成异形柱，则短肢剪力墙结构可以认为呈框剪结构的变形特征。当结构形式符合短肢剪力墙结构形式后，才能在软件“总信息”参数的结构体系中，定义结构为“短肢剪力墙结构”。

2.5短肢剪力墙结构的抗震加强措施

抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。

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0.5、0.6和0.7；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。

抗震设计时，除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它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。

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%。

短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm。

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。

高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。

3短肢剪力墙结构及其计算

短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在TAT、TBSA中，只需按剪力墙输入即可，而且TAT、TBSA更适合用来计算短肢剪力墙结构。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短（一般为墙厚的5-8倍）。

4短肢剪力墙在实际工程中的应用优点

4.1满足建筑功能的需要

墙肢与填充墙等厚，连接各墙的梁位于隔墙竖向平面内，避免框架结构中梁柱突出墙面的问题;墙体采用轻质材料，符合墙体改革的方向;虽然短肢墙构件增加了施工难度，但扩大了使用面积。

4.2满足结构设计的需要

在小高层住宅中，短肢剪力墙体系，墙肢和梁可隐蔽，结构布置灵活，墙的数量和肢长根据抗侧力的需要而定，数量可多可少，肢长可长可短，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置。

在小高层住宅中，与常用的剪力墙体系相比，短肢剪力墙体系具有如下优点：充分利用墙肢的承载能力，避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费;减轻结构自重，降低主体结构和基础造价，尤其对于地基承载力较低的地区经济效益显著;同时大多数连梁的跨高比大于2.5，保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度，避免连梁的剪切破坏，使连梁也具有足够的延性，以此来弥补剪力墙体系延性的不足。

5短肢剪力墙实际工程应用中的注意事项

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，首先要选用适合的计算软件，合理选用计算分析方法，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。

5.1抗侧力构件布局要合理

高层住宅采用短肢剪力墙结构体系，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，要求设置剪力墙筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（一般剪力墙）共同抵抗水平力的结构。

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。

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。

5.2加强短肢剪力墙抗震构造措施

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，因此应加强短肢剪力墙抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。

5.3要注意刚度的均衡性

主要抗侧力结构筒体（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，同时筒体要有足够的刚度，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。

5.4截面尺寸要适当

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0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1。

5.5提高其抗震等级

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。

5.6按规范调整. 短肢剪力墙的剪力设计值

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%。

5.7采用适当的力学模型

短肢剪力墙―筒体（或一般剪力墙）结构体系，电算分析力学模型建议采用高层建筑结构空间有限元分析软件SATWE,短肢剪力墙结构体系考虑，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基本自振周期影响，折减系数可取0.8~0.9

5.8处理好填充墙与钢筋砼变形模量的问题

由于外墙面钢筋混凝土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，使应力平缓过渡。

6 结论

通过对上述问题的探讨，进而正确理解短肢剪力墙的概念、结构及其计算、在实际工程中的应用优点及注意事项将有助于我们设计工作人员设计出更安全、更经济、更适用的房屋来。