短肢剪力墙结构受力特点和设计方法探讨[精品资料]

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摘要:本文简述了短肢剪力墙结构的的受力特点和
布置问题，对短肢剪力墙结构设计中的几点注意事项作了阐
述，供大家参考。

关键词:短肢剪力墙;高度比
Abstract: this paper describes the mechanical characteristics of short limb shear wall structure and layout problems, and on several matters needing attention in the design of short limb shear wall structure made in this paper, for your reference.
Key words: short limb shear wall height ratio
TU318A2095-2104(2013)04-0000-00
1 前言
近几年来，高层住宅建筑中短肢剪力墙这种结构形式越
来越多，由于高层建筑中一般不允许采用异形柱，而短肢剪力
墙却是较常用的构件。

这种结构形式平面布置时利用楼梯间、
电梯间、山墙、分户墙布置一般剪力墙，其余布置短肢剪力
墙。

这种布置既使厅和卧室没有突出的梁柱，又能通过调整剪
力墙的位置满足现代居住空间的要求，因此深受开发商和住户
的青睐。

2 短肢剪力墙的受力特点
目前，对于短肢剪力墙为何定义为墙肢高度比为5,8
的剪力墙并没有明确说明理由。

事实上，短肢剪力墙介于联肢
墙与异形框架柱之间，它属于联肢墙的一种界限情况，与一般
的联肢墙相比，它的墙肢截面高度要短一些，但它仍属于剪力
墙的范畴。

下面以双肢墙为例来说明短肢剪力墙的受力特点。

它由两个T形截面的墙肢和一系列连梁组成的联肢墙。

设水平荷载在离墙底为z的高度处产生的弯矩为M，由平衡条件知:
M=M1+M2+N1
式中:Ml、M2分别为离墙底高度为z的水平截面上，由墙肢1、2单独承担的变矩，它使单个墙肢截面产生弯曲，称为局部弯矩;N为该处墙肢截面的轴向力;L为两墙肢截面形心之间的距离L=LI+L2。

显然NL表示由两个墙肢整体工作的组合截面所承担的弯距，它使组合截面产生弯曲，其中一个墙肢受拉，另一个墙肢受压，因此将NL称为整体弯矩。

从典型的短肢剪力墙在倒三角形水平荷载作用下墙肢的局部弯矩、墙肢轴力所产生的整体弯矩以及外荷载产生的总弯矩之间的关系。

不难看出，整体弯矩随着整体性系数的增加而增大，而局部弯矩则随着整体性系数的增大而减小。

现在再将连梁沿跨中截开，开该处的弯矩为零，剪力为Vbi。

式中，Vbi为i
层连梁对两个墙肢提供的弯矩贡献，称为结束弯矩。

可见，整体弯矩是由连梁的剪力作用提供的，剪力墙某一水平截面上的整体弯矩等于此截面以上所有连梁对墙肢的约束弯矩的总和，这就是连梁的贡献。

在短肢剪力墙中，整体弯矩比局部弯矩大得多，所以剪力墙的主要受力特点是以整体弯曲为主，大多数楼层的墙肢没有反弯点。

3 结构布置中需注意的问题
短肢剪力墙结构应加强抗震薄弱环节，注重概念设计。

(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构抗侧刚度较小，设计时应布置适当数量的长墙，或利用楼梯间、电梯井形成刚度较大的内筒，建筑物由风荷载及地震作用引起的水平作用力主要由这部分剪力墙承担，以避免地震作用下结构产生过大的变形(同时形成两道抗震防线。

(2)高层短肢剪力墙结构在地震力作用下，将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面小且承受较大的竖向荷载，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使墙肢首先开裂。

应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率等，提高其延性。

(3)由于一字形短肢墙自身刚度及稳定性不够好，除条件限制外，一般不宜采用。

(4)短肢墙应尽量均匀分布，其轴向应力不应相差太悬殊。

4短肢剪力墙结构的计算及其设计
4(1短肢剪力墙结构的计算方法
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。

TAT、TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度(多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数)，考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。

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)，本身较高细，更接近干杆件性能，所以，用TAT、TBSA计短肢剪力墙结构能较好地反映结构的受力，精度较高。

对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心简和一少部分剪力墙落地，其于剪力墙框支。

框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。

因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件进行计算。

当然，从整体上的内力(特别是下部支承柱的内力)分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的。

4(2短肢剪力墙结构的设计要点
在进行以上计算分析后，按高层建筑结构设计与施工规范进行截面与构造设计，相对于异形柱结构，短肢剪力墙结构的理论与实践较为成熟，这种结构在结构设计中要注意以
下几点:
(1)由于短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防;
(2)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，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率;
(3)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出外周边墙肢开裂，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。

短肢墙应在两个方向上均有连接，避免形成孤立的“一” 字形墙肢;
(4)各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心;
(5)高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢问的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅
70,一80, 来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。

5 结束语
随着设计方法的不断更新，短肢剪力墙结构体系中的运用将会越来越广泛。

但是由于国家一直没有统一的规程、规范，因此导致其在应用方面受到了一定的制约，应尽快制定出相应的规范，以使该设计方法在实际应用中更合理、更安全。

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