短肢剪力墙结构相关规定与设计

短肢剪力墙结构相关规定与设计

摘要本文针对住宅中工程短肢剪力墙结构的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；结构设计

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3—2002）中规定：短肢剪力墙是指墙截面高度与厚度之比为5～8倍剪力墙结构，且墙后不小于

200 mm。短肢剪力墙结构是剪力墙结构中的一种，多用于高层及小高层住宅建筑。短肢剪力墙结构的大多数墙肢相对较短，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。近年来，随着人们对住宅与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们的需求。在这样的情况下，由于钢筋混凝土短肢剪力墙结构具有墙肢可灵活布置，房间内无露梁露柱的现象，给建筑较大的灵活空间，剪力墙数量较少，减轻了自重，减小了水平地震作用，降低了钢筋混凝土的用量等优点，因此得到了广泛运用。

1 短肢剪力墙

1）短肢剪力墙高厚比的要求：①短肢剪力墙与一般剪力墙的区分。《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）中7.1.2条规定，短肢剪力的高厚比是5～8，而一般剪力墙的高厚比大于8；②短肢剪力墙与异型柱的区分。《异型柱规范》中7.1.1条规定，异型柱是截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的高厚比不大于4的柱，这样就与《高规》中7.1.2条的规定出现不衔接的情况，即墙肢高厚比在4～5之间的构件应按异形柱设计还是按短肢剪力墙设计？《混凝土规范》中l0.5.1条规定，当构件截面的长边大于其短边的4倍时，宜按墙的要求设计。

2）短肢剪力墙的判定在实际中，由于L形、T形、十字形和Z形的短肢剪力墙的大量应用，比一字形短肢剪力墙的抗震性能强，延性及平面外稳定性较好，所以规范要求短肢剪力墙尽可能设置翼缘。PKPM（结构计算软件）规定，短肢剪力墙必须是不超过两个墙肢且每个墙肢高厚比都小于8的剪力墙，软件按此定义搜索和判断短肢剪力墙。

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=Ml+M2+N1

式中：M1、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。

短肢剪力墙在倒三角形水平荷载作用F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层连粱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粱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。整体水平位移曲线与竖向恳臂柱相似，是以弯曲型为主。即T、一楼层的相对层间位移比上一层的小，这对结构是有利的。

3 短肢剪力墙结构设计的相关规定

3.1 短肢剪力墙结构的必要条件

抗震设计时，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部底部地震倾覆力矩的50％。若由短肢墙承受的地震倾覆力超过50％，说明短肢剪力墙所占的比例过大，这在规范上是不允许的。若由短肢墙承受的地震倾覆力矩很小，则此结构应视为一般剪力墙结构，不用定义为短肢剪力墙结构。当采用PKPM软件计算时，这一条件的实现与否可以SATWE的WV020.OUT文件中查看，或在TAT的NL-1.OUT文件中查看到。

3.2 短肢剪力墙的应用范围

1）B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高层建筑，即使设置简体，也不能采用。

2）其最大适用高度比《高层建筑混凝土结构技术规程》表4.2.2-1中剪力墙结构的规定值适当降低，日7度和8度抗震没汁是分别不应大于100 m和60 m。

4 短肢剪力墙结构的截面设计

1）墙肢厚度≥200，且按抗震等级为一、二级时短肢剪力墙的截面厚度，底

部加强部位≥l6层高，其它部位≥1/20层高，当为无端柱或翼墙的一字形剪力墙时，底部加强部位的截面厚度≥1/12层高，其它部位≥1/15层高；按抗震等级为二、四级时短肢剪力墙的截面厚度，底部加强部位≥1/20层高，其它部位≥1/25层高。

2）短肢剪力墙应进行剪压比、轴压比验算，正截面、斜截面的计算，计算过程和计算公式与普通剪力墙一致。

3）短肢剪力墙之间的连梁应进行剪压比验算，正截面，斜截面的计算，计算过程和计算公式与普通连梁一致。

4）在设计中。经常会遇到连梁超限的情况，“高规”第7.2.25条提出了三种处理方法：①减小连粱高度，降低连梁的剐度。对于高度很大的连粱，可以双连梁的办法来解决。双连梁可近似折算为一根梁，梁宽等于两倍墙厚，梁高取实际粱高，计算所得配筋均分给上下两根连梁。在构造上应注意两根连梁应采用轻质材料填缝；②XJ连梁弯矩及剪力进行调幅，但在整体计算时已将连梁刚度进行折减的，不应再考虑调幅无论用什么方法，连梁调幅后的弯矩及剪力没计值不应低于正常使用状态下的值，也不宜低于比设防烈度低一度的地震作用组合所得的弯矩设计值；③当连梁破坏对承受竖向荷载无明显影响时，可考虑在大震作用下该连粱不参与工作，按独立墙肢进行第二次多遇地震作用下的结构内力分析，墙肢应按两次计算所得的较大内力进行配筋设计，连梁则可根据实际截面按构造配筋，做到“强剪弱弯”即可。以上三种方法在不同软件中，实现的方式是不同的，在具体设计过程中，还应参照软件说明书进行调整。

5 结束语

随着没计方法的不断更新，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。

参考文献

[1]吕西林主编.超限高层建筑工程抗震设计指南[M].同济大学出版社,2005.