综述短肢剪力墙结构设计论文

综述短肢剪力墙结构设计

摘要：加强短肢剪力墙结构设计的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对短肢剪力墙结构设计进行了论述，具有重要的参考意义。

关键词：短肢剪力墙结构设计

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

近年来，我国住宅房地产业可谓是迅猛发展。随着我国经济快速发展，人口的城市集中化，城市建设用地的紧张化以及各大房地产商的激烈商业竞争，使得现代住宅建筑由原来的单一样式不断向体型复杂化、功能多样化方面发展。科技的进步和人民生活水平的提高，使人们对住宅的使用功能和美观有了更高的要求。普通框架结构的梁柱等构件不能隐藏于墙内、普通剪力墙结构的墙肢布置使得建筑空间需要按墙分隔等已经不能满足日益挑剔、追逐享受的人们对住宅空间的要求。于是通过各学者、设计师们不断试验和优化，在融合剪力墙和框架的优点之后，产生了一种新的结构体系，一种能够更好的适应人们对多层和小高层住宅要求的结构体系，即所谓的”短肢剪力墙”结构体系。《高层建筑混凝土结构技术规程》以下简称《高规》）指出：短肢剪力墙是指墙肢截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙认为是普通剪力墙，而其值若小于4则认为是异形柱结构。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，也可对墙体位置进行调整，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。

1 短肢剪力墙结构优点

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）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。

（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。

（3）短肢剪力墙的造价相对较低，符合建筑节能设计的要求。

（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。

（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。

（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。

（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。

（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）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。

（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。

（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

（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。

（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）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。

（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。

（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。

（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

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，