短肢剪力墙结构设计

论短肢剪力墙结构设计

【摘要】在多年高层建筑工程设计基础上，本文对短肢剪力墙结构设计体系的特点、结构计算、及结构设计注意事项作简要的论述，提出个人看法。

随着高层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、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对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即短肢剪力墙结构体系。短肢剪力墙结构能较好地满足现代住宅建筑的要求，因而逐渐得到了推广应用。本文旨在对短肢剪力墙结构设计中的一些问题进行探讨。

1、短肢剪力墙结构的特点

（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，作为主要的抗侧力构件，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也可形成两道抗震设防。

（2）短肢剪力墙一般情况下较为高细，破坏形态由受弯承载力控制，延性较好。

（3）短肢剪力墙结构体系中的连梁跨高比较大，以受弯破坏为主，地震作用下首先在弱连梁两端出现塑性铰，能起到很好的耗能作用。

（4）短肢剪力墙是一种强肢弱梁型的联肢墙，在大部分情况下

连梁首先开裂，然后墙肢开裂。对于连梁跨度较大，刚度较低的部分剪力墙不能形成联肢墙，这部分墙肢受力接近于整截面墙。（5）墙肢的翼缘和腹板相交处应力集中现象明显，出现明显的上下贯通裂缝。

（6）当底部为大空间而需设置转换梁时，因其墙肢长度比转换梁短得多，且往往梁支座上没有墙肢，此时转换梁上的墙体不能形成起拱作用，即这种转换梁不是拉弯构件，而是受弯构件。

2、短肢剪力墙结构计算

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。短肢剪力墙结构由于肢长较短，本身较高细，更接近于杆件性能，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。因此，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，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，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，因此，带转换层的短肢剪力墙结构宜优

先采用墙元模型软件（如satwe）进行计算。

3、短肢剪力墙结构设计注意事项

（1）短肢剪力墙体系主要抗侧力结构筒体（或长墙）一般利用楼、电梯间，筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使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。

（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。结构设计时需对此转角窗采取加强措施：转角折梁与转角相交剪力墙统一做成悬臂梁，加大其断面和配筋，还应采用暗梁连接转角窗两边墙肢，加强整体性，并加大转角窗边剪力墙暗柱配筋和长度及转角窗处楼板的配筋和板厚。

（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。

（4）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，必要时用长肢墙来调整刚度中心；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。

（5）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。在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间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%-80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。

（6）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。

（7）剪力墙相邻洞口之间及洞口与墙边缘之间应避免小墙肢，试验表明：墙肢宽度与厚度之比小于3 的小墙肢在反复荷载的作用下，比大墙肢开裂早，即使加强配筋，也难以防止小墙肢的较早破坏。

结束语：

短肢剪力墙结构设计应重视结构概念设计，根据具体情况作出合理判定，满足规范要求。短肢剪力墙体系具有良好的性价比，随着结构设计技术的不断提高，在房地产市场上必将受到更多的投资者

和消费者的青睐。

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