短肢剪力墙设计论述

短肢剪力墙设计论述
摘要：随着人们对高层住宅平面与空间的要求越来越高,同时普通框架结构的漏柱漏梁，普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定于分隔已不能满足人们对住宅空间的要求，于是在剪力墙的基础上逐步发展成一种能较好适应小高层住宅建筑结构体系，即“短肢剪力墙”结构体系。

文章对短肢剪力墙体系的概念进行了分析，并指出了短肢剪力墙结构布置特点和设计思路。

关键词：短肢剪力墙；结构布置；抗震设计
中图分类号：u452.2+8 文献标识码：a 文章编号：
1 前言
这些年来，随着经济的快速发展和物质生活水平的不断提高，人们对居住的场所，特别是高层住宅平面的功能布置与空间的要求也越来越高。

若采用框架结构，往往因为隔墙突出柱角，有碍美观，同时影响空间的使用效果。

若采用一般剪力墙结构，虽然没有柱体外凸的缺点，可是跟底部有停车场等公共设施产生矛盾，满足不了建筑的使用功能。

同时对于房屋高度不是很大的住宅建筑，采用剪力墙结构会造成刚度过大，重量增加，导致地震力过大，同时会使得上部结构和基础造价提高，造成浪费。

所以说，对于小高层建筑，一般的剪力墙结构体系并不是一种很理想的设计方案。

因此为了避免上述缺陷，在一般剪力墙结构的基础上，借鉴框架结构的长处，使结构刚度调到适中，于是形成了一种新的结构体系—“短肢”剪
力墙结构体系。

2 短肢剪力墙和短肢剪力墙结构的判定
2.1短肢剪力墙的定义。

a《高层建筑混凝土结构技术规程》规定短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm，墙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，同时《混凝土结构设计规范》规定当构件截面的长边(长度)大于其短边(厚度)的4倍时，宜按墙的要求进行设计；b.高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；c.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 短肢剪力墙的规定要求。

规程相关规定：《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.8 条规定了由于短肢剪力墙抗震性能较差，在高层住宅结构中短肢剪力墙布置不宜过多，不应采用全部为短肢剪力墙的结构。

同时规定了b级高度高层建筑和9度抗震设计的a 级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙墙，不应采用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%。

具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指，在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%的剪力墙结构。

显然,上面第一个定义都是欠妥的,因为它只是给出了墙肢的截面尺寸,实际上定义的是短肢剪力墙墙肢,而没有考虑连梁和洞口
对短肢剪力墙性能的影响,所以第一个定义是没有意义的,并且会
得出错误的结果。

通过文献可以知道用力学参数而不是几何尺寸来定义短肢剪力更为准确，设计剪力墙时只需使得洞口宽度b与墙肢截面高度h的比值β值在上限值[β]u 和下限值[β] l 之间,再调整连梁的高度使得整体性系数满足α < 10,则此剪力墙就是短肢剪力墙，所以在做短肢剪力墙值得注意。

3 短肢剪力墙结构体系的特点布置原则
短肢剪力墙体系主要是依据高层住宅的平面特点，利用竖向交通中心区的分隔墙设置钢筋混凝土墙，组成一个基本完整的核心筒体，用来作为承受竖向荷载和抵抗水平力。

建筑四周的短肢剪力墙，通过结构的受力和建筑的平面布置，在各个房间的结点处设置适量的钢筋混凝土短肢墙。

在各个短肢剪力墙之间布置连系梁，把短肢墙及核心筒体连成个整体，就构成了整个建筑的结构体系。

布置形式通长采用l形，t形，也有少量十形，z形，尽量避免一字形截面。

结构的建筑平面，在主要受力的短肢墙布置方面根据隔墙的位置来确定，基本上不与住宅使用功能发生矛盾。

短肢墙截面较薄，很少突出隔墙表面，极大的改善框架结构中矩形柱占用的使用面积，同时短肢墙在功能不变的情况下，墙的数量可多可少，墙肢可
长可短，根据结构的受力情况而定。

通过上述可以知道短肢剪力墙布置灵活，可供选择的布置方案较多，所以较容易处理支承楼盖的要求。

短肢剪力墙除满足一般框架—剪力墙结构中剪力墙要求外，还应遵循以下原则。

3.1 剪力墙的数量应当适中，能够满足竖向荷载和水平抗侧力即可。

短肢剪力墙应该尽量均匀布置，让结构轴向力相差不大，同时也便于支撑楼盖。

当有抗震要求或风力较大或者平面凹凸较多时，在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分，应布置必要的短肢剪力墙以加强其整体性，让结构满足受力及平面刚度和抗扭转的要求。

墙厚不宜过厚，尽量不凸出间隔墙墙面，以采用200mm，250mm，300mm为宜。

连接各墙肢的连系梁，梁宽一般与墙肢厚度相等，也可视实际情况略大于肢厚。

3.2 高层建筑建筑不应采用全部为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，并应符合下列规定：a.最大适用高度应比高层规范表3.3.1- 1中剪力墙结构的规定值适当降低，且7 度、8 度抗震设计时分别不宜大于100m 和60m。

b.抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高层规范表3.9.3 规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用。

c.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0.45，0.50，0.55；
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。

4 设计改进建议
短肢剪力墙结构是介于异形柱结构和一般剪力墙结构之间的一种结构形式，其抗震薄弱环节是结构平面外边缘及相交点处的墙肢、“一字形”短肢剪力墙及连梁。

当有扭转效应时，结构平面外边缘及相交点处的墙肢会首先开裂；在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，短肢剪力墙因截面面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一字形”小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，连接短肢剪力墙间的连梁已类似普通框架梁，其受剪破坏的可能性增加。

因此，在短肢剪力墙结构设计中，对这些薄弱环节，应加强概念设计和抗震构造措施。

例如，短肢剪力墙在平面上分布要力求均匀，必要时可用一般剪力墙来调整刚度中心，使刚度中心尽量接近建筑物质心，以减小扭转效应；短肢剪力墙的最小截面厚度要满足规范的要求，适当增加建筑平面外边缘及相交点处的墙肢厚度及长度，严格控制短肢剪力墙截面的轴压比不超过规范要求，并加强短肢剪力墙（尤其是底部）的配筋，以提高墙肢的抗扭刚度、承载力和延性。

结束语
短肢剪力墙结构是一般剪力墙结构体系随着时代发展的新型产物，由于其在结构平面布置方面的灵活多变和易调整性，同时它的
经济指标比一般剪力墙结构明显，所以在小高层住宅楼结构设计中广泛采用。

在短肢剪力墙结构设计时，应区别于一般剪力墙结构和异性柱结构，结合住宅的需要，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经济、适用。

参考文献
[1]高层建筑混凝土结构技术规程jgj3- 2010.
[2]建筑抗震设计规范gb50011- 2010.
[3]混凝土结构设计规范gb50010- 2010.
[4]容柏生.高层住宅建筑中的短肢剪力墙结构体系[j].建筑结构学报，1997。