張英 廣州城建職業(yè)學(xué)院

短肢剪力墻概述及設(shè)計(jì)要求

張英 廣州城建職業(yè)學(xué)院

對(duì)于短肢剪力墻與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，很多初做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人員往往會(huì)將二者相混淆。本文主要介紹短肢剪力墻與短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的區(qū)別，并詳細(xì)的介紹在設(shè)計(jì)的時(shí)候，如何使用SATWE軟件對(duì)兩者進(jìn)行定義，以及進(jìn)行設(shè)計(jì)工作時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是在剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，吸取框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，逐漸形成的一種新型結(jié)構(gòu)，它能滿足人們對(duì)現(xiàn)代住宅建筑大開間、平面及房間布置靈活、方便、室內(nèi)不出現(xiàn)柱楞、不漏梁等要求。因此在我國(guó)一些南方城市迅速得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。

一 短肢剪力墻和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)概述

（一）短肢剪力墻的定義

現(xiàn)在對(duì)于短肢剪力墻的定義還沒(méi)有統(tǒng)一，絕大多數(shù)學(xué)者對(duì)短肢剪力墻的判斷基于以下兩條：(A).墻肢截面高度與厚度之比為5～8 的剪力墻，對(duì)于T形，L形等截面的雙肢剪力墻，則應(yīng)每個(gè)方向墻肢截面高度與厚度之比都為5～8；(B).墻肢兩側(cè)均與弱連梁相連或一段與弱連梁（連梁的跨高比大于6）相連、一端自由，（見圖1-1），當(dāng)這兩個(gè)條件都滿足時(shí)稱為短肢剪力墻。

《建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則結(jié)構(gòu)專業(yè)》[1]中第5.4.6款第1條和第5.5.5款第1條對(duì)短肢剪力墻的定義為：墻肢截面高度與厚度之比為5～8，當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比雖為5～8，但墻肢兩側(cè)與較強(qiáng)的連梁（連梁靜跨與連梁截面高度之比）相連時(shí)或有翼墻相連的短肢墻（翼墻長(zhǎng)度應(yīng)不小于翼墻厚度的3倍）。這種情況下不作為短肢剪力墻。

現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》[2]（JGJ3-2002,以下簡(jiǎn)稱《高規(guī)》）第7.1.2條第八款對(duì)短肢剪力墻做了以下定義: 墻肢截面高度與厚度之比5～8的剪力墻，且墻厚不得小于200mm。

基于規(guī)范，人們?cè)诠こ虒?shí)踐中，對(duì)短肢剪力墻都會(huì)做出更具體的界定，如在實(shí)際工程中獲得廣泛應(yīng)用的SATWE軟件對(duì)短肢剪力墻的更細(xì)致的判斷如下[3]：

A. 對(duì)于雙肢剪力墻L型、T型等，只要其中有一個(gè)墻肢的長(zhǎng)度與墻厚的比值大于8 ，程序就不判斷為短肢剪力。軟件對(duì)于L型、T型墻墻肢長(zhǎng)認(rèn)定是以節(jié)點(diǎn)距離來(lái)確定的，所以布?jí)r(shí)應(yīng)注意使墻肢處在短肢墻的范圍內(nèi)，見圖1-2中的a、b圖。

B. 對(duì)于其他的墻肢數(shù)量的大于3的多肢剪力墻，無(wú)論其墻肢的長(zhǎng)度與墻厚的比值是否大于8，程序均不判斷為短肢剪力墻,見圖1-2中的C圖。

（二）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的定義

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，其首先條件應(yīng)是全剪力墻結(jié)構(gòu)。其次是當(dāng)短肢剪力墻數(shù)量較多、且多到一定程度的時(shí)候，結(jié)構(gòu)才可以認(rèn)為是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻何時(shí)較多的判斷標(biāo)準(zhǔn)，這一點(diǎn)上規(guī)范沒(méi)有注明，各地方與各專家的解釋也不相同。規(guī)范組專家對(duì)于“較多”的解釋分兩種：一種是通過(guò)抗傾覆力矩來(lái)判斷短肢剪力墻結(jié)構(gòu)；另一種是按短肢剪力墻負(fù)荷面積來(lái)判斷短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

圖1 -1 短肢剪力墻

圖1 -2 (a)和(b)雙肢短肢剪力墻 (c)多肢短肢剪力墻

1. 按抗傾覆力矩來(lái)判斷時(shí)，短肢剪力墻所承受的第一振型底部地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)底部整體抗傾覆力矩的40%～50%為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。當(dāng)超過(guò)50%，說(shuō)明短肢剪力墻很多，規(guī)范不允許的，當(dāng)短肢墻較少時(shí)，如短肢墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的15%～20%，則可以按普通剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如果在剪力墻結(jié)構(gòu)中，只有個(gè)別小墻肢，不應(yīng)作為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)而應(yīng)作為一般剪力墻結(jié)構(gòu)處理。

2.《建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則結(jié)構(gòu)專業(yè)》中第5.4.6款與5.5.5款分別對(duì)“短肢剪力墻較多”的多層剪力墻結(jié)構(gòu)和“短肢剪力墻較多”的高層剪力墻結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)中短肢剪力墻承受的豎向荷載與總豎向荷載的比例來(lái)確定的：

1）.對(duì)于多層剪力墻結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻負(fù)荷的樓面面積占全部樓層面積超過(guò)60%；

2）.對(duì)于高層剪力墻結(jié)構(gòu)，短肢剪力墻負(fù)荷的樓面面積占全部樓層面積超過(guò)50%。

綜述所述，短肢剪力墻和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)這兩者之間是有差異的。當(dāng)一個(gè)結(jié)構(gòu)本身存在短肢剪力墻的時(shí)候，不一定就是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。《高規(guī)》第7.1.2條以及《建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則結(jié)構(gòu)專業(yè)》分別對(duì)二者做了解釋。那么在以后的設(shè)計(jì)中，如果遇到短肢剪力墻和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，一定要仔細(xì)和慎重。因?yàn)閷?duì)于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)形式與一般剪力墻結(jié)構(gòu)形式不同，很多地方內(nèi)力要放大，各項(xiàng)指標(biāo)要求也嚴(yán)格。

二 現(xiàn)行規(guī)范對(duì)短肢剪力墻和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求

相對(duì)于普通剪力墻而言，由于短肢剪力墻的抗震性能相對(duì)較差，因此現(xiàn)行規(guī)范對(duì)短肢剪力墻和短肢剪力墻結(jié)構(gòu)提出了更嚴(yán)格的要求[3][4]。

（一）對(duì)短肢剪力墻的基本設(shè)計(jì)要求

1.抗震等級(jí)

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻的抗震等級(jí)應(yīng)按《高規(guī)》表4.8.2規(guī)定的剪力墻的抗震等級(jí)提高一級(jí)采用。

2. 軸壓比

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級(jí)為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6和0.7；對(duì)于無(wú)翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應(yīng)降低0.1。應(yīng)注意的是墻肢的軸壓比的確定是采用提高后的短肢剪力墻抗震等級(jí)確定的。

3. 內(nèi)力計(jì)算

抗震設(shè)計(jì)時(shí)， 短肢剪力墻除底部加強(qiáng)部位應(yīng)按照《高規(guī)》第7.2.10條的規(guī)定調(diào)整剪力設(shè)計(jì)值: V＝ηvwVw

其中V— 考慮地震組合的剪力墻墻肢底部加強(qiáng)部位截面的剪力計(jì)算值；

Vw—不考慮地震組合的剪力墻墻肢底部加強(qiáng)部位截面的剪力計(jì)算值；

ηvw—剪力增大系數(shù)，一級(jí)為1.6，二級(jí)為1.4，三級(jí)為1.2。

其他各層短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，一、二級(jí)抗震等級(jí)應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2。

4. 配筋率

規(guī)范對(duì)短肢剪力墻重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的是縱向配筋率，而不是像其他剪力墻一樣僅考慮水平和豎向分布筋的配筋率。短肢剪力墻其截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%。

（二）對(duì)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的基本設(shè)計(jì)要求[1] [2] [3]

1.《高規(guī)》中4.2.2要求，具有較多短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)的最大適用高度尚應(yīng)符合本規(guī)程第7.1.2條的規(guī)定；

2.《高規(guī)》中7.1.2要求，高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)

3. 抗震設(shè)計(jì)時(shí)，在短肢剪力墻較多的結(jié)構(gòu)中，任意一層的短肢剪力墻所承受的水平剪力都不應(yīng)小于基底剪20%。

4. 設(shè)計(jì)多層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，各層短肢剪力墻的總截面面積不宜超過(guò)本層總剪力墻截面面積的2/3。

5. 對(duì)于多層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其短肢剪力墻的厚度不應(yīng)小于180mm，對(duì)于高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中遇到短肢剪力墻，其厚度不應(yīng)小于200mm。

6. 高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)其最大適用高度比一般的剪力墻結(jié)構(gòu)適當(dāng)降低,且當(dāng)7度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，H≤100mm，8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，H≤60mm。

7. 多層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，對(duì)于跨高比不小于5的連梁，計(jì)算時(shí)其剛度不應(yīng)折減。

通過(guò)上文的介紹，希望對(duì)廣大初學(xué)者有所幫助。

[1]北京市建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化辦公室編.建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則結(jié)構(gòu)專業(yè). 2005.6

[2]高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.JGJ3-2002

[3]陳岱林，趙兵，劉民易編著.PKPM結(jié)構(gòu)CAD軟件問(wèn)題解惑及工程應(yīng)用實(shí)例解析M .2008

[4]趙兵.如何采用SWAWE軟件對(duì)帶短肢剪力墻的框支結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析M.建筑科學(xué). 2003.5

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.02.026

張英，女，遼寧人。畢業(yè)于廣西大學(xué)土木學(xué)院建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)，研究建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)。

短肢剪力墻；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)