（南京大學(xué)建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司）

【摘要】短肢剪力墻是我國工程技術(shù)人員近年來經(jīng)常使用的一種抗側(cè)力構(gòu)件，它在很大程度上克服了普通框架結(jié)構(gòu)的露梁露柱、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑空間的嚴(yán)格限定等弊病，滿足了人們對住宅空間美觀與靈活分隔的要求。同時，又可以進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)自重，因此在高層住宅結(jié)構(gòu)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】建筑工程；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 短肢剪力墻的含義及特性

我國現(xiàn)行《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)對短肢剪力墻的定義是：短肢剪力墻是指墻肢截面墻應(yīng)滿足4＜hc/b≤8，這里，hc為墻肢截面的高度，b為墻肢截面的厚度。

短肢剪力墻屬剪力墻的一種，通過采用T形、L形、十字形等墻肢。這些墻肢主要分布于房間分隔墻的交點(diǎn)處，并視抗側(cè)力的需要和分隔墻形式而布置適當(dāng)數(shù)量的各種形式的短肢墻，并在各墻肢處布置連梁，把這些短肢墻連結(jié)成一個整體，而未利用部分的剪力墻中的間隔墻則用輕質(zhì)砌體填充。短肢剪力墻的主要特性有：

1.1 常結(jié)合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，基本不與建筑使用功能發(fā)生矛盾，短肢剪力墻截面較薄，基本不凸出間隔墻表面，大大改善大截面矩形柱占用使用面積及其對使用的不便。

1.2 墻的數(shù)量可多可少，墻肢可長可短，視結(jié)構(gòu)受力需要而定，可通過調(diào)整短肢剪力墻不同的尺寸和位置以調(diào)整剛度大小及剛度中心的位置。

1.3 能靈活布置，可選擇的布置方案多，較易處理支撐樓蓋的要求，樓蓋可用肋形梁樓蓋，亦可用大跨度平板樓蓋。

1.4 短肢墻力剪的連系梁位于問隔墻豎向平面內(nèi)，基本屬于隱蔽型。

1.5 視建筑平面及抗側(cè)力的需要，對中心豎向交通區(qū)可處理成簡體或做成短肢剪力墻。

1.6 由于減少了剪力墻而代之以輕質(zhì)砌體，可減輕高層總質(zhì)量，加快施工速度。

1.7 當(dāng)下部數(shù)層要求為大空間時，較易通過轉(zhuǎn)換層來處理上下部結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般規(guī)定

2.1 結(jié)構(gòu)布置

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的一般布置原則：短肢墻的數(shù)量應(yīng)當(dāng)適中，滿足豎向荷載和抗側(cè)力需要即可；短肢墻應(yīng)盡量均勻分布，其軸向應(yīng)力不應(yīng)相差懸殊，當(dāng)有抗震要求或風(fēng)力較大或平面凹凸較多時， 在平面外邊緣及角點(diǎn)處，特別是外凸部分，布置必要的短肢墻以加強(qiáng)其整體性和滿足平面剛性的要求：各短肢墻應(yīng)盡量對齊、拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)整且連續(xù)跨數(shù)較多的抗側(cè)力片，當(dāng)不能完全做到時也允許局部互相錯開，每道短肢墻與兩個方向的梁連結(jié)，連梁盡可能布置在墻肢的豎平面內(nèi)，連梁寬度一般宜與墻肢厚度相等；墻肢不宜過厚，盡量不凸出或少凸出間隔墻表面，但亦不應(yīng)太薄以導(dǎo)致穩(wěn)定性差和施工困難，以采用200 mm、250 mm或300 mm為宜；可以混合布置部分較長的墻或異形柱；在抗震設(shè)計(jì)中，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩的50％。

2.2 適用高度

7度抗震設(shè)計(jì)最大高度為lOO m，8度（0.2g）為80m，8度（0.3g）為60 m，B級高度高層建筑和9度抗震設(shè)計(jì)的A級高度的高層建筑，即使設(shè)置簡體，也不應(yīng)采用短肢剪力墻體系。

2.3 軸壓比限值

根據(jù)國內(nèi)外目前所做的試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)剪力墻所承受的軸壓力較大時，延性較差，原因在于此時剪力墻處在壓彎狀態(tài)下，受壓區(qū)較高，呈小偏心狀態(tài)，所以要限制軸壓比。考慮改善延性，短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.45、0.5、0.55，對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪墻，由于延性較差，軸壓比限值相應(yīng)降低0.1。

2.4 肢厚比限值

肢厚比小的結(jié)構(gòu)墻肢強(qiáng)度儲備不大，肢厚比大的結(jié)構(gòu)墻肢強(qiáng)度儲備充足安全性好，但其材料特性不能充分發(fā)揮，經(jīng)濟(jì)性差，從結(jié)構(gòu)的綜合性能看，肢厚比為6.0～7.0的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)性能較好，同時具有一定的能量儲備，材料性能發(fā)揮較為充分。

2.5 連梁跨高比限值

隨著連梁跨高比的減小，短肢剪力墻的開裂荷載屈服、荷載、極限荷載逐漸增大，但當(dāng)連梁跨高比減小到一定程度，增大幅度逐漸減小，連梁跨高比為1.5左右的短肢剪力墻試體的綜合性能較好。

3 短肢剪力墻的受力性能特點(diǎn)

3.1 短肢剪力墻主要受力特點(diǎn)是以整體彎曲為主，大多數(shù)樓層的墻肢沒有反彎點(diǎn)。整體水平位移曲線與豎向懸臂柱相似，以彎曲型為主

3.2 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系中連梁是一個耗能構(gòu)件，在振動臺試驗(yàn)中出現(xiàn)了兩種破壞形態(tài)：彎曲破壞和剪切破壞。

3.3 構(gòu)件的延性隨肢高后比的增加迅速降低，構(gòu)件的承載力并未隨墻肢剛度的增加而增加。連梁和墻肢的剛度比影響短肢墻的受性能，取0.o3～0.05范圍內(nèi)較好。

3.4 短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣及角部處的墻肢首先開裂，因此應(yīng)加強(qiáng)抗震構(gòu)造措施。

3.5 一字型墻肢的破壞最為嚴(yán)重，短肢剪力墻應(yīng)盡量設(shè)翼緣。

3.6 短肢剪力墻是一種強(qiáng)肢弱梁型的聯(lián)肢剪力墻，在大部分情況下連梁首先開裂，然后墻肢開裂。

4 短肢剪力墻的配筋計(jì)算

按照我國《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(JGJ3-2010)，當(dāng)墻厚小于或等于250 mm時，墻肢端部的暗柱面積Ac=1.5-2.0bw這是合適的。但是隨著建筑物的層數(shù)越來越高，各墻肢的厚度也必將越來越厚，如果還是按上式計(jì)算，勢必造成很大浪費(fèi)，與此同時還會出現(xiàn)暗柱主筋間距過大(＞250 mm)。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)不同墻厚取值，當(dāng)bw＜250 mm時，Ac=1.5—2.0bw，當(dāng)bw＞250 mm時，取Ac=1.0－1.5bw。

在運(yùn)用程序計(jì)算短肢剪力墻時，其計(jì)算模型、構(gòu)造要求和配筋方式均和普通剪力墻結(jié)構(gòu)相同。在TAT中就按照剪力墻結(jié)構(gòu)輸入即可，并且TAT的計(jì)算模型都是薄壁桿件模型和桿件。其中梁、柱均為普通空間桿件，每個端部有6個自由度，墻為薄壁桿件，比梁、柱多一個自由度，即多一個截面曲角?？紤]了墻元非平面變形的影響，根據(jù)矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，假設(shè)樓板平面內(nèi)剛度無限大，減掉部分未知量之后求解，它廣泛應(yīng)用于各種平面布置，未知量少、精度高。但是，薄壁桿件模型在分析、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜(含有轉(zhuǎn)換層)，并且比較低寬的剪力墻時，也存在一些不足，關(guān)鍵是薄壁桿件理論沒考慮剪切變形對結(jié)構(gòu)的影響，當(dāng)結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜時，變形將不協(xié)調(diào)。由于短肢剪力墻肢長與墻厚之比為4～8，本身就比較高細(xì)，更接近于桿件性能，因此，用TAT計(jì)算短肢剪力墻結(jié)構(gòu)能較好地反映結(jié)構(gòu)的真實(shí)受力特征。

5 短肢剪力墻的設(shè)計(jì)提議

研究表明，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢、底部外圍的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢會首先開裂；在地震作用下，高層短肢剪墻結(jié)構(gòu)將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴(yán)重，尤其是“一”字形小墻肢破壞最嚴(yán)重；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，由于墻肢剛度相對較小，使連梁受剪破壞的可能性增加。

因此，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更應(yīng)加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施。例如：短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建筑物中心盡量接近，以減小扭轉(zhuǎn)效應(yīng)；適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢厚度，加強(qiáng)墻肢端部的暗柱配筋，嚴(yán)格控制墻肢截面的軸壓比不超過限值，以提高墻肢的承載力和延性。