【摘 要】短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)布置方面的靈活性和可調(diào)整性，使其各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均較一般剪力墻結(jié)構(gòu)理想，因而在高層住宅樓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中已被廣泛采用。本文主要就短肢剪力墻體系的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)原則，注意事項(xiàng)等問題進(jìn)行了深入的分析研究，為類似工程的設(shè)計(jì)提供參考意見，與同行共同探討。

【關(guān)鍵詞】短肢剪力墻；高厚比；抗震措施；抗震性能；配筋率

前言

隨著社會的發(fā)展，越來越多的住宅小區(qū)出現(xiàn)，人們對高層住宅平面與空間的要求也越來越高，原來普通框架結(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)格限定與分隔已不能滿足人們對住宅空間的要求。于是，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，受到了建筑師的肯定，更得到了住戶與房開商的歡迎，逐步發(fā)展形成了能適應(yīng)人們新的住宅觀念的高層住宅結(jié)構(gòu)型式，在現(xiàn)代住宅建筑應(yīng)用中起到重要作用。

一、短肢剪力墻概念分析

短肢剪力墻是指大部分墻肢截面高度與厚度之比為 5~8 的剪力墻與筒體或一般剪力墻組成的結(jié)構(gòu)體系。它根據(jù)高層住宅平面特點(diǎn)， 利用豎向交通中心區(qū)的分隔墻 ，設(shè)置鋼筋混凝土墻， 組成一個基本完整的核心筒體 ， 作為承受豎向荷載和抗力的主要部分。外圍部分的 豎向構(gòu)件， 視結(jié)構(gòu)受力需要和建筑平面布置 ， 在房間分隔墻交點(diǎn)處設(shè)置適量的鋼筋混凝土短肢墻。各短肢剪力墻間布置連梁，把這些短肢剪力墻及核心筒體連接成一個整體，構(gòu)成整幢 建筑的結(jié)構(gòu)體系。短肢剪力墻一般長度不超過 2 米， 截面厚度不小于 200mm。布置形式通常采用 L型、T 型， 也有少量十字型， Z 型， 一字型截面。其型式隨交點(diǎn)處建筑分隔墻形式而定。也可混合布置部分長墻肢或矩形柱。

二、短肢剪力墻體系的特點(diǎn)分析

1、結(jié)合建筑平面，利用間隔墻布置墻體，基本不與建筑使用功能發(fā)生矛盾。

2、短肢墻的數(shù)量可根據(jù)抗側(cè)力的需要確定， 使建筑平面布置靈活。

3、連接各墻的連梁主要位于墻肢平面內(nèi)。

4、由于減少了剪力墻 ， 代之以輕質(zhì)砌體 ， 減輕了房屋重量， 提高施工速度。

5、當(dāng)下部建筑要求為大空間時(shí) ， 易通過轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)或轉(zhuǎn)換層來處理上下部結(jié)構(gòu)關(guān)系。

6、為滿足軸壓比限值及構(gòu)造要求， 墻體厚度比一般剪力墻大。

三、短肢剪力墻的適用范圍和布置原則分析

《高規(guī)》中規(guī)定， 高層建筑結(jié)構(gòu)不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力請結(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)。并應(yīng)符合以下規(guī)定:

1、其最大適用高度應(yīng)比剪力墻結(jié)構(gòu)適當(dāng)降低 ， 且7度和8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)分別不應(yīng)大于 100 米和 60 米。

2、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)總底部傾覆力矩的 50%。

3、短肢剪力墻的抗震等級應(yīng)比一般剪力墻提高一級采用。

4、各層短肢剪力墻的重力代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值得軸壓比，抗震等級 為1， 2， 3 級時(shí)，分別不宜大于 0.5， 0.6， 0.7; 對于無翼緣或端柱的一字型短肢剪力墻， 其軸壓比限值相應(yīng)降低 0.1。

5、短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋配筋率， 底部加強(qiáng)部位不宜小于 1.2%， 其他部位不宜小于 1.0%。

6、短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于200mm;

7、 7， 8 度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣，一字型短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側(cè)向交的樓面梁。短肢剪力墻的布置還應(yīng)遵循以下原則: 短肢剪力墻數(shù)量宜適中，滿足豎向荷載和抗側(cè)力需要即可 ; 短肢剪力墻應(yīng)盡量均勻布置，使其軸向力相差不大，且便于支撐樓 蓋 ; 當(dāng)有抗震要求或風(fēng)力較大或平面凸凹較多時(shí)， 在平面外邊緣及角點(diǎn)處 ， 特別是外凸部分， 應(yīng)布置必要的短肢剪力墻，以加強(qiáng)其整體性，滿足受力及平面剛度和抗扭轉(zhuǎn)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)整且連梁連續(xù)數(shù)跨的抗側(cè)力片;每道短肢墻宜 有兩個方向的梁與之相連， 連梁盡可能與墻肢的豎向平面重合 ; 連接各墻肢的連梁， 梁寬一般與墻同寬， 亦可根據(jù)實(shí)際情況， 略大于墻厚， 必要時(shí)可混合布置部分長墻肢或矩形柱 ; 小塔樓的結(jié)構(gòu)形式宜與主樓相協(xié)調(diào)，宜上下，采用剪力墻或筒體結(jié)構(gòu)。

四、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題

1、結(jié)構(gòu)的動力特性分析和桿件內(nèi)力計(jì)算采取三維計(jì)算方法。這時(shí)對于豎向構(gòu)件又有墻元模型與薄壁桿模型，前者是板元與膜元的組合，是一種高精度力學(xué)模型；后者是一種簡化模型，但精確度較低。

2、短肢剪力墻住宅結(jié)構(gòu)體系大多數(shù)是每層6～8戶，各住宅單元圍繞中部簡體呈環(huán)抱狀布置，整個結(jié)構(gòu)基本對稱，多為20～30層；當(dāng)受用地限制時(shí)，每層3～4戶，通常布置在簡體的三邊，層數(shù)多為12～20層。短肢墻結(jié)構(gòu)不宜做得太高。

3、要嚴(yán)格控制短肢墻的軸壓比，尤其是無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻。據(jù)國內(nèi)外研究結(jié)果顯示，在承受壓彎作用的剪力墻中，當(dāng)處于小偏壓狀態(tài)時(shí)，墻的廷性較差。不僅如此，即使在大偏壓狀態(tài)下，若軸壓比較大，混凝土受壓區(qū)的邊緣應(yīng)力很高，如果混凝土沒有約束或約束不夠，可能混凝土先達(dá)到極限壓應(yīng)變，出現(xiàn)豎向裂縫，甚至壓碎，使構(gòu)件喪失變形能力和承載能力。因此規(guī)范引入剪力墻的變形能力要求，并從變形能力出發(fā)規(guī)定了軸壓比限值，同時(shí)提出了按混凝土壓應(yīng)變大小設(shè)置的約束邊緣構(gòu)件的設(shè)計(jì)方法，這是十分必要的，只有這樣才能保證短肢墻的延性。

4、短肢墻截面形式不宜采用一字形，宜優(yōu)先采用L、T、十字形等，外墻轉(zhuǎn)角處不應(yīng)采用一字形；為了有利于保證墻、梁的有效斷面，同一構(gòu)件各方向墻肢的厚度應(yīng)盡可能相等。

5、要正確判定短肢剪力墻結(jié)構(gòu)墻肢平面內(nèi)梁的屬性規(guī)程規(guī)定：按連梁進(jìn)行設(shè)計(jì)剪力墻開洞形成的跨高比小于5的連梁；按框架梁進(jìn)行設(shè)計(jì)剪力墻開洞形成的跨高比不小于5的連梁。設(shè)計(jì)時(shí)比較合理的辦法就是把短肢墻平面內(nèi)的梁按規(guī)范進(jìn)行分類設(shè)計(jì)，但在做抗震分析時(shí)，為了使梁截面設(shè)計(jì)易于滿足規(guī)范的要求，同時(shí)也為了安全考慮，不應(yīng)做連梁剛度的折減。

6、短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的抗震薄弱環(huán)節(jié)是建筑外邊緣及角點(diǎn)處的墻肢，特別是一字形短肢剪力墻，可出現(xiàn)先于與其相連的梁破壞的情況。因此，設(shè)計(jì)中，為了避免將一字形短肢剪力墻布置在建筑外邊緣及角點(diǎn)處，應(yīng)加強(qiáng)位于建筑外邊緣及角點(diǎn)處的短肢剪力墻的延性抗震構(gòu)造措施。

7、應(yīng)按規(guī)定提高短肢墻結(jié)構(gòu)的抗震等級，以便提高其配筋量；短肢剪力墻結(jié)構(gòu)較柔，周期較長，為了加大地震力，增加安全儲備，應(yīng)適進(jìn)行周期折減。

五、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算原則分析

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊剪力墻結(jié)構(gòu)，其計(jì)算模型 、配筋方式和 構(gòu)造要求基本同一般剪力墻結(jié)構(gòu)，并如上面所述， 比普通剪力墻結(jié)構(gòu)有所加強(qiáng) 。在 SATWE 計(jì)算中，建模應(yīng)按規(guī)范有關(guān)要求，依據(jù)構(gòu)件截面高寬比進(jìn)行定義和分類 ， SATWE 軟件可以 自動搜索短肢剪力墻，但不能自動判斷短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，因此在短肢剪力墻較多時(shí)，可暫將結(jié)構(gòu)體系設(shè)定為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行試算，并查看短肢剪力墻，剪力墻，柱抗傾覆力矩的百分比 數(shù)值，確定結(jié)構(gòu)體系， 并用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行計(jì)算。短肢剪力墻之間的梁應(yīng)作為連梁計(jì)算， 不宜當(dāng)作整片墻開洞處理。

六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)措施分析

短肢剪力墻的抗震薄弱還節(jié)食建筑外緣及角點(diǎn)處的短肢 ， 特別是一型短肢剪力墻， 會出現(xiàn)先于其他連梁的破壞情況。設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)這些部位短肢剪力墻的延性抗震措施， 避免將一型短肢剪力墻布置在建筑外緣及角點(diǎn)處。

七、結(jié)語

近年來 ， 隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展 ， 城市人口快速增長，人均土地越來越少， 人們對城 市綠化及活動空間的要求越來越高，導(dǎo)致大中型城市高層住宅建筑呈快速發(fā)展的趨勢。其中短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系由于平面布置靈活， 自重較輕， 在高層住宅設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。