邵海峰　田甜

【摘 要】短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是當前小高層建筑結(jié)構(gòu)設計中一種根據(jù)剪力墻結(jié)構(gòu)進行改進后的設計方式，其改進的目的是為了更好的適應人們對于建筑內(nèi)部空間應用的需求，使建筑內(nèi)部的平面空間更大，室內(nèi)空間應用更加靈活和高效，滿足了現(xiàn)代城市居民對建筑室內(nèi)設計的要求。本文首先分析了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點，再從結(jié)構(gòu)布置需要注意的問題出發(fā)，探討了當前短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設計中的計算模型方法，并指出了在運用計算軟件進行結(jié)構(gòu)設計時容易忽視的問題。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設計；計算模型

在現(xiàn)代城市的建設中，小高層以其獨特的優(yōu)越性成為當前住宅建筑中最受歡迎的建筑結(jié)構(gòu)形式，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在土地利用率高，相對開發(fā)成本低，舒適性和便利性更強，戶型也更加多樣等幾方面。尤其是采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的設計方式進行施工的小高層，更大程度了滿足現(xiàn)代都市人對于住宅建筑內(nèi)部更高的空間利用率和更靈活多樣的室內(nèi)設計的需求。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，是在普通剪力墻結(jié)構(gòu)的基礎上根據(jù)人們對建筑日益增長的需求而發(fā)展而來的，并且逐漸成為現(xiàn)代小高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的主要設計方式。

1.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點

隨著短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在小高層建筑結(jié)構(gòu)設計中的廣泛應用，可以從實踐中看出該結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點主要體現(xiàn)在滿足小高層建筑的功能需求和滿足結(jié)構(gòu)設計需求這兩大方面。

首先，在建筑功能方面，短肢剪力墻的墻肢設計是與填充墻的厚度相同的，且短肢剪力墻與各個墻體之間的梁的連接是處于墻體的豎立平面內(nèi)的，這就很好的實現(xiàn)了框架結(jié)構(gòu)中梁柱外露的問題；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的施工中，大都是采用的較為輕質(zhì)的建筑材料，以減少結(jié)構(gòu)的負重荷載；短肢剪力墻由于其自身特性而在一定程度上增大了施工難度，但其能夠很好的擴大建筑內(nèi)部的有效使用面積，因此，仍然是具有很大推廣價值的。

其次，在結(jié)構(gòu)設計方面，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)要比普通框架-剪力墻具有更好的隱蔽性，使墻肢與梁可以隱藏在墻體內(nèi)，方便了用戶對內(nèi)部結(jié)構(gòu)的靈活設計應用。且在設計中，短肢剪力墻對于墻的數(shù)量和肢長的確定也更加靈活，可以通過計算建筑的抗側(cè)力需求來確定數(shù)量的多少以及肢長的長短，同時，墻體剛度的大小和剛度中心位置的確定，也都可以根據(jù)實際情況靈活調(diào)整，使建筑結(jié)構(gòu)設計更加貼合實際的需要。

另外，在小高層住宅結(jié)構(gòu)設計中，短肢剪力墻與常用的普通剪力墻體系相比，其具有的特點主要體現(xiàn)在以下幾點：充分利用墻肢的承載能力，避免傳統(tǒng)剪力墻結(jié)構(gòu)中墻體過長而通常為構(gòu)造配筋的浪費；減輕結(jié)構(gòu)自重，降低主體結(jié)構(gòu)和基礎造價，尤其對于地基承載力較低的地區(qū)經(jīng)濟效益顯著；結(jié)構(gòu)自振周期相對加大，彌補剪力墻體系抗側(cè)剛度大，從而地震反應加大的缺點；主體結(jié)構(gòu)中大多數(shù)墻肢呈受彎工作狀態(tài)，從而保證墻體具有足夠的延性。同時大多數(shù)連梁的跨高比大于2 5，保證整體剛度的同時降低連梁的自身剛度，避免連梁的剪切破壞，使連梁也具有足夠的延性，以此來彌補剪力墻體系延性的不足。

2.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置中需要注意的問題

在短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設計中，結(jié)構(gòu)布置的合理性是非常重要的，這是因為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能相對較差，為此，在結(jié)構(gòu)布置中應充分考慮到加強抗震性的設計內(nèi)容，注意結(jié)合相關(guān)技術(shù)概念和理論的應用，盡可能的提高結(jié)構(gòu)的性能。一般來講，在其結(jié)構(gòu)布置中，需要注意到以下幾點：

2.1短肢剪力墻應均勻布置，使墻的軸向應力差別不宜過大。豎向布置短肢剪力墻，盡可能做到墻肢上、下對齊、連續(xù)，盡量避免洞口錯位，與連梁一起構(gòu)成連續(xù)跨數(shù)較多的抗側(cè)力體系。

2.2.每道短肢剪力墻宜有兩個方向的梁與之相連接，連梁盡可能布置在墻肢的豎向平面內(nèi)。短肢剪力墻應該盡量在另一方向上設置翼緣，盡可能避免有一字形短肢剪力墻出現(xiàn)。結(jié)構(gòu)布置上考慮縱橫墻的共同作用。

2.3短肢剪力墻應設計成強墻柱弱連梁的體系。所謂強墻柱，是指墻柱可采用強度等級高的混凝土，加強墻柱配筋：盡可能減少連梁高度，使分配的地震力不至于太大，也使短肢剪力墻體系計算更合理。

2.4 B級高度高層建筑及9度抗震設計的A級高度高層建筑，不能采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。

2.5最大適用高度比高規(guī)表中剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定值適當降低，且7度和8度抗震設計時分別不應大于100m和60m。

3.結(jié)構(gòu)計算模型和軟件應用中易忽視的問題

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。其計算模型同于普通剪力墻結(jié)構(gòu)，將結(jié)構(gòu)作為空間體系，粱和柱均采用空間桿單元，剪力墻單元模型。在計算上可采用的三維空間分析軟件有開口薄壁計算模型，空間膜元，板殼單元模型以及墻組元模型。而目前短肢剪力墻結(jié)構(gòu)廣泛采用的是TAT（多層及高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析與計算軟件）和SATWE（高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限及分析與設計軟件）。但在實際的計算應用中，設計人員往往會視乎一些問題，主要體現(xiàn)在以下兩點：

3.1總體計算中總信息的輸入

3.1.1連梁的剛度折減。高層建筑中的連梁是一個耗能構(gòu)件，連梁的剪切破壞會使結(jié)構(gòu)的延性降低，對抗震不利，設計時應注意對連梁按“強剪弱彎”的延性要求進行計算。多、高層結(jié)構(gòu)設計中允許連梁的剛度有所下降，程序中通過連梁剛度折減系數(shù)來反映開裂后的連梁剛度。但應注意短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢剛度相對較小，連接各墻肢的梁已類似普通框架粱，而不同于一般剪力墻問的連梁，不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào)，使其設計內(nèi)力降低，應按普通框架梁的要求，控制混凝上壓區(qū)高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70%、80%來解決。

3.1.2短肢剪力墻的抗震構(gòu)造?？拐鹪O計時，短肢剪力墻的抗震等級應比普通剪力墻抗震等級提高一級；底部加強層應按規(guī)定調(diào)整剪力設計值，其他各層短肢剪力墻的剪力設計值，一級抗震等級應分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2；短肢剪力墻截面厚度不應小于200 mm；抗震設計時，短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%。其他部位不宜小于1.0%：新“抗震規(guī)范”出現(xiàn)了約束邊緣構(gòu)件這個概念，對抗震等級為二級及以上的短肢剪力墻，由于墻肢長度較短，約束邊緣構(gòu)件沿墻肢兩個方向近于整段墻肢，為了加強墻肢抗震性能，可以把整段墻肢作為約束邊緣構(gòu)件考慮。

3.2程序輸入和輸出時應注意的問題

轉(zhuǎn)換層所在層號、框支梁、框支柱、角柱的指定?？蛑Я骸⒖蛑е?、角柱是帶轉(zhuǎn)換層的復雜高層建筑抗震設計時需特別加強的構(gòu)件?！犊拐鹨?guī)范》和《高規(guī)》按“強剪弱彎”的原則，對其抗震等級和組合設計內(nèi)力值進行調(diào)整，并采取相應的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施。因此，程序輸入過程中正確指定轉(zhuǎn)換層所在層號、框支梁、框支柱和角柱，對計算結(jié)果的合理輸出是相當重要的。也是設計人員容易忽視的問題。

4.結(jié)語

從整體來講，小高層建筑中應用短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)設計方式要比其他結(jié)構(gòu)設計方式更具優(yōu)越性，針對當前短肢剪力墻的抗震性能較差以及計算中易出現(xiàn)錯誤的問題，都需要我們不斷加強和改進技術(shù)，進一步完善短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的性能和設計方法，使剪力墻結(jié)構(gòu)體系能在小高層建筑的發(fā)展中得到更廣泛的應用。 [科]

【參考文獻】

[1]張亞，陳偉.探討高層建筑結(jié)構(gòu)設計問題[J].科技致富向?qū)В?010，（17）.

[2]黃家強.淺談短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設計[J].科技資訊，2006，（12）.