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【摘 要】 小高层住宅采用短肢剪力墙结构，可以不露墙柱，减轻重量，减小地震效应等优点；通过具体工程实际分析计算，合理的布置竖向结构，提高其侧向刚度和抗扭刚度，并针对性的构造加强，在7度地震区，小高层住宅采用短肢剪力墙结构，其抗震性能尚可。
【关键词】 短肢剪力墙；小高层；应用
一、前言
由于城市用地的紧张，多层建筑逐渐成为稀缺产品，而高层建筑分摊面积过大，一直被很多购房者视为无奈的选择。所以一种介于多层和高层之间的小高层产品被广泛采用。小高层建筑基本上都设有电梯，居民通行很方便，如消防条件满足，可不设封闭前室，那么比多层建筑多的分摊面积只是电梯间，可以实现较高的得房率，在近年来的设计过程中，经常会遇到小高层建筑的设计。但小高层建筑由于高度较高，已经需要满足《高规》的要求，有很多问题需要在设计过程中注意，本文结合规范以及各地的一些经验，对具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构结构设计需要注意的问题加以分析探讨。短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢，而且通常采用T形、L形、]形、+形等。当这些墙肢截面高度与墙厚之比小于等于3时，它已接近于柱的形式，但并非是方柱，因此称之为“异形柱”。故从广义角度讲，宜将这种结构体系称之为“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙结构体系）”。另外所谓”筒体”就是以楼梯电梯间所组成的钢筋混凝土核心筒；所谓“一般之比大于8的剪力墙。
二、结构设计
本工程位于某市，建筑场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，第一组，特征周期为Tg=0.35s，卓越周期为0.27～0.28s，建筑场地类别为Ⅱ类。抗震缝将过于狭长的、体形不规则的结构脱开，划分成平面和竖向规则的结构单元。本工程结构体系采用短肢剪力墙结构，墙厚220mm，除顶层建筑外形收进，个别墙肢成一字墙（但墙肢在重力荷载作用下的轴压比小于0.2），其余墙肢均设有翼缘或端柱，提高墙肢的稳定性，满足平面外梁的锚固（水平段0.4lae）构造要求，一般剪力墙的数量约占总竖向结构的30%～40%，以满足“承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”规范要求。对于小高层住宅短肢剪力墙结构，在结构设计时重点考虑了侧向刚度和抗扭刚度。1#楼体形方正和8#楼体形狭长，在本工程中有一定的代表性，见结构布置图2、图3；平面呈L形板式楼，为了减少结构在地震作用下的扭转效应用。
1、侧向刚度。短肢剪力墙结构由于减少了剪力墙，取而代之的是砌体，刚度自然减弱，现在建筑平面户内横墙有很多对不齐，难以形成整体抗侧力结构，侧向刚度较弱；要满足一般剪力墙的位移角限值[1/1000]要求，提高侧向刚度非常有必要，可以将一般剪力墙多布置一些在横向，不仅可以满足位移角要求，并且可以满足总地震倾覆力矩的50%要求，且应尽量提高横向整体抗侧力刚度，对齐的横墙宜布置剪力墙。
2、抗扭刚度。平面狭长结构的抗扭刚度是比较弱的，在保证侧向刚度不变的情况下，改变剪力墙的位置，就可以改变抗扭刚度，愈接近质量中心抗扭刚度愈小，愈远离质量中心抗扭刚度愈大，将剪力墙布置在周边并且加大边框梁，是提高抗扭刚度的最好办法，但是，将周边梁加高，虽有利于增加抗扭刚度，容易造成剪力墙延性减小，形成强梁弱墙，不利于抗震。最好是与建筑师协商，将周边梁与建筑外立面结合统一高度（跨度的1/10左右，500～600mm适宜），若梁的剪压比不能满足要求，可以加大梁宽，甚至可以做成宽扁梁。
三、计算分析
针对本工程的实际情况，结构计算分析采用SATWE和ETABS软件进行多遇地震下的弹性分析，计算工况有重力施工模拟、风荷载、单向地震、单向偶然偏心、双向地震；计算模型用刚性楼盖。结构整体计算得到的大指标均比较理想，能满足规范要求，正方形点式楼的抗扭刚度明显优于狭长形板式楼。
1、位移验算。结构弹性状态的层间最大位移角约1/1200左右，自振周期T1=1.2S左右，说明结构刚度适宜、布置合理；位移控制留有适当余地，在多遇地震作用下剪力墙墙板不会出现明显的斜裂缝，满足“小震不坏”要求。
2、抗扭验算。地震扭转振动尚不能定量计算，但扭转作用造成的结构震害很多，为了减少扭转要求结构布置规则、对称、平面刚度均匀，为了抵抗扭转要加强结构抗扭刚度和提高抗扭承载力。为了更好的控制扭转效应，规范给出了两个量化指标：周期比[A级高度限值0.9，B级高度限值0.85]和位移比[大于1.2为不规则，大于1.5为严重不规则，不应超过1.8]。控制周期比有两种方法；①降低平动刚度，使平动周期加长；②提高抗扭刚度。根据实际情况，两种方法可同时用，也可分别用。控制位移比时，对于位移角较小的结构和偏置裙房且裙房不高的结构，可适当放宽位移比限值，参考《北京市建筑设计技术细则》，最大层间位移小于《高层建筑混凝土结构技术规范》限值的50%时，位移比限值可放松10%，当最大层间位移的值更小时，放松的幅度还可加大，但放松不宜超过20%。在抗扭验算时有一种工况是需要考虑——“偶然偏心”，无论多层房屋还是高层房屋，无论对称结构还是不对称结构，“偶然偏心”都是不可避免的，“偶然偏心”引起的地震效应，《建筑抗震设计规范》提出放大边榀框架的地震效应，《高层建筑混凝土结构技术规范》提出附加5%L的偏心距，由于计算程序的原因，许多工程只能按附加5%L的偏心距来考虑“偶然偏心”，对于正方形的规则结构，扭转效应变化不大，对于长条形的不规则结构，尤其是抗扭刚度不足的，扭转效应迅速增大。
四、结构延性
结构延性系结构承载力无明显降低（不低于极限承载力的85%）的前提下，结构发生非弹性变形的能力，主要是抗倒塌能力。剪力墙的轴压比是结构延性的重要指标，轴压比愈小延性愈好，抗震等级二级的短肢剪力墙轴压比限值不大于0.6；一般剪力墙比短肢剪力墙的延性要好，规范要求“一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”，是保证短肢剪力墙结构具有良好的延性；针对性构造加强（容易出现塑性绞的底部、约束边缘构件及其体积配箍率和配筋率）也是保证结构延性的重要措施。
五、结束语
（1）小高层住宅在7度地震区（基本地震加速度0.15g），采用短肢剪力墙结构，只要剪力墙布置合理是可行的。由于短肢剪力墙的抗震性能比一般剪力墙差，提高短肢剪力墙的抗震等级，控制短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩和加强构造措施是必要的。（2）狭长形结构抗扭刚度不足，偶然偏心影响较大，需要认真分析针对性加强，该脱开时就脱开，适当提高结构的短向侧向刚度和抗扭承载力。（3）考虑“偶然偏心”地震作用，是提高结构抗扭承载力的重要措施。（4）由于外墙面钢筋混凝土短墙肢之间填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量不同，在二者交界处易产生裂缝，通常采取的措施是在做粉刷时，在二者交界面处附粘一层玻璃丝布，使应力平缓过渡。（5）短肢墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度中心位置。
参考文献：
[1]方鄂华，程懋堃.关于规则中對扭转不规则控制方法的讨论[J].建筑结构，2005（，11）
[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京：中国建筑工业出版社，2004
[3] JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[4] GB 50011-2001，建筑抗震设计规范[S]
【关键词】 短肢剪力墙；小高层；应用
一、前言
由于城市用地的紧张，多层建筑逐渐成为稀缺产品，而高层建筑分摊面积过大，一直被很多购房者视为无奈的选择。所以一种介于多层和高层之间的小高层产品被广泛采用。小高层建筑基本上都设有电梯，居民通行很方便，如消防条件满足，可不设封闭前室，那么比多层建筑多的分摊面积只是电梯间，可以实现较高的得房率，在近年来的设计过程中，经常会遇到小高层建筑的设计。但小高层建筑由于高度较高，已经需要满足《高规》的要求，有很多问题需要在设计过程中注意，本文结合规范以及各地的一些经验，对具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构结构设计需要注意的问题加以分析探讨。短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢，而且通常采用T形、L形、]形、+形等。当这些墙肢截面高度与墙厚之比小于等于3时，它已接近于柱的形式，但并非是方柱，因此称之为“异形柱”。故从广义角度讲，宜将这种结构体系称之为“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙结构体系）”。另外所谓”筒体”就是以楼梯电梯间所组成的钢筋混凝土核心筒；所谓“一般之比大于8的剪力墙。
二、结构设计
本工程位于某市，建筑场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，第一组，特征周期为Tg=0.35s，卓越周期为0.27～0.28s，建筑场地类别为Ⅱ类。抗震缝将过于狭长的、体形不规则的结构脱开，划分成平面和竖向规则的结构单元。本工程结构体系采用短肢剪力墙结构，墙厚220mm，除顶层建筑外形收进，个别墙肢成一字墙（但墙肢在重力荷载作用下的轴压比小于0.2），其余墙肢均设有翼缘或端柱，提高墙肢的稳定性，满足平面外梁的锚固（水平段0.4lae）构造要求，一般剪力墙的数量约占总竖向结构的30%～40%，以满足“承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”规范要求。对于小高层住宅短肢剪力墙结构，在结构设计时重点考虑了侧向刚度和抗扭刚度。1#楼体形方正和8#楼体形狭长，在本工程中有一定的代表性，见结构布置图2、图3；平面呈L形板式楼，为了减少结构在地震作用下的扭转效应用。
1、侧向刚度。短肢剪力墙结构由于减少了剪力墙，取而代之的是砌体，刚度自然减弱，现在建筑平面户内横墙有很多对不齐，难以形成整体抗侧力结构，侧向刚度较弱；要满足一般剪力墙的位移角限值[1/1000]要求，提高侧向刚度非常有必要，可以将一般剪力墙多布置一些在横向，不仅可以满足位移角要求，并且可以满足总地震倾覆力矩的50%要求，且应尽量提高横向整体抗侧力刚度，对齐的横墙宜布置剪力墙。
2、抗扭刚度。平面狭长结构的抗扭刚度是比较弱的，在保证侧向刚度不变的情况下，改变剪力墙的位置，就可以改变抗扭刚度，愈接近质量中心抗扭刚度愈小，愈远离质量中心抗扭刚度愈大，将剪力墙布置在周边并且加大边框梁，是提高抗扭刚度的最好办法，但是，将周边梁加高，虽有利于增加抗扭刚度，容易造成剪力墙延性减小，形成强梁弱墙，不利于抗震。最好是与建筑师协商，将周边梁与建筑外立面结合统一高度（跨度的1/10左右，500～600mm适宜），若梁的剪压比不能满足要求，可以加大梁宽，甚至可以做成宽扁梁。
三、计算分析
针对本工程的实际情况，结构计算分析采用SATWE和ETABS软件进行多遇地震下的弹性分析，计算工况有重力施工模拟、风荷载、单向地震、单向偶然偏心、双向地震；计算模型用刚性楼盖。结构整体计算得到的大指标均比较理想，能满足规范要求，正方形点式楼的抗扭刚度明显优于狭长形板式楼。
1、位移验算。结构弹性状态的层间最大位移角约1/1200左右，自振周期T1=1.2S左右，说明结构刚度适宜、布置合理；位移控制留有适当余地，在多遇地震作用下剪力墙墙板不会出现明显的斜裂缝，满足“小震不坏”要求。
2、抗扭验算。地震扭转振动尚不能定量计算，但扭转作用造成的结构震害很多，为了减少扭转要求结构布置规则、对称、平面刚度均匀，为了抵抗扭转要加强结构抗扭刚度和提高抗扭承载力。为了更好的控制扭转效应，规范给出了两个量化指标：周期比[A级高度限值0.9，B级高度限值0.85]和位移比[大于1.2为不规则，大于1.5为严重不规则，不应超过1.8]。控制周期比有两种方法；①降低平动刚度，使平动周期加长；②提高抗扭刚度。根据实际情况，两种方法可同时用，也可分别用。控制位移比时，对于位移角较小的结构和偏置裙房且裙房不高的结构，可适当放宽位移比限值，参考《北京市建筑设计技术细则》，最大层间位移小于《高层建筑混凝土结构技术规范》限值的50%时，位移比限值可放松10%，当最大层间位移的值更小时，放松的幅度还可加大，但放松不宜超过20%。在抗扭验算时有一种工况是需要考虑——“偶然偏心”，无论多层房屋还是高层房屋，无论对称结构还是不对称结构，“偶然偏心”都是不可避免的，“偶然偏心”引起的地震效应，《建筑抗震设计规范》提出放大边榀框架的地震效应，《高层建筑混凝土结构技术规范》提出附加5%L的偏心距，由于计算程序的原因，许多工程只能按附加5%L的偏心距来考虑“偶然偏心”，对于正方形的规则结构，扭转效应变化不大，对于长条形的不规则结构，尤其是抗扭刚度不足的，扭转效应迅速增大。
四、结构延性
结构延性系结构承载力无明显降低（不低于极限承载力的85%）的前提下，结构发生非弹性变形的能力，主要是抗倒塌能力。剪力墙的轴压比是结构延性的重要指标，轴压比愈小延性愈好，抗震等级二级的短肢剪力墙轴压比限值不大于0.6；一般剪力墙比短肢剪力墙的延性要好，规范要求“一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不小于结构总底部地震倾覆力矩的50%”，是保证短肢剪力墙结构具有良好的延性；针对性构造加强（容易出现塑性绞的底部、约束边缘构件及其体积配箍率和配筋率）也是保证结构延性的重要措施。
五、结束语
（1）小高层住宅在7度地震区（基本地震加速度0.15g），采用短肢剪力墙结构，只要剪力墙布置合理是可行的。由于短肢剪力墙的抗震性能比一般剪力墙差，提高短肢剪力墙的抗震等级，控制短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩和加强构造措施是必要的。（2）狭长形结构抗扭刚度不足，偶然偏心影响较大，需要认真分析针对性加强，该脱开时就脱开，适当提高结构的短向侧向刚度和抗扭承载力。（3）考虑“偶然偏心”地震作用，是提高结构抗扭承载力的重要措施。（4）由于外墙面钢筋混凝土短墙肢之间填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量不同，在二者交界处易产生裂缝，通常采取的措施是在做粉刷时，在二者交界面处附粘一层玻璃丝布，使应力平缓过渡。（5）短肢墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度中心位置。
参考文献：
[1]方鄂华，程懋堃.关于规则中對扭转不规则控制方法的讨论[J].建筑结构，2005（，11）
[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京：中国建筑工业出版社，2004
[3] JGJ 3-2002，高层建筑混凝土结构技术规程[S]
[4] GB 50011-2001，建筑抗震设计规范[S]