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青岛中海盛兴房地产有限公司 山东青岛 266024
摘要：近年来，越来越多的高层住宅采用短肢剪力墙结构，主要是由于钢筋混凝土短肢剪力墙结构可灵活布置，房间里面没有露梁露柱现象，可以带来很大的弹性空间。本文将谈谈高层住宅剪力墙的结构设计。
关键词：高层住宅；剪力墙；结构设计
1.引言
这些年来，随着经济的发展、生活水平的提高，人们对住宅的要求越来越高。原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构的建筑空间严格限制已无法满足人民对居住空间的需求。所以，在原有剪力墙的基础上吸收了框架结构的优点，逐步发展成适应人们新观念住宅的高层住宅结构类型，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”类型。这两个新的结构类型在很大程度上克服了普通框架剪力墙结构的缺点，受到了多数人的肯定和欢迎，所以短肢剪力墙结构可广泛应用。短肢剪力墙的变形特性与框架剪力墙结构相类似。然而，比框架结构的刚度和内力分布更加合理，而结构变形导致的竖向位移差比框剪结构小。
2.剪力墙布置
剪力墙布置除应符合规程的相关规定外，本文将对剪力墙布置提出了一些要求，包括短肢剪力墙和梁、墙的布置。
2.1 双向布置剪力墙及抗侧刚度
高层建筑应该有较好的空间工作性能，而剪力墙结构应双向设置，形成空间结构。在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并宜使两个方向抗侧刚度接近，那就是，这两个方向的自振周期应接近。
另外，剪力墙的抗侧刚度和承载力较大，为了充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，提高剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，使结构具有适当的侧向刚度，。
2.2 竖向刚度均匀
剪力墙的布置对结构的抗侧刚度的影响很大，而剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙体，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。
2.3 墙肢高宽比
高层剪力墙易于设计成通过弯曲破坏的延性剪力墙，从而避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中，剪力墙结构应具有延展性，和墙的宽度比应大于2。当墙的长度很长一段时间，为了满足每个墙段的高宽比大于2，通过在墙上开设洞口将长墙分成长度较小，更均匀的独立墙段，墙的每个独立的部分可以是一个整体，也可以联肢剪力墙。
2.4 剪力墙洞口的布置
剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。因此，布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。
（1）规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置；
（2）对于错洞剪力墙和叠合错洞墙，二者都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际内力，构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构；
（3）具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断，必要时应进行补充计算和校核。
2.5 剪力墙和加强部位
（1）抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位，这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施，与由于温度、收缩等需要的加强措施区别；
（2）剪力墙塑性铰出现后，剪力墙应具有足够的延性，剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围，该范围内应当加强构造措施，提高其抗剪切破坏的能力；
（3）为安全起见，设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大，抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时，为避免加强区太高，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。
3.短肢剪力墙设计要求
短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。当截面高度与厚度之比小于3时，应按柱计算（当异形柱的形成应根据要求设计的异形柱，但高层建筑不允许异形柱框架结构），剪力墙高厚比大于3，且小于5剪力墙，也算是短肢剪力墙，由于其较弱，可以提出不应使用高厚比小于5的墙肢，为小墙肢轴压比应修订给予更严格的限制，所以即使有短肢剪力墙，也要尽量使墙肢截面高厚比大于5。
3.1 应用范围
高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计应注意：首先，短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）一起抵抗水平力的剪力墙结构；其次，短肢剪力墙的剪力墙结构的最大高度应低于规范规定值的剪力墙结构，7度和8度抗震设计时不应大于100m和60m；第三，B级高层建筑和9度抗震设计的高层建筑的高度，即使设置筒体，也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；第四，如果在剪力墙结构中，只有一些小墙肢，不属于短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。
3.2 加强措施
对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。
（1）为限制过多的剪力墙的数量，在抗震设计时，筒体和一般剪力墙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50%；
（2）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；
（3）出于改善延性的考虑，抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7（对一般剪力墙，三级抗震等级时轴压比未限制）；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；
（4）对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墙过早剪坏；
（5）短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；
（6）对于短肢剪力墙截面最小厚度，无论抗震还是非抗震设计，其厚度都不应小于200㎜；对于非抗震设计，除要求建筑最大适用高度适当降低外，对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。
结束语
总之，在剪力墙设计中，要根据受力特点，充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后，并选择合理的布局，掌握正确的计算分析方法，短肢剪力墙结构将在高层住宅中具有广泛的发展应用。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》，中国建筑工业出版社。
摘要：近年来，越来越多的高层住宅采用短肢剪力墙结构，主要是由于钢筋混凝土短肢剪力墙结构可灵活布置，房间里面没有露梁露柱现象，可以带来很大的弹性空间。本文将谈谈高层住宅剪力墙的结构设计。
关键词：高层住宅；剪力墙；结构设计
1.引言
这些年来，随着经济的发展、生活水平的提高，人们对住宅的要求越来越高。原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构的建筑空间严格限制已无法满足人民对居住空间的需求。所以，在原有剪力墙的基础上吸收了框架结构的优点，逐步发展成适应人们新观念住宅的高层住宅结构类型，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”类型。这两个新的结构类型在很大程度上克服了普通框架剪力墙结构的缺点，受到了多数人的肯定和欢迎，所以短肢剪力墙结构可广泛应用。短肢剪力墙的变形特性与框架剪力墙结构相类似。然而，比框架结构的刚度和内力分布更加合理，而结构变形导致的竖向位移差比框剪结构小。
2.剪力墙布置
剪力墙布置除应符合规程的相关规定外，本文将对剪力墙布置提出了一些要求，包括短肢剪力墙和梁、墙的布置。
2.1 双向布置剪力墙及抗侧刚度
高层建筑应该有较好的空间工作性能，而剪力墙结构应双向设置，形成空间结构。在抗震结构中，应避免单向布置剪力墙，并宜使两个方向抗侧刚度接近，那就是，这两个方向的自振周期应接近。
另外，剪力墙的抗侧刚度和承载力较大，为了充分利用剪力墙的能力，减轻结构重量，提高剪力墙结构的可利用空间，墙不宜布置太密，使结构具有适当的侧向刚度，。
2.2 竖向刚度均匀
剪力墙的布置对结构的抗侧刚度的影响很大，而剪力墙沿高度不连续，将造成结构沿高度刚度突变，所以应要求剪力墙自上到下连续布置。允许沿高度改变墙厚和混凝土等级，或减少部分墙体，使抗侧刚度沿高度逐渐减小。
2.3 墙肢高宽比
高层剪力墙易于设计成通过弯曲破坏的延性剪力墙，从而避免脆性的剪切破坏。在抗震结构中，剪力墙结构应具有延展性，和墙的宽度比应大于2。当墙的长度很长一段时间，为了满足每个墙段的高宽比大于2，通过在墙上开设洞口将长墙分成长度较小，更均匀的独立墙段，墙的每个独立的部分可以是一个整体，也可以联肢剪力墙。
2.4 剪力墙洞口的布置
剪力墙洞口的布置，会极大地影响剪力墙的力学性能。因此，布置剪力墙洞口时应满足以下3方面要求。
（1）规则开洞，洞口成列、成排布置，能形成明确的墙肢和连梁，应力分布比较规则，又与当前普遍应用程序的计算简图较为符合，设计结果安全可靠。同时宜避免使墙肢刚度相差悬殊的洞口设置；
（2）对于错洞剪力墙和叠合错洞墙，二者都是不规则开洞的剪力墙，其应力分布复杂，容易造成剪力墙的薄弱部位，常规计算无法获得其实际内力，构造比较复杂。其主要特点是洞口错开距离很小，甚至叠合，不仅墙肢不规则，洞口之间形成薄弱部位，叠合错洞墙比错洞口墙更为不利，设计时应尽量避免。当无法避免叠合错洞布置时，应按有限元方法仔细计算分析并在洞口周边采取加强措施或采用其他轻质材料填充将叠合洞口转化为规则洞口的剪力墙或框架结构；
（3）具有不规则洞口剪力墙的内力和位移计算应符合规程的有关规定。目前除了平面有限元方法外，尚没有更好的简化方法计算。对结构整体计算中采用了杆系、薄壁杆系模型或对洞口作了简化处理的其他有限元模型时，应对不规则开洞墙的计算结果进行分析、判断，必要时应进行补充计算和校核。
2.5 剪力墙和加强部位
（1）抗震结构中出现塑性铰的部位应作为加强部位。而剪力墙顶层、楼电梯间墙等不宜作为加强部位，这样作的目的是对塑性铰部位可以有更明确的措施，与由于温度、收缩等需要的加强措施区别；
（2）剪力墙塑性铰出现后，剪力墙应具有足够的延性，剪力墙底部塑性铰出现都有一定范围，该范围内应当加强构造措施，提高其抗剪切破坏的能力；
（3）为安全起见，设计剪力墙时将加强部位范围适当扩大，抗震设计时，一般剪力墙结构底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/8和底部两层二者的较大值，当剪力墙高度超过150m时，为避免加强区太高，其底部加强部位的高度可取墙肢总高度的1/10。
3.短肢剪力墙设计要求
短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。当截面高度与厚度之比小于3时，应按柱计算（当异形柱的形成应根据要求设计的异形柱，但高层建筑不允许异形柱框架结构），剪力墙高厚比大于3，且小于5剪力墙，也算是短肢剪力墙，由于其较弱，可以提出不应使用高厚比小于5的墙肢，为小墙肢轴压比应修订给予更严格的限制，所以即使有短肢剪力墙，也要尽量使墙肢截面高厚比大于5。
3.1 应用范围
高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计应注意：首先，短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）一起抵抗水平力的剪力墙结构；其次，短肢剪力墙的剪力墙结构的最大高度应低于规范规定值的剪力墙结构，7度和8度抗震设计时不应大于100m和60m；第三，B级高层建筑和9度抗震设计的高层建筑的高度，即使设置筒体，也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；第四，如果在剪力墙结构中，只有一些小墙肢，不属于短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。
3.2 加强措施
对于短肢剪力墙设计中应着重以下加强措施。
（1）为限制过多的剪力墙的数量，在抗震设计时，筒体和一般剪力墙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50%；
（2）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；
（3）出于改善延性的考虑，抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6和0.7（对一般剪力墙，三级抗震等级时轴压比未限制）；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；
（4）对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，目的是避免短肢剪力墙过早剪坏；
（5）短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；
（6）对于短肢剪力墙截面最小厚度，无论抗震还是非抗震设计，其厚度都不应小于200㎜；对于非抗震设计，除要求建筑最大适用高度适当降低外，对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。
结束语
总之，在剪力墙设计中，要根据受力特点，充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后，并选择合理的布局，掌握正确的计算分析方法，短肢剪力墙结构将在高层住宅中具有广泛的发展应用。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》，中国建筑工业出版社。