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摘要：具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构因具有结构布置灵活、造价相对较低等优点，深受房产发展商及用户的欢迎，被广泛应用到高层住宅中，本文着重介绍短肢剪力墙的基本概念以及在高层建筑中的设计原则。
关键词：短肢剪力墙；具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；基本概念；分析；设计
文章编号：1674-3954（2013）09-0015-02
1 引言
近年来随着城市化进程的加快以及人们对住宅环境的要求越来越高，传统建筑常常采用的普通框架结构常常会出现露梁露柱等影响建筑物美观和室内装修及使用的情况，而普通剪力墙结构由于其在空间分割上的局限性也不能够满足人们对住宅舒适性和空间合理化的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构”。
2 短肢剪力墙的基本概念
现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）规定：①短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。②具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的定义是，必须设置简体和一般剪力墙，由短肢剪力墙与一般剪力墙共同抵抗水平力，在规定的水平力作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%但不宜大于50%的剪力墙结构。③具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的房屋适用高度应比一般剪力墙结构的最大适用高度适当降低，Ⅶ度、Ⅷ度（0.2g）和Ⅷ度（0.3g）时分别不应大于100m、80m和60m。B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为Ⅸ度的A级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。④具有短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，一般剪力墙或简体宜均匀分布，并满足框剪结构中剪力墙间距的要求。
3 短肢剪力墙的优点
短肢剪力墙常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型。这种结构型式的优点有：
（1）有利于结合建筑平面，利用建筑间墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；
（2）连接各墙的梁随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，解决了框架梁柱突出墙面的问题，使房间使用率大大提高，可以满足大多数住宅用户的装饰要求；
（3）能灵活布置，可选择的方案较多，较易处理支承楼盖的要求；
（4）利用普通剪力墙或核心筒等构件形成主要抗侧力体系，可以较容易满足结构的刚度和强度的要求，避免产生层间刚度突变；
（5）剪力墙数量和肢长可调整性较大，还可通过改变截面尺寸和布置来改变其刚度中心位置；
（6）与普通剪力墙结构相比，随着剪力墙数量和结构自重减少，整体结构刚度也相应减小，对提高抗震性能较为有利；
（7）墙肢高宽比较大，延性好，主要由受弯承载力决定构件的破坏状态，对抗震有利；
（8）连梁因跨高比较大，受弯破坏为主，当遇到地震作用时，在弱连梁两端出现塑性铰，这样能起到良好的耗能作用，对墙肢增加多道防线；
（9）以轻质砌体代替部分剪力墙，造价相对减低。
4 短肢剪力墙分析与设计
具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的分析方法基本上与普通剪力墙结构相同，可采用三维杆系-薄壁柱空间分析方法（如TBSA、TAT等）和空间杆一墙组元分析法（如TBSSAP、SATWE、TUS等）。综合各文献对该结构类型计算分析，以及对照相应的振动台试验结果发现，采用SATWE中的墙元来模拟剪力墙并同时采用弹性楼板假定，以此考虑大开间结构中楼板对抗侧刚度的贡献可以更合理地计算高层大开间短肢剪力墙一简体结构体系。对设有转换层的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构，在整体分析时可以把转换梁先按杆系处理，其后用平面有限元方法对其自身作较详细的局部分析，如整体计算结果反映出刚度不合适或扭转偏大是，应调整结构布置以取得最好的效果。
我们在结构设计短肢剪力墙时应注意以下几点：
（1）由于这种结构形式相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的普通剪力墙，尽可能利用电梯与楼梯间做成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。
（2）从振动台试验结果来看，具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘及角点处的墙肢，当有扭转效应时，这些部位的墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。
（3）高层短肢剪力墙在水平力作用下，呈现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢截面小且需承受较大的竖向荷载，其破坏将较严重，故应加大墙肢厚度或提高混凝土强度等级，加强小墙肢的延性抗震性能。
（4）各墙肢分布要尽量合理、对称、均匀，使建筑物的刚度中心与的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心位置，短墙肢布置应以T形、L形、折线形、+形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定，避免形成孤立的“一”字形墙肢。
（5）短肢剪力墙受力以承担竖向荷载为主，水平荷载为辅，其截面尺寸要满足规范要求，墙肢截面高度与厚度之比宜在5～8范围内，且墙厚在200～300mm之间，当墙肢截面高度与厚度比≤3时，应按异形柱的要求进行设计。
（6）短肢剪力墙的轴压比应满足表1要求。
（8）为了避免短肢剪力墙过早受剪破坏，短肢剪力墙的剪力设计值不仅底部加强部位与其他各层也要按规范予以调整，其增大系数见表3。
（9）抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位一、二级不宜小于1.2%，三、四级不宜小于1.0%；其它部位一、二级不宜小于1.0%，三、四级不宜小于0.8%。
（10）各短肢剪力墻位置应尽量对齐、拉直，令其与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片，并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。
（11）高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制混凝土压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70～80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。
（12）短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋，（若梁的跨高比<5时，宜按连梁进行设计；而当跨高比≥5时，则应按框架梁进行设计），因为短肢墙也属于剪力墙，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比<3的短肢墙则必须按柱来进行设计。需要注意的是，整体计算时考虑填充墙体对建筑物的基本自振周期影响，折减系数可取0.8～0.9。
（13）由于砖墙与剪力墙两者的变形模量不同，在它们交界处易产生裂缝，我们可以是在做粉刷时，在二者交界面处附粘一层玻璃丝布，使应力平缓过渡。
5 结语
随着对短肢剪力墙研究逐渐深入，国家规范编制逐步完善，我们在设计中要特别重视概念设计，尽量合理、对称、均匀的安排结构布置，通过有效的计算软件去分析结构体系，尽量满足设计规范的各项指标，应用有效的抗震构造措施来提高建筑的安全性，争取做到结构策划的安全、经济、实效。
关键词：短肢剪力墙；具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；基本概念；分析；设计
文章编号：1674-3954（2013）09-0015-02
1 引言
近年来随着城市化进程的加快以及人们对住宅环境的要求越来越高，传统建筑常常采用的普通框架结构常常会出现露梁露柱等影响建筑物美观和室内装修及使用的情况，而普通剪力墙结构由于其在空间分割上的局限性也不能够满足人们对住宅舒适性和空间合理化的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构”。
2 短肢剪力墙的基本概念
现行《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）（以下简称《高规》）规定：①短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙。②具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的定义是，必须设置简体和一般剪力墙，由短肢剪力墙与一般剪力墙共同抵抗水平力，在规定的水平力作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不小于结构底部总地震倾覆力矩的30%但不宜大于50%的剪力墙结构。③具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的房屋适用高度应比一般剪力墙结构的最大适用高度适当降低，Ⅶ度、Ⅷ度（0.2g）和Ⅷ度（0.3g）时分别不应大于100m、80m和60m。B级高度高层建筑以及抗震设防烈度为Ⅸ度的A级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙，不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。④具有短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，一般剪力墙或简体宜均匀分布，并满足框剪结构中剪力墙间距的要求。
3 短肢剪力墙的优点
短肢剪力墙常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型。这种结构型式的优点有：
（1）有利于结合建筑平面，利用建筑间墙位置来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功能发生矛盾；
（2）连接各墙的梁随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内，解决了框架梁柱突出墙面的问题，使房间使用率大大提高，可以满足大多数住宅用户的装饰要求；
（3）能灵活布置，可选择的方案较多，较易处理支承楼盖的要求；
（4）利用普通剪力墙或核心筒等构件形成主要抗侧力体系，可以较容易满足结构的刚度和强度的要求，避免产生层间刚度突变；
（5）剪力墙数量和肢长可调整性较大，还可通过改变截面尺寸和布置来改变其刚度中心位置；
（6）与普通剪力墙结构相比，随着剪力墙数量和结构自重减少，整体结构刚度也相应减小，对提高抗震性能较为有利；
（7）墙肢高宽比较大，延性好，主要由受弯承载力决定构件的破坏状态，对抗震有利；
（8）连梁因跨高比较大，受弯破坏为主，当遇到地震作用时，在弱连梁两端出现塑性铰，这样能起到良好的耗能作用，对墙肢增加多道防线；
（9）以轻质砌体代替部分剪力墙，造价相对减低。
4 短肢剪力墙分析与设计
具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的分析方法基本上与普通剪力墙结构相同，可采用三维杆系-薄壁柱空间分析方法（如TBSA、TAT等）和空间杆一墙组元分析法（如TBSSAP、SATWE、TUS等）。综合各文献对该结构类型计算分析，以及对照相应的振动台试验结果发现，采用SATWE中的墙元来模拟剪力墙并同时采用弹性楼板假定，以此考虑大开间结构中楼板对抗侧刚度的贡献可以更合理地计算高层大开间短肢剪力墙一简体结构体系。对设有转换层的具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构，在整体分析时可以把转换梁先按杆系处理，其后用平面有限元方法对其自身作较详细的局部分析，如整体计算结果反映出刚度不合适或扭转偏大是，应调整结构布置以取得最好的效果。
我们在结构设计短肢剪力墙时应注意以下几点：
（1）由于这种结构形式相对于普通剪力墙结构其抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数量的普通剪力墙，尽可能利用电梯与楼梯间做成刚度较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生大的变形，同时也形成两道抗震设防。
（2）从振动台试验结果来看，具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘及角点处的墙肢，当有扭转效应时，这些部位的墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率。
（3）高层短肢剪力墙在水平力作用下，呈现整体弯曲变形为主，底部外围小墙肢截面小且需承受较大的竖向荷载，其破坏将较严重，故应加大墙肢厚度或提高混凝土强度等级，加强小墙肢的延性抗震性能。
（4）各墙肢分布要尽量合理、对称、均匀，使建筑物的刚度中心与的形心尽量接近，必要时用长肢墙来调整刚度中心位置，短墙肢布置应以T形、L形、折线形、+形为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定，避免形成孤立的“一”字形墙肢。
（5）短肢剪力墙受力以承担竖向荷载为主，水平荷载为辅，其截面尺寸要满足规范要求，墙肢截面高度与厚度之比宜在5～8范围内，且墙厚在200～300mm之间，当墙肢截面高度与厚度比≤3时，应按异形柱的要求进行设计。
（6）短肢剪力墙的轴压比应满足表1要求。
（8）为了避免短肢剪力墙过早受剪破坏，短肢剪力墙的剪力设计值不仅底部加强部位与其他各层也要按规范予以调整，其增大系数见表3。
（9）抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位一、二级不宜小于1.2%，三、四级不宜小于1.0%；其它部位一、二级不宜小于1.0%，三、四级不宜小于0.8%。
（10）各短肢剪力墻位置应尽量对齐、拉直，令其与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片，并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接。
（11）高层结构中的连梁是一个耗能构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅下调，使其设计内力降低，应按普通框架梁要求，控制混凝土压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅70～80%来解决，按强剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。
（12）短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋，（若梁的跨高比<5时，宜按连梁进行设计；而当跨高比≥5时，则应按框架梁进行设计），因为短肢墙也属于剪力墙，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比<3的短肢墙则必须按柱来进行设计。需要注意的是，整体计算时考虑填充墙体对建筑物的基本自振周期影响，折减系数可取0.8～0.9。
（13）由于砖墙与剪力墙两者的变形模量不同，在它们交界处易产生裂缝，我们可以是在做粉刷时，在二者交界面处附粘一层玻璃丝布，使应力平缓过渡。
5 结语
随着对短肢剪力墙研究逐渐深入，国家规范编制逐步完善，我们在设计中要特别重视概念设计，尽量合理、对称、均匀的安排结构布置，通过有效的计算软件去分析结构体系，尽量满足设计规范的各项指标，应用有效的抗震构造措施来提高建筑的安全性，争取做到结构策划的安全、经济、实效。