淺談短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

郭金慧

（廣西城市建設(shè)學(xué)校，廣西 桂林 541003）

隨著時(shí)代的發(fā)展，建筑住宅的設(shè)計(jì)也在不斷迎合人們的需要，大空間、自由分隔都是現(xiàn)在設(shè)計(jì)的主流。在結(jié)構(gòu)上，如果結(jié)構(gòu)型式選用普通框架，既不美觀，也很影響使用；如果結(jié)構(gòu)型式選用的是普通剪力墻結(jié)構(gòu)，空間又無法達(dá)到人們的要求。通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不斷的探索和實(shí)踐，將剪力墻融合框架優(yōu)點(diǎn)，形成了更適合小高層及多層的結(jié)構(gòu)型式，即短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)定義為墻肢的長厚比為5-8的特殊剪力墻結(jié)構(gòu)。常見的短肢剪力墻有：“T”、“L”、“十”、“Z”及“一”型的。

1 短肢剪力墻的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

短肢剪力墻結(jié)構(gòu)與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相比，有自重較低的優(yōu)點(diǎn)，普通剪力墻一般自重在13～16KN/m2，，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)自重一般為10～12KN/m2，，上部自重減輕可使基礎(chǔ)費(fèi)用降低；除了自重，短肢剪力墻的造價(jià)也較低，一般15層左右剪力墻結(jié)構(gòu)用鋼量約為65kg/m2，而采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時(shí)，用鋼量約為53kg/m2；有優(yōu)點(diǎn)也不能忽略其缺點(diǎn)，比如會(huì)增加工程的綜合造價(jià)，還有短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震性能較差，所以在地震區(qū)高層住宅中，剪力墻不宜過少，墻肢不宜過短，必須設(shè)置一定數(shù)量的普通剪力墻。

因而，在選擇結(jié)構(gòu)型式時(shí)，必須因地制宜，揚(yáng)長避短。

2 短肢剪力墻的界定

根據(jù)《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》第7.1.8條的文字解釋：“1、短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。

SATWE根據(jù)規(guī)范對如何判定短肢剪力墻做了內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)：1）對于L形、T形等雙肢剪力墻，只要有一個(gè)方向的墻肢的長度與其厚度之比大于8，就不判斷為短肢剪力墻。2）對于墻肢數(shù)量大于2的多肢剪力墻（如十字剪力墻等），無論其墻肢長度與其厚度之比是否大于8，程序均布判斷為短肢剪力墻。

通過計(jì)算，若短肢剪力墻得出的第一振型地震傾覆力矩只占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的40%，則不能定義為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)體系只能認(rèn)定為普通剪力墻結(jié)構(gòu)，體系內(nèi)包含的短肢剪力墻的抗震等級不必提高一級；如果計(jì)算結(jié)果中短肢剪力墻得出的第一振型的傾覆力矩大于等于結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的50%，那么說明方案不合理，需要調(diào)整，直到計(jì)算的第一振型的傾覆力矩與結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的的比值小于50%且大于等于40%為止。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩占結(jié)構(gòu)底部總傾覆力矩的百分比，可在程序輸出的WVOZQ.OUT文件查看。

關(guān)于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，各地的地方標(biāo)準(zhǔn)也有不同的定義。例如北京地區(qū)，北京市2004年12月頒布的《北京市建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則——結(jié)構(gòu)專業(yè)》分冊規(guī)定：

2.1 多層剪力墻結(jié)構(gòu)中，當(dāng)由短肢剪力墻負(fù)荷的樓面面積占全部樓面面積超過60%時(shí)，可定義為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)；在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，各層所有短肢剪力墻的截面面積不應(yīng)小于該層所有剪力墻的截面面積的2/3，并且各層短肢剪力墻承擔(dān)的水平剪力應(yīng)大于等于底部剪力的20%；

2.2 高層剪力墻結(jié)構(gòu)中，當(dāng)由短肢剪力墻負(fù)荷的樓面面積占全樓樓面面積之比超過50%時(shí)，可定義為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)。進(jìn)行抗震計(jì)算時(shí)，筒體加普通剪力墻得到的第一振型的底部傾覆力矩應(yīng)大于等于整個(gè)結(jié)構(gòu)底部的總地震傾覆力矩的70%，同時(shí)規(guī)定任一層短肢剪力墻承受的水平剪力不應(yīng)小于總基底剪力的20%。

《北京市建筑設(shè)計(jì)技術(shù)細(xì)則（結(jié)構(gòu)專業(yè)）》分冊有以下說明：如果是多層采用剪力墻結(jié)構(gòu)，雖然墻肢截面的高厚比為5～8，但如果墻肢是與較強(qiáng)的連梁（連梁跨高比≤2.5）相連或與翼墻相接（翼墻長厚比≤5），這樣的墻肢可不作為短肢剪力墻看待；對于高層剪力墻結(jié)構(gòu)，當(dāng)墻肢截面高度與厚度之比雖然為5～8，但如果墻肢是與較強(qiáng)的連梁（高度不小于400毫米，并且連梁跨高比≤2.5）相連或與翼墻相連接（翼墻長厚比大于等于5）或墻厚不小于400毫米時(shí)，應(yīng)不按短肢剪力墻設(shè)計(jì)。

3 短肢剪力墻與異型柱的區(qū)別

3.1 首先，我們可以根據(jù)其截面尺寸來判斷。普通框架柱的寬高比小于3，異形柱的截面各肢的肢高肢厚比3～4，短肢剪力墻長厚比為5～8，剪力墻的長厚比大于8。

3.2 根據(jù)截面判定后，短肢剪力墻和異型柱在設(shè)計(jì)上也是不同的。如果是短肢剪力墻，那么其軸壓比應(yīng)按剪力墻的軸壓比要求，剛度應(yīng)按墻輸入、選用殼元或薄壁桿元，其配筋時(shí)按剪力墻構(gòu)造，且構(gòu)造要求則根據(jù)高規(guī)的短肢剪力墻構(gòu)造；

如果是異形柱，那么它的軸壓比則根據(jù)框架柱的軸壓比來要求，剛度必須把梁的剛域也考慮進(jìn)去，配筋按雙偏壓計(jì)算，構(gòu)造要求根據(jù)異形柱規(guī)程來構(gòu)造。

4 從短肢剪力墻到框支轉(zhuǎn)換的混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)討論

從上部的短肢剪力墻到框支的轉(zhuǎn)換，屬于混合結(jié)構(gòu)，復(fù)雜而容易混淆，這類型式因?yàn)楣こ虒?shí)際需要我們時(shí)而會(huì)遇到。碰到這種情況主要有以下幾個(gè)問題需要考慮：

4.1 短肢剪力墻根部為梁，上下不連續(xù)，結(jié)構(gòu)整體變形特征不符合短肢剪力墻的特征；

4.2 因?yàn)槭腔旌希讨袅Y(jié)構(gòu)的傾覆彎矩不能按單純的短肢剪力墻來要求，因?yàn)樗那疤崾嵌讨珘Ρ仨毶舷逻B續(xù)，而且下部短肢墻所占傾覆彎矩小于50%，而混合結(jié)構(gòu)中，下部是框支的轉(zhuǎn)換層；

4.3按照復(fù)雜高層的要求，構(gòu)件的底部加強(qiáng)區(qū)范圍比一般的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)要求高很多。

對于這類混合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系是按“復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)”還是“短肢剪力墻”，根據(jù)工程實(shí)例，我們可以大致總結(jié)：在地震組合作用下“復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)”的彎矩值大于“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”；而地震組合作用下“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”的剪力值大于“復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)”；框支轉(zhuǎn)換短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)分別定義為“短肢剪力墻”結(jié)構(gòu)和“復(fù)雜高層”結(jié)構(gòu)，分別進(jìn)行兩次計(jì)算，考慮最不利情況。

5 短肢剪力墻—筒體應(yīng)注意的若干問題

根據(jù)短肢剪力墻抗震性能的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中首先必須選擇較全面的計(jì)算軟件，正確的考慮計(jì)算模型及相應(yīng)參數(shù)，計(jì)算完畢要對結(jié)果的合理性進(jìn)行分析，不能盲目相信結(jié)果。

5.1 在抗震設(shè)防地區(qū)的建筑采用短肢剪力墻結(jié)構(gòu)型式，要特別注意設(shè)計(jì)的剪力墻數(shù)量不宜過少，且短肢剪力墻的墻肢不能太短，也不能將高層建筑的剪力墻全部用短肢剪力墻代替，必須設(shè)計(jì)有剪力墻筒體，才能更好抵抗水平力。

5.2 在布置短肢剪力墻平面時(shí)，要注意合理性，盡量使整個(gè)結(jié)構(gòu)的重心與剛度中心重合，也不應(yīng)設(shè)計(jì)太多的T、L 、]、+字型式的短肢剪力墻，盡量少用一字型的剪力墻。

5.3 結(jié)構(gòu)的核心區(qū)樓板應(yīng)適當(dāng)加厚，主要是考慮使水平力得到可靠的傳遞，而與中心筒體連接的連梁按強(qiáng)剪弱彎設(shè)計(jì)，短肢剪力墻之間的梁跨度宜在4～6米。

5.4 由于填充墻與鋼筋混凝土墻的變形模量有差異，為防止產(chǎn)生裂縫，處理方法通常是在粉刷前于交界面處設(shè)置玻璃絲布。

根據(jù)現(xiàn)今整個(gè)建筑工程市場的需要，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還是較多的，這就要求設(shè)計(jì)人員必須理解和正確把握它的優(yōu)缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中，揚(yáng)長避短，合理布置，細(xì)心分析，熟練短肢剪力墻各種情況下的相應(yīng)要求，才能真正確保建筑結(jié)構(gòu)的安全性能達(dá)到要求。

[1]JGJ 3-2010.高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程.

[2]李國勝.多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中疑難問題的處理及算例.

[3]楊星.PKPM結(jié)構(gòu)軟件工程應(yīng)用及實(shí)例剖析.

[4]姜學(xué)詩.建筑結(jié)構(gòu)施工圖設(shè)計(jì)文件審查常見問題分析.