短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設計原理分析

胡威力　何姍

【摘要】 對于高層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)布置是多種多樣的。剪力墻結(jié)構(gòu)中有些滿足結(jié)構(gòu)設計需要的剪力墻又限制了房間的分隔，因而影響了其使用功能，所以，都不能滿足用戶的需求，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)克服了其它結(jié)構(gòu)形式的不足，有布置靈活、使用方便的等特點。本文介紹了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的特點布置原則，闡述了其計算和設計的具體方法，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】 短肢剪力墻 結(jié)構(gòu)設計 住宅

1.前言

對于高層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)布置是多種多樣的。剪力墻結(jié)構(gòu)中有些滿足結(jié)構(gòu)設計需要的剪力墻又限制了房間的分隔，因而影響了其使用功能，所以，都不能滿足用戶的需求，而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)克服了其它結(jié)構(gòu)形式的不足，有布置靈活、使用方便的等特點。

2.短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置及特點

短肢剪力墻屬于剪力墻的一種，所謂“短肢”剪力墻，即指墻肢截面高度與厚度之比為5-8的剪力墻，小墻肢剪力墻的布置，通常結(jié)合窗間墻位置及房間四角等布置成“一”字形、“L”形、“T”形或“十”字形墻段，沿結(jié)構(gòu)平面均勻布置，盡量做到對齊、拉直，使結(jié)構(gòu)的剛心和質(zhì)心結(jié)合，減少其扭轉(zhuǎn)，短肢剪力墻的抗側(cè)剛度相對較小，所以，經(jīng)常在樓、電梯周圍布置普通剪力墻，形成簡體和短肢剪力墻共同抵抗側(cè)力，在抗震設計中，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)底部地震傾覆力矩的50%也可以通過增加長肢墻的方法調(diào)整剛度中心位置，短肢剪力墻的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣角部處的墻肢，當有扭轉(zhuǎn)作用時，會加劇墻肢的變形，使角部墻肢首先開裂。

所以，設計時應采取必要的措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率等，以保證結(jié)構(gòu)的安全性、實用性，而對由于較大的豎向荷載和剪力使底部外圍墻肢產(chǎn)生開裂，也應通過增加墻厚和配筋量等方法防止，各墻肢是通過連梁連接，形成聯(lián)肢墻，從而增加了墻肢的約束條件，提高了墻肢和結(jié)構(gòu)的抗震性能.當梁的跨高比小于5時，按連梁進行設計，大于5時，應按框架粱進行設計，連梁的剛度變化，直接影響了結(jié)構(gòu)的總體抗側(cè)移剛度，合理地選擇梁的截面和配筋，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震性能，設計連梁時，必須遵循幾條原則：

（1）剪力墻的數(shù)量應當適中，滿足承受豎向荷載和抗側(cè)力需要即可。短肢剪力墻盡量均勻布置，使其軸向力相差不大，而且也便于支撐樓蓋。當有抗震要求或風力較大或者平面凹凸較多時，在平面外邊緣及角點處，特別是外凸部分，應布置必要的短肢剪力墻以加強其整體性，使之滿足受力及平面剛性和抗扭轉(zhuǎn)的要求。各短肢墻應盡量對齊，拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)整且連梁連續(xù)數(shù)跨的抗側(cè)力片。

（2）高層建筑建筑不應采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻較多時應布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)，并應符合下列規(guī)定：a. 最大適用高度應比高規(guī)表3.3.1—1中剪力墻結(jié)構(gòu)的規(guī)定值適當降低 且7度、8度（0.2g）和8度（0.3g）時分別不應大于100m、80m和60m。b.抗震設計時，各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三級時分別不宜大于0.45，0.5，0.55；對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應降低0.1。 c.抗震設計時，除底部加墻部位應按高規(guī)表7.2.6條調(diào)整剪力設計值外，其他各層短肢剪力墻的剪力設計值，一、二級抗震等級應分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2。d 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%，其它部位不宜小于1.0%。e.短肢剪力墻截面厚度不應小于200mm。f.在7度和8度抗震設計時，短肢剪力墻宜設置翼緣，一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側(cè)相交的樓面梁。

3.在設計有關(guān)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時應注意的一些問題

由于短肢剪力墻抗震性能差，在地震區(qū)應用經(jīng)驗不多，因此在設計時，首先要選則適合的計算軟件，合理地選則計算分析方法，確定計算模型和相關(guān)參數(shù)，并加強對計算結(jié)果合理性判斷，特別要加強概念設計。對一些不利部為加強構(gòu)造措施，在符合規(guī)范要求的情況下，短肢墻是沒問題的。這就好比純框架結(jié)構(gòu)，對地震來說也是不利的結(jié)構(gòu)形式，但大家不也一直在用。所以任何一種結(jié)構(gòu)體系都有它的適用范圍，只要我們能合理設計，安全應該沒問題。

（1）高層點（板）式住宅采用短肢抗震墻結(jié)構(gòu)體系，只要抗側(cè)力構(gòu)件布局合理仍然是比較理想的一種結(jié)構(gòu)體系，但在地震區(qū)，高層建筑中，剪力墻不宜過少，墻肢不宜過短，因此不應設計僅有短肢剪力墻的高層建筑，要求設置剪力墻簡體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與簡體（一般剪力墻）共同抵抗水平力的結(jié)構(gòu)。

（2）短肢墻的布置合理、對稱、均勻、力求質(zhì)量中心與剛度中心重合，短肢墻布置應以T形、L形、]形、+形為主，這樣可增加短肢墻抗扭和出平面外穩(wěn)定。

（3）短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當有扭轉(zhuǎn)效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，因此應加墻其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率。

（4）主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)簡體（或長墻）一般利用樓、電梯間，但要注意剛度的均衡性，不要集中在一處布置使建筑產(chǎn)生過大的扭轉(zhuǎn)效應，同時簡體要有足夠的剛度，其平面尺寸不宜過小，要使簡體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部地震傾覆力矩的50%，形成多道抗震防線，為了確保水平力可靠傳遞，核心區(qū)樓板適當加厚，與核心筒相連的連梁按強剪弱彎設計，短肢墻之間的梁凈跨不宜過小（一般取4～6m），使其具有一定的耗能作用。

（5）短肢墻受力以承擔豎向荷載為主，承擔水平荷載為輔，其截面尺寸要適當，墻肢截面高度與厚度之比宜在5-8左右為好，且墻厚不小于200mm，當墻肢截面高度與厚度比小于等于3時，應按柱的要求進行設計，短肢墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三時分別不宜大于0.4（0.5）、0.6、0.6。對于無翼緣或端柱的～字形短肢剪力墻，因其延性更為不利，因此軸壓比限值要相應降低0.1。

（6）短肢剪力墻的抗震等級應比一般剪力墻的抗震等級提高一級采用，主要目的是從構(gòu)造上改善短肢剪力墻的延性。

（7）對于短肢剪力墻的剪力設計值，不僅底部加強部位應按規(guī)范調(diào)整，其他各層也要調(diào)整，一、二級抗震等級應分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墻過早剪壞。

（8）抗震設計時，短肢剪力墻截面的縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。

（9）各短肢墻應盡量對齊、拉直，使之與連梁一起構(gòu)成較規(guī)則且連續(xù)均勻的抗側(cè)力片。并且每道短肢墻宜有兩個方向的梁與之連接。

（10）短肢墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側(cè)力的需要而定，還可以通過不同尺寸和布置調(diào)整剛度和剛度中心位置。

（11）由于外墻面鋼筋混凝上短墻肢之間填充墻與鋼筋混凝土墻的變形模量不同，在二者交界處易產(chǎn)生裂縫，通常采取的措施是在做粉刷時，在二者交界面處附粘一層玻璃絲布，使應力緩過渡。

4.結(jié)束語

作為剪力墻結(jié)構(gòu)體系的分支，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)布置方面的靈活性和可調(diào)整性，使其各項技術(shù)經(jīng)濟指標均較一般剪力墻結(jié)構(gòu)理想，因而在小高層住宅樓結(jié)構(gòu)設計中已被廣泛采用。設計短肢剪力墻結(jié)構(gòu)時，應區(qū)別于一般剪力墻結(jié)構(gòu)，多結(jié)合住宅特點，使結(jié)構(gòu)剛?cè)徇m中，并運用抗震概念設計的原則，采取有效的抗震措施，注重細部設計，從而做到結(jié)構(gòu)設計安全、經(jīng)濟、適用。