摘 要：本文主要從短肢剪力墻結(jié)構(gòu)布置、構(gòu)造設(shè)計、連梁設(shè)計、抗震等方面對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計進行闡述。

　　關(guān)鍵詞：短肢剪力墻;設(shè)計;構(gòu)造;抗震

　　0引言

　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系廣泛地應(yīng)用于小高層及部分高層住宅類建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計中。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是由剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展而來，屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系，同時又吸收了異形柱框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，具有布置靈活、墻肢厚度基本與填充墻等厚而不露梁柱、便于房間的使用，同時還具有質(zhì)量輕地震作用小、節(jié)省材料等優(yōu)點，但是由于目前結(jié)構(gòu)理論界和設(shè)計行業(yè)中是否采用短肢剪力墻體系于高層住宅中仍有一些爭論，其抗震性能相對較差，還需要對短肢剪力墻在抗地震水平力方面更進一步的研究。設(shè)計應(yīng)選用適合的計算軟件，合理選用計算分析方法，以及對相關(guān)計算模型和參數(shù)的確定，加強對其進行概念設(shè)計，充分發(fā)揮短肢剪力墻優(yōu)勢。

　　1短肢剪力墻的布置

　　(1)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)布置必要數(shù)量的筒體或一般剪力墻，以形成共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻數(shù)量的上限為其承擔(dān)的傾覆力矩不宜大于總傾覆力矩的50%，否則調(diào)整設(shè)計，B級高度的高層建筑及9度抗震設(shè)防的A級高度高層建筑不宜布置短肢剪力墻。

　　(2)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中包含的短肢剪力墻應(yīng)有一定數(shù)量，避免結(jié)構(gòu)太剛或太柔，滿足豎向荷載和抗側(cè)力需要即可。一般低于上限10%左右，如果短肢剪力墻太少的話，不宜按短肢剪力墻結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。實際工程中，可以考察短肢剪力墻承擔(dān)的傾覆力矩比值，或承擔(dān)的樓層面積比值，或其截面積所占的比值來判斷。

　　(3)短肢剪力墻肢間距不宜過大，在平面外邊緣及角點處，特別是外凸部分，布置必要的短肢墻，既有利于梁的支撐，又可以分散荷載，以加強其整體性和滿足平面剛性的要求。

　　(4)當(dāng)建筑上下部結(jié)構(gòu)不完全相同，各樓層剪力墻布置形狀及數(shù)量不一致時，應(yīng)注意考察結(jié)構(gòu)底部情況，以底部短肢剪力墻承擔(dān)的地震傾覆力矩所占比值來判斷。

　　2短肢剪力墻的結(jié)構(gòu)的判斷和計算分析方法

　　(1)短肢剪力墻在實際中的判定

　　在實際中，由于L形、T形、十字形和Z形的短肢剪力墻的大量應(yīng)用，比一字形短肢剪力墻的抗震性能強，延性及平面外穩(wěn)定性較好，所以規(guī)范要求短肢剪力墻盡可能設(shè)置翼緣。按照新的規(guī)范條文說明，短肢剪力墻必須是各墻肢的肢長與截面厚度比的在4~8的剪力墻，PKPM軟件按此定義搜索和判斷短肢剪力墻，在根據(jù)計算結(jié)構(gòu)文件wv02q.out中給出的短肢墻在底部的抗傾覆力矩判斷是否為短肢剪力墻。

　　(2)結(jié)構(gòu)計算分析

　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的計算，首先要選用合適的計算軟件，合理地選擇計算分析方法。確定計算模型和相關(guān)參數(shù)并加強對計算結(jié)果合理性的判斷，特別要加強概念設(shè)計。一般來說短肢剪力墻是由于對一般剪力墻進行大開口而形成的，所以，基本上與普通剪力墻結(jié)構(gòu)分析相同，可采用三維桿系一薄壁柱空間分析方法，或空間桿一墻組元分析方法。其中空間桿一墻組元分析方法的計算模型更符合實際，精度更高。

　　3短肢剪力墻結(jié)構(gòu)應(yīng)采取的抗震設(shè)計

　　(1)短肢剪力墻結(jié)構(gòu)最大適用高度應(yīng)適當(dāng)降低，7度、8度(0.2g)和8度(0.3g)抗震設(shè)計時不應(yīng)大于100m、80m和60m，如無可靠經(jīng)驗，適用高度可按剪力墻結(jié)構(gòu)降低20%考慮。

　　(2)不宜采用一字型短肢剪力墻，不宜在一字型短肢剪力墻布置平面外與之相交的單側(cè)樓面梁。

　　(3)短肢剪力墻主要承擔(dān)豎向荷載，在水平的荷載中只起到輔助作用，短肢剪力墻的重力荷載的作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計值的軸壓比，抗震等級為一、二、三級短肢剪力墻的軸壓比不宜大于0.45、0.50和0.55;一字型截面短肢剪力墻的軸壓比限值相應(yīng)減少0.1。短肢剪力墻的厚度在底部加強區(qū)不應(yīng)小于200mm，其余部位不應(yīng)小于180mm。

　　(4)短肢剪力墻的剪力設(shè)計值，不但底部加強部位應(yīng)按規(guī)范調(diào)整，其他各層也要調(diào)整，一、二、三級抗震等級應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4、1.2和1.1，避免短肢剪力墻過早剪壞。

　　(5)短肢剪力墻全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強部位一、二級不宜小于1.2%，三、四級不宜小于1.0%，其他部位一、二級不宜小于1.0%，三、四級不宜小于0.8%。

　　(6)短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于200mm，且應(yīng)設(shè)置翼緣。

　　(7)各短肢墻應(yīng)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，避免無連接梁相連的延性較差的禿墻。

　　4短肢剪力墻結(jié)構(gòu)延性設(shè)計措施

　　(1)連梁的延性設(shè)計措施;在實際工程中要使連梁設(shè)計滿足“強剪弱彎”的原則，設(shè)計出延性較好的連梁應(yīng)考慮，控制連梁的跨高比(以T形截面墻肢為例)。

　　連梁跨高比22.32.63.0

　　位移延性比2.793.613.962.61

　　表1連梁跨高比對T形試件延性性能的影響

　　從表1中可以看到：在連梁跨高比增長過程中，試件延性比變化幅度很大。延性比上升達到峰值后，快速下降。這說明選擇一個合理的跨高比對結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟性都是重要的，分析可知連梁并不是越剛越好，連梁剛度大反而影響墻肢的延性性能，連梁剛度太小時，極限荷載和延性比都減小，墻肢抵抗變形的能力差。

　　(2)交叉斜撐配筋;在交叉配筋連梁中，連梁的剪力由交叉斜撐承擔(dān)，交叉斜撐起拉桿、壓桿作用，形成桁架傳力途徑，若混凝土破碎，桁架仍能繼續(xù)受力，對墻肢的約束彎矩仍起作用。

　　5短肢剪力墻的連梁設(shè)計

　　在實際工程中要使連梁設(shè)計滿足“強剪弱彎”的原則就必須考慮以下幾個方面 ：

　　(1)對連梁剛度進行折減

　　連梁由于跨高比小，與之相連的墻肢剛度大等原因，在水平力作用下的內(nèi)力往往很大，連梁屈服時表現(xiàn)為梁端出現(xiàn)裂縫，剛度減弱，內(nèi)力重分布。因此在開始進行結(jié)構(gòu)整體計算時，就需對連梁剛度進行折減。折減系數(shù)在實際設(shè)計中可取大于等于0.55 的調(diào)整系數(shù)以使截面設(shè)計符合規(guī)范要求。

　　(2)增加連梁跨度

　　在連梁設(shè)計中，剛度折減后，仍可能發(fā)生連梁正截面受彎承載力或斜截面受剪承載力不夠的情況，這時可以增加洞口的寬度，以減少連梁剛度。減少了結(jié)構(gòu)的整體剛度，也就減少了地震作用的影響，使連梁的承載力有可能不超限。如果只是部分連梁抗剪超限，則可采取調(diào)整連梁內(nèi)力來解決。調(diào)整的幅度不宜大于20%，并保證不小于風(fēng)荷載作用下的連梁彎矩，以滿足正常使用下連梁不出現(xiàn)裂縫等不利影響，同時，連梁必須滿足“強剪弱彎”的要求。

　　(3)增加剪力墻厚度

　　亦即增加連梁的截面寬度，其結(jié)果一方面由于結(jié)構(gòu)整體剛度加大，地震作用產(chǎn)生的效應(yīng)增加，另一方面連梁的受剪承載力與寬度的增加成正比。墻厚增加以后，地震所產(chǎn)生的內(nèi)力并不按墻厚增加的比例分配給剪力墻，而是小于這個比例，因此有可能使連梁的受剪承載力不超限。

　　(4)提高混凝土等級

　　混凝土等級提高后，結(jié)構(gòu)的地震作用效應(yīng)增加的比例遠小于混凝土受剪承載力提高的比例，有可能使連梁的受剪承載力不超限。

　　地震區(qū)高層建筑的剪力墻連梁，在進行了上述調(diào)整后，仍有部分不符合承載力要求時，可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力。然后按“強剪弱彎”的要求，配置相應(yīng)的縱向鋼筋。

　　6短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在設(shè)計中需重視的問題

　　(1)由于短肢剪力墻結(jié)構(gòu)相對于普通剪力墻結(jié)構(gòu)其抗側(cè)剛度相對較小，設(shè)計時宜布置適當(dāng)數(shù)量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內(nèi)筒，以避免設(shè)防烈度下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大的變形，同時也形成兩道抗震設(shè)防;

　　(2)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(dāng)有扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應(yīng)加強其抗震構(gòu)造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率;

　　(3)高層短肢剪力墻結(jié)構(gòu)在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形為主，底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉(zhuǎn)剪力，由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應(yīng)加大厚度和配筋量，加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應(yīng)在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢;

　　(4)各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近，必要時用長肢墻來調(diào)整剛度中心;

　　(5)高層結(jié)構(gòu)中的連梁是一個耗能構(gòu)件，在短肢剪力墻結(jié)構(gòu)中，墻肢剛度相對減小，連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應(yīng)在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調(diào)，使其設(shè)計內(nèi)力降低，應(yīng)按普通框架梁要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調(diào)幅70%-80%來解決，按強剪弱彎，強柱弱梁的延性要求進行計算。

　　結(jié)束語：

　　隨著我國城市化進程的加快，城市住宅用地日趨緊張，高層建筑也越來越普遍，使得短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的廣泛運用。隨著設(shè)計技術(shù)的進一步提高，對短肢剪力墻結(jié)構(gòu)研究也不斷的加深，采用合理的設(shè)計，加強結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計，以便更好的發(fā)揮短肢剪力墻的實用性、經(jīng)濟性。

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