1、小高层建筑短肢剪力墙结构设计【摘要】本文首先分析了短肢剪力墙和短肢剪力墙结构的判定等问题，进而详细分析了短肢剪力墙的优点，以及如何进行小高层建筑的短肢剪力墙结构布置和设计，最后论述了小高层建筑短肢剪力墙结构设计过程中结构计算模型和软件应用易忽视的问题. 【关键词】小高层建筑；短肢剪力墙；结构设计 中图分类号： TU97 文献标识码： A 一、前言 在小高层建筑中使用短肢剪力墙结构具有很多优点，但是，要想充分的发挥短肢剪力墙的优势，必须进行合理的结构布置和设计工作，进而保证短肢剪力墙的设计是科学的。 二、短肢剪力墙和短肢剪力墙结构的判定 1、指截面厚度不大于 300mm，墙肢截面高度与厚度之比的
2、最大值大于 4 但不大于 8 的剪力墙，同时混凝土结构设计规范规定当构件截面的长边(长度)大于其短边(厚度)的 4 倍时，宜按墙的要求进行设计；高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；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）共同抵抗水平力的剪力墙结构。 2、短肢剪力墙的规定要求。规程相关规定：高层建筑混凝土结构技术规程第 7.1.8 条规定了由于短肢剪力墙抗震性能较差，在高层住宅结构中短肢剪力墙布置不宜过多，不应采用全部为短肢剪力墙的结构。同时规定了 B 级高度高层建筑和 9 度抗震设计的 A 级高度高层建筑，不宜布置短肢剪力墙墙，不应采用具
3、有较多短肢剪力墙的剪力墙结构。 3、短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的 50%。具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指，在规定的水平地震作用下，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%的剪力墙结构。 显然,上面第一个定义都是欠妥的,因为它只是给出了墙肢的截面尺寸,实际上定义的是短肢剪力墙墙肢,而没有考虑连梁和洞口对短肢剪力墙性能的影响,所以第一个定义是没有意义的,并且会得出错误的结果。通过文献可以知道用力学参数而不是几何尺寸来定义短肢剪力更为准确，设计剪力墙时只需使得洞口宽度 B 与墙肢截面高度 h 的
4、比值 值在上限值u 和下限值l 之间,再调整连梁的高度使得整体性系数满足10,则此剪力墙就是短肢剪力墙，所以在做短肢剪力墙值得注意。 三、短肢剪力墙体的优点 充分利用墙肢的承载能力，避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费。减轻结构自重、降低主体结构和基础造价。结构自振周期相对加大，弥补剪力墙体系抗侧刚度大，从而地震反应加大的缺点。主体结构中大多数墙肢呈受弯工作状态。从而保证墙体具有足够的延性；同时大多数连梁的跨高比大于 2.5，保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度，避免连梁的剪切破坏，使连梁也具有足够的延性。以此来弥补剪力墙体系延性的不足。 四、短肢剪力墙结构布置 1、短肢墙的数量
5、应当适中，避免结构太刚或太柔，满足竖向荷载和抗侧力需要即可。 2、短肢剪力墙的纵横应尽量均匀分布，其轴向应力不应相差悬殊。 3、短肢剪力墙肢间距不宜过大，在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分，布置必要的短肢墙，既有利于梁的支撑，又可以分散荷载，以加强其整体性和满足平面刚性的要求。 4、各短肢剪力墙应尽量对齐并拉直，与连梁一起构成成片的联肢墙抗侧力结构。 5、每道短肢墙宜与两个方向的梁连结，连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内；连梁宽度一般宜与墙肢厚度相等。 6、小高层外围部分的竖向构件根据受力的需要和建筑平面布置，设置适量的钢筋混凝土短肢剪力墙，在各短肢剪力墙的墙肢间布置连系梁，把这些短肢墙以及核心
6、筒连成一个整体，构成整幢建筑的结构体系。 五、短肢剪力墙的结构设计 短肢剪力墙结构在设计时，需要注意以下两点问题： 1、短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构。在 TAT、TBSA 中，只需按剪刀墙输入即可，而且 TAT、TBSA 更适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT、TBSA 所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有 6 个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有 7 个自由度（多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数） ，考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚
7、度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。 2、对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其余为转换剪力墙。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如 SATWE）进行计算。 六、结构计算模型和软件应用中易忽视的问题 在实际的计算应用中，设计人员往往会视乎一些问题，主要体现在以下两点： 1、总体计算中总信息的输入 （一）连梁的刚度折减 高层建筑中的连梁是一个耗能构件，连梁的剪切破坏
8、会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意对连梁按“强剪弱弯”的延性要求进行计算。多、高层结构设计中允许连梁的刚度有所下降，程序中通过连梁刚度折减系数来反映开裂后的连梁刚度。但应注意短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相对较小，连接各墙肢的梁已类似普通框架粱，而不同于一般剪力墙问的连梁，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，应按普通框架梁的要求，控制混凝上压区高度，其梁端负弯矩钢筋可由塑性调幅 70、80来解决。 （二）短肢剪力墙的抗震构造 抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级可比普通剪力墙抗震等级提高一级；底部加强层应按规定调整剪力设计值，其他各层短肢剪力墙的剪力设计值，一级，二
9、级时剪力墙剪力设计值应分别乘以增大系数 1.4 和1.2；短肢剪力墙截面厚度不应小于 200mm；抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，一，二级剪力墙底部加强部位不宜小于1.2。其他部位不宜小于 1.0。 2、程序输入和输出时应注意的问题 转换层所在层号、框支梁、框支柱、角柱的指定。框支梁、框支柱、角柱是带转换层的复杂高层建筑抗震设计时需特别加强的构件。 抗震规范和高规按“强剪弱弯”的原则，对其抗震等级和组合设计内力值进行调整，并采取相应的结构构造措施。因此，程序输入过程中正确指定转换层所在层号、框支梁、框支柱和角柱，对计算结果的合理输出是相当重要的。也是设计人员容易忽视的问题。 七、结束语 综上所述，小高层建筑中进行短肢剪力墙的布置设计必须讲究一定的设计原则，在结合建筑特点的情况下进行科学的设计，同时，必须要注意设计的要点和容易被忽视的问题。 【参考文献】 1贾春伟艾冬娜.小议建筑短肢剪力墙与异形柱结构的设计分析J.黑龙江科技信息.2008（35） 2刘桂华.短肢剪力墙结构设计存在的几个问题及探讨J.科技资讯.2008（05） 3黄家强.浅谈短肢剪力墙结构设计J.科技资讯.2006（12） 4建筑抗震设计规范 GB50011-2010. 5混凝土结构设计规范 GB50010-2010.
