1、短肢剪力墙设计的要点与分析摘要：本文简要总结和归纳了短肢剪力墙的设计要点，并结合笔者工作实例，对短肢剪力墙在设计中遇到的问题进行分析，并提出了在设计中应引起注意的地方。 关键词：短肢剪力墙；倾覆力矩；结构 Abstract: This paper briefly summarizes and concludes the key points in the design of short-leg shear wall, and unifies the author working examples, analysis of short-leg shear wall of the problems
2、 encountered in the design, and proposed in the design should pay attention to the local. Keywords: short shear wall; overturning moment; structure 中图分类号：TU398+.2 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013） 1、引言 短肢剪力墙结构，由于有利于住宅建筑的布置，又可以进一步减轻结构自重，应用逐渐广泛。一般剪力墙结构整体刚度大、安全，但是布置不灵活；框架结构布置灵活，但是结构刚度小。短肢剪力墙结构则可以结合两者的优点，一般在
3、结构中部布置一般剪力墙，周边布置短肢剪力墙，这样使剪力墙结构布置偏于灵活，同时也可以适当降低结构刚度、减小地震作用，不仅对基础设计有利，对结构抗震也较为有利。所以在一些小高层结构设计中，得以普遍应用。 2、短肢剪力墙的设计要点 由于短肢剪力墙在地震区的应用经验不多，考虑到高层住宅建筑的安全，对于短肢剪力墙的设计， 高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2010（以下简称高规 ）中在允许高层建筑中采用短肢剪力墙较多的剪力墙结构的前提下，对短肢剪力墙较多的剪力墙结构在适用高度、使用范围、倾覆力矩、轴压比、剪力设计值调整、纵向钢筋配筋率、墙肢厚度、翼缘设置、楼面梁支承等方面做出了相应的规定。 2.1
4、定义及判定 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。厚度不大的剪力墙开大洞时，会形成短肢剪力墙，对于 L 形、T 形、十字形剪力墙，其各肢的肢长与厚度之比的最大值大于 4 且不大于 8 时，才划分为短肢剪力墙。对于采用刚度较大的连梁与墙肢形成的开洞剪力墙，不宜按单独墙肢判断其是否属于短肢剪力墙。 2.2 高规及相关文献的规定： （1）适用高度：房屋适用高度应比高规表 3.3.1-1 规定的剪力墙结构的最大适用高度适当降低，7 度、8 度（0.2g）和 8 度（0.3g）时分别不应大于 100m、80m 和 60m。 （2）使用范
5、围：抗震设计时，高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；B 级高度高层建筑及抗震设防烈度为 9 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（具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构是指，在规定水平地震作用下，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） 。 （3）倾覆力矩：当采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构时，在规定水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的 50%；若大于 50%，应调整结构方案，直到能满足规范要求为止。 （4）墙肢厚度控制：抗震设计时，短肢剪力墙截面厚度除了应符合
6、高规7.2.1 条的要求外，底部加强部位尚不应小于 200mm，其他部位尚不应小于 180mm。 （5）轴压比控制：一、二、三级短肢剪力墙的轴压比，分别不宜大于 0.45、0.50、0.55，一字形截面短肢剪力墙的轴压比限值应相应减少0.1。限值其轴压比，是为了改善短肢剪力墙的延性。 （6）剪力设计值调整：短肢剪力墙的底部加强部位的剪力设计值，均应根据高规7.2.6 条进行调整，其他层一、二、三级时剪力设计值应分别乘以增大系数 1.4、1.2 和 1.1。 （7）纵向钢筋配筋率：短肢剪力墙的全部竖向钢筋配筋率，底部加强部位不宜小于 1.2%，三、四级不宜小于 1.0%；其他部位一、二级不宜小于
7、 1.0%，三、四级不宜小于 0.8%。 （8）边缘构件设置：应符合高规第 7.2.14 条的规定。 （9）翼缘设置：不宜采用一字形短肢剪力墙，不宜在一字形短肢剪力墙上布置平面外与之相交的单侧楼面梁。由于一字形短肢剪力墙延性及平面外稳定十分不利，不宜布置单侧楼面梁与之平面外垂直连接或斜交，同时要求短肢剪力墙尽可能设置翼缘。 3、工程实例分析 3.1 工程概况 XX 学院教职工宿舍位于增城市，为小高层建筑，建筑高度 34m，建筑结构安全等级为二级，结构设计使用年限为 50 年，建筑抗震设防类别为丙类，结构抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度为 0.05g，设计地震分组为第一组，场地类别为类
8、，地面粗糙度为 B 类，基本风压为0.5KN/m2，属于抗震有利地段。 3.2 结构选型 本工程应业主要求，在满足安全经济的前提下，需保证建筑的美观，要求在住宅内部尽量不要出现梁柱。由于短肢剪力墙结构如本文前面所述的优点，此建筑高度 34m、共 11 层，且处于抗震有利地段，故初步方案确定采用短肢剪力墙结构。 3.3 结构布置 结合建筑平面布局，将一般剪力墙主要布置在处于建筑平面中心的楼电梯间处，形成剪力墙筒体作为主要抗侧力构件，承担水平力。短肢剪力墙则利用间隔墙的位置布置在结构平面的周边和其他部位。 3.4 结构计算分析 结构计算采用三维空间有限元分析软件 SATWE 程序进行计算。抗震等级
9、按高规表 3.9.3 查得，取四级，考虑偶然偏心，刚性楼板假定，嵌固端取在0.00 处，楼层剪力差方法(规范方法)。 由于此工程建筑平面的限制，结构平面下部的 X 方向剪力墙不能布置过长、过多，因此 X 方向剪力墙的数量少于 Y 方向的剪力墙数量，从而使 X 方向与 Y 方向的侧向刚度分配不均，导致结构的扭转效应增大X方向最大层间位移与最大层间位移的比值 1.24（第 3 层 第 1 塔）、Y方向最大层间位移与最大层间位移的比值 1.15(第 2 层 第 1 塔)。同时使得规定水平力作用下 X 方向短肢剪力墙底部承受的地震倾覆力矩（抗规）大于 50%，不符合高规7.1.8 条第 1 点“在规定
10、水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%”的要求。因此需调整结构方案，才能满足规范要求。后来与建筑专业协调，调整建筑平面下部水平方向一处门洞位置，在此处加长了原来短肢剪力墙的长度，使其成为一般剪力墙，再次计算，结果表明，结构的扭转效应减小X 方向最大层间位移与平均层间位移的比值 1.20(第 3层第 1 塔) 、Y 方向最大层间位移与最大层间位移的比值 1.14(第 2 层 第 1 塔)；X、Y 方向底部倾覆力矩也均能满足规范的要求（X 方向 44.89% 、Y 方向 32.58%） 。 4、应引起注意的地方 4.1SATWE 关于短肢剪力墙的判定：首
11、先是两肢、单肢墙才会进行短肢墙的判断。例如 T 形剪力墙，程序认为两节点间为一段墙，这样 T 形墙被认为是三段，即腹板一肢，左右翼缘各一肢，即使 T 形剪力墙的腹板与翼缘两肢高厚比均大于 4 小于 8，程序也会将其认为一般墙。 4.2SATWE 中结果 WVO2Q.OUT 文件中提供了三种柱、墙倾覆力矩的计算方式：规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩(抗规)、规定水平力框架柱及短肢墙地震倾覆力矩(轴力方式)、内力 CQC 的框架柱及短肢墙地震倾覆力矩。方法一：抗规建筑抗震设计规范（GB 5011-2010）6.1.3 方法，用规定的水平力计算出各柱、墙剪力，再使用该条条文说明公式计算倾覆力矩。
12、方法二：轴力方式将该层柱、墙轴力拿出，对柱、墙轴力的合力点取距，再加上柱、墙底弯矩为最终倾覆弯矩。方法三：CQC 法与方法一类似，但是柱、墙构件剪力通过 CQC 组合得到，而不是用规定水平力得到。 根据中国建筑科学研究院 PKPM 新天地 85 期有一篇文章中对这三种倾覆力矩的计算方法进行了分析和总结：“几种倾覆力矩的计算方法会得到不同的结果，采用 CQC 方法可以用于一般的参考；抗规方法是一种简化方法，直观，但是部分情况下会统计偏小，而轴力方式虽然从倾覆力矩的角度更加合理，但是对合力点的选取尚缺乏理论依据” 。 因此，倾覆力矩是具有较多短肢剪力墙结构设计中的重要指标，在设计时应引起注意。设计
13、人员应根据结构的实际情况，参照以上几种计算结果对倾覆力矩做出合理分析与判断。 4.3 减小短肢剪力墙倾覆力矩比的方法：要使短肢剪力墙的倾覆力矩比减小，就要减小短肢剪力墙的倾覆力矩，增大一般剪力墙的倾覆力矩。故可以将短肢剪力墙减短、减薄，部分短肢剪力墙取消；或者将一般剪力墙加长、加厚，增加一般剪力墙数量；再或者将短肢剪力墙长度加长，使其成为一般剪力墙。但在调整过程中，应注意结构刚度，尽量避免出现结构平面或竖向不规则现象。 5. 结论 本文总结了规范要求的有关短肢剪力墙的一些设计要点，并通过工程实例，简要的介绍了一些可行的设计方法及其在设计过程中应该引起注意的地方，希望可以为同类工程提供参考。 参考文献： 1.高层建筑混凝土结构技术规程 （JGJ 3-2010） 2.建筑抗震设计规范 （GB 50011-2010） 3.多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件（墙元模型）SATWE（2010 版）用户手册及技术条件 ，中国建筑科学研究院 PKPMCAD工程部，2011 4PKPM 新天地第 85 期
