1、试析建筑工程中短肢剪力墙的结构设计【摘要】短肢剪力墙结构不仅可使室内不出现柱楞，又可增加使用面积，而且具有改善建筑的功能。文章结合具体实例，分析了短肢剪力墙结构的具体特点、设计方案布置与设计要领，以供参考。 【关键词】建筑工程；短肢剪力墙；结构；设计；建筑功能 中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号： 短肢剪力墙结构是一个结构领域的新名词，确切的应称其为较多短肢的剪力墙结构，它是近年来兴起的，由于其有利于住宅建筑布置，进一步减轻了结构自重，从而降低了基础及上部结构的造价，很得建筑发展商的青睐，应用也逐渐广泛起来。 一、短肢剪力墙结构的定义及特点 1、短肢剪力墙结构的定义 高规7.1.
2、2 第 2 条称：短肢剪力墙较多时，形成短肢剪力墙与筒体(或一般剪力墙)共同抵水平力的剪力墙结构，称为短肢剪力墙结构。这是结构的概念。对于“短肢剪力墙较多”的理解,专家给予的解释为：短肢剪力墙所承担的第一振型底部地震倾覆力矩40%的结构总底部地震倾覆力矩，同时高规7.1.2 第 2 条抗震设计时，筒体和一般剪力墙所承担的第一振型府部地露倾覆力矩不宜小于结构总地震倾覆力矩的 50%。因此我们可以理解为：短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩为40%50%的结构总底部地震倾覆力矩的结构为短肢剪力墙结构，50%时结构布置不合理,应调整结构布置。(某些地方标准对短肢剪力墙结构也有不同的定义,设计人员
3、亦可参照地方标准进行划分。) 2、短肢剪力墙结构的特点 符合建筑的需要：连结各墙的梁，也随墙肢位置而位于间隔墙竖平面内，属于隐蔽型的，利用隔墙位置来布置竖向构件，使结构受力需要与建筑使用功能较好地统一起来，避免了框架结构中梁柱突出墙面的问题。当下部层数要求为大空间时，较易通过转换结构来处理上下结构的关系；节能降耗：由于减少剪力墙而代之以轻质砌体，房屋自重可以减轻，地震作用也随之减小，因而有利于降低造价。另外，由于外墙墙面相当一部分面积采用了轻质保温材料，代替钢筋混凝土墙面。房屋的保温隔热性能也得到改善，这有助于建筑节能目的的实现；结构布置灵活：结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件，墙的数
4、量可多可少，肢长可长可短，根据抗侧力的需要而定，还可以通过不同的尺寸和布置调整刚度及刚度中心的位置。 二、短肢剪力墙结构的布置原则 1、短肢剪力墙一般可根据建筑物的使用功能要求合理布置。 2、短肢剪力墙的总体数量应适中，不能使结构太柔或太刚，满足水平和竖直承载力即可。 3、短肢剪力墙应均匀布置，尽量使建筑物质心与刚度中心保持一致，轴向应力突变较小且便于支撑水平结构。 4、当水平荷载比较大，或建筑平面布置不规则时，应在平面外边缘及角点处布置短肢剪力墙以加强结构整体性和满足平面刚度的要求。 5、如果水平荷载较大或者建筑物造型不规则，应该在平面外各角点及边缘处布置短肢剪力墙来满足结构平面刚度的要求和
5、加强结构的整体性。 三、短肢剪力墙结构设计时应注意的问题 1、建筑平面外边缘及角点处的墙肢，底部外围的小墙肢、连梁等是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节，当有扭转效应，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂。在地震作用下，高层短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢截面积小且承受较大的竖向荷载，破坏严重，尤其“一”字形小墙肢破坏最严重；在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加，连梁的剪切破坏会使结构的延性降低，对抗震不利，设计时应注意，对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏，短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，
6、避免用“一”字形小墙肢。 2、主要抗侧力结构筒体(或长墙)一般利用楼电梯间，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置而使建筑产生过大的扭转效应，同时简体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使简体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的 5 震防线，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的连梁净跨不宜过小(一般取 46m)使其具有一定的耗能作用。 3、据研究表明，框支剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布积聚突变内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现，转换层下部的框支结构易于开
7、裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏，这种结构体系不利于抗震、高裂度区(9 度及 9 度以上)不应采用；8 度区可以采用，但应限制转换层设置高度，可考虑不易超过 3 层，7 度区可适当放宽限制，因此建议在 6 度抗震设防区，短肢剪力墙结构中，转换层设置高度不宜超过 5 层，避免高位转换。 四、工程应用实例 现以 2006 年上杭某小区一栋小高层住宅为例，介绍一下短肢剪力墙结构的设计情况。 工程概况：某小区 1 栋楼，是 1 栋小高层带电梯的住宅楼，总建筑面积约 11000m2，房屋总高度 31.8m。主楼共 10 层，平面尺寸为45.6m22m，其中架空层一层，层高 4.8m，作车库使用；地上
8、 9 层为住宅标准层，层高 3m；局部突出屋面部分为电梯机房。本工程建筑结构的安全等级为二级，抗震设防类别为丙类，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，地面粗糙度为 B 类，基本风压值取 0.35kN/m2，场地土类别为类,属抗震有利地段。上部结构体系：本工程的平面体型较为复杂，住宅层结构平面 Y 向一侧凹进的尺寸为 10.8m，为 Y 向总尺寸的 49.1，大于 30，按建筑抗震设计规范GB50011-2001 第 342 条，属平面不规则类型。故本工程设置了两道防震缝，将上部结构划分为三个较规则的抗侧力结构单元,即主楼为两个结构单元。由于业主要求承
9、重构件不能突出墙面，且架空层要尽量满足停车位的需要，根据房屋高度，决定主楼采用短肢剪力墙结构。主楼 10层，属于高层建筑，剪力墙抗震等级按 JGJ3-2002 第 4.8.2 条应定为四级，但由于是短肢剪力墙，根据 JGJ3-2002 第 7.1.2 条，决定按三级进行设计。裙楼采用框架结构，框架抗震等级为四级。主楼上部结构抗震计算结果分析：1、主要结构构件。剪力墙截面厚度同相邻砌体填充墙厚度：四周外墙肢肢厚 240mm，内墙肢肢厚 200mm，但无端柱的一字形短墙肢除外：底层肢厚 300mm，其余肢厚 240mm。剪力墙砼强度等级 2 层以下为 C35,3 层以上为 C25 梁、板的砼强度等
10、级均为 C25。主要连梁的尺寸多为 240500mm,核心筒处楼板的厚度为 200mm，顶层楼板厚度为 120mm。计算结果分析。主楼结构平面较规则,立面也无刚度突变现象，但由于刚度较大的电梯井处筒体有点偏置，会产生扭转的影响,为了计算准确，地震作用计算考虑了结构的扭转耦联和 5偶然偏心的影响，取了 9 个振型计算。结构设计的主要技术措施：(1)短肢剪力墙设计：本工程设计中将一般剪力墙布置在建筑四角处，短墙肢尽量均匀对称布置,以减小水平力作用下的扭转效应,且短墙肢绝大多数在两个方向有连接,即截面型式多采用 L、T 型。少量短墙肢由于建筑需要采用了一字型为了减少剪力墙平面外弯矩，设计时尽量不布置
11、与之垂直相交的大跨度单侧楼面梁，避免不了的墙肢,尽量设端柱。 总结 随着新型墙体材料的不断开发和应用,短肢剪力墙结构体系在多高层住宅中的应用有着广阔的发展前景。与普通剪力墙结构相比,短肢剪力墙结构具有它自身的一些优点。除结构核心区外的其余墙肢可以灵活布置,房间内无露梁、柱,短肢剪力墙结构中墙体的数量相对较少,减轻了结构自重,因而地震作用也相应减少。在设计中应根据其受力的特点,充分了解和掌握其破坏的各种机理,选用合理和结构布置形式。 参考文献 1董海棉，高层建筑短肢剪力墙结构设计 J甘肃科技，2009， （10） 。 2易在江，小高层住宅短肢剪力墙结构设计分析与应用探讨J四川建材，2009， （5） 。 3徐敏，谈建筑工程中短肢剪力墙的结构设计J中国新技术新产品，2009， （7） 。 4艾黎，异形柱与短肢剪力墙结构受力分析与设计探讨J广西城镇建设，2005（8） 。 5黄警顽，高层结构抗震控制与中震设计分析DB/0L2009（01） 。
