淺析短肢剪力墻體系的結構設計

摘 要:對短肢剪力墻結構受力進行了分析，根據《高層建筑混凝土結構技術規程》，對肢剪力墻設計的規定進行了分析總結，進一步對設計中要注意的一些問題提出個人看法。

關鍵詞:短肢剪力墻結構分析連梁設計

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(c)-0114-01

1 前言

短肢剪力墻是指墻肢截面高度和厚度之比為5～8的剪力墻。短肢剪力墻仍屬于剪力墻結構，只不過是采用了較短墻肢。短肢剪力墻體系是由廣東建筑設計研究院原總工程師容柏生創建的一種新型的高層住宅體系，由一般剪力墻體系發展而來，吸取了異形柱框架結構的優點，結構布置較為靈活，造價相對較低，經濟效益顯著。目前在工程實踐中，開發商常規定建筑結構的用鋼量，短肢剪力墻體系較好的適應了這一市場需求。采用這種體系，利用間隔墻位置來布置短肢墻，利用中部的電梯間、樓梯間形成一般剪力墻或筒體，在短肢剪力墻平面內布置連梁，形成了短肢剪力體系的骨架，抗側剛度的要求較易滿足，也形成了兩道抗震設防。

2 短肢剪力墻的判別和適用高度

2.1 短肢剪力墻的判別

短肢剪力墻的形式通常為T形、L形、I形、+形。對于T形、L形、I形、+形截面的剪力墻，TAT軟件進行短肢剪力墻的判別時，是根據剪力墻兩個方向的肢厚比是否在5～8之間來判斷;軟件對L形或T形的墻肢長認定是以節點距離來確定的，所以布墻時應注意使短肢處在短肢墻的范圍內。

2.2 短肢剪力墻體系的最大適用高度

7°抗震設計最大高度為100m，8°為60 m，B級高度高層建筑和9°抗震設計的A級高度的高層建筑，即使設置筒體，也不應采用短肢剪力墻體系。

3 短肢剪力墻的受力特點

（1)短肢剪力墻一般情況下較為高細，破壞形態由受彎承載力控制，延性較好;

(2)短肢剪力墻結構體系中的連梁是一個耗能構件，在振動臺試驗中出現了兩種破壞形態:彎曲破壞，剪切破壞;

(3)短肢剪力墻是一種弱梁型的聯肢墻，在大部分情況下連梁首先開裂，然后墻肢開裂;

(4)墻肢的翼緣和腹板相交處應力集中現象明顯，出現明顯的上下貫通裂縫;

(5)短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣及角部處的墻肢，當有扭轉效應時，這些部位的墻肢首先開裂，因此應加強抗震構造措施，如減小軸壓比、增加縱筋和箍筋的配筋率。

4 短肢剪力墻結構設計的相關規定

4.1 短肢剪力墻結構的必要條件

抗震設計時，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構底部地震傾覆力矩的50%。若由短肢墻承受的地震傾覆力超過50%，說明短肢剪力墻所占的比例過大，這在規范上是不允許的。若由短肢墻承受的地震傾覆力矩很小，則此結構應視為一般剪力墻結構，不用定義為短肢剪力墻結構，當采用pkpm軟件計算時，這一條的實現與否可以SATWE的WVO2Q.OUT文件中查看，或在TAT的NL-1.OUT文件中查看到的。

4.2 短肢剪力墻的抗震加強

(1）抗震設計時，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;

(2)抗震等級為一、二、三級時的軸壓比分別不宜大于0.5、0.6、0.7;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;

(3)除底部加強部位應按《高層建筑混凝土結構技術規程》第7.2.10條調整剪力墻設計值外，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1.4和1.2;

(4)底部加強部位的縱向鋼筋配筋率不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%;

（5)墻體厚度不應小于200mm，混凝土強度不應小于C25。

5 短肢剪力墻的布置

進行短肢剪力墻布置的時候，應注意使結構的剛度適宜，傳力路徑明確，結構專業應較早地介入建筑專業的方案設計，使結構布置既能滿足建筑功能的要求，其布置原則為:

（1）均勻、分散、對稱、周邊。均勻、分散是要求每片剪力墻的抗側剛度相差不大，避免一、二片剛度特大的剪力墻受力過于集中。對稱布置，可是質心和剛心重合，這樣可以避免和減少建筑物受到的扭矩。剪力墻靠近結構單元的周邊布置，可增大房屋的外圍剛度，從而減小結構的扭轉周期;

（2）高層建筑不應全部是短肢剪力墻結構若短肢剪力墻較多，可在豎向交通中心區布置筒體或一般剪力墻來共同抵抗水平力;

(3）短肢剪力墻應布置在房間分隔的交點處且豎向荷載較大處，但不必在每墻交接處設短肢墻。滿足豎向荷載和抗側力的需要即可。

6 設計中需注意的幾個問題

(1)在運用軟件進行計算機輔助設計時，應根據實際情況調軟件的各項參數及簡化模型，使其最大限度地反映實際工程的情況，盡可能地使其計算結果與實際模型一致;

(2)工程設計不能依賴計算機的計算結果，更不能因某一部分的計算結果有誤差就全盤否定計算軟件，只有在實踐中逐步了解軟件并在工作中避免其產生誤差，這樣才能使我們的設計更安全，更合理。

7 連梁設計

短肢剪力墻結構中的連梁有兩種形式，一種跨度較小，承受的豎向荷載也較小，配筋由水平力引起的剪力和彎矩控制，其梁端彎矩上下左右均對稱，跨中彎矩很小，剪力沿梁長均勻分布。在設計中一般都將梁面與梁底縱筋配成一樣，箍筋沿全長加密，可根據高規對連梁彎矩進行調整。另一種跨度較大，承受的豎向荷載(包括外磚墻重、樓板、次梁等)也較大，由于其線剛度較小，在水平力作用下所分配到的內力較小，所以其配筋由豎向荷載控制，內力分布與一般框架梁有些類似，由于兩端嵌固，在豎向荷載作用下梁端負彎矩大于跨中正彎矩，剪力分布也是兩端大、中間小。對于這類連梁的配筋當彎矩設計值超過其最大受彎承載力時，不能按高規第5.3.6條對連梁彎矩進行調整，因該條文實際上是將水平力引起的彎矩在樓層間進行重分配;可按高規第4.4.5條對梁端負彎矩進行調幅，但應注意梁端負彎矩調整到跨中，是在同一條梁內進行調整;而高規第5.3.6條是將中部樓層的連梁彎矩調整到底部和頂部連梁，是對同一平面位置的連梁彎矩在不同樓層間進行調整。

8 結語

短肢剪力墻體系順應了建筑功能的多樣化和城市發展的需要，有著較大的市場需求，在設計中，設計人員應熟悉兩種體系的結構性能、計算理論、計算方法，正確使用軟件，才能設計出合理的結構，保證建筑物的安全質量問題。

參考文獻

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