短肢剪力墻結構設計的相關問題探討

摘要：隨著人們物質水平的不斷提高，對住宅的空間和平面要求也隨之提高。在傳統框架結構中，普通剪力墻結構、露柱、露梁等，嚴格分隔和限定了現代化住宅的發展需求。本文分析短肢剪力墻結構的優點、缺點、設計規定、抗震薄弱環節和概念設計等若干問題。

關鍵詞：短肢剪力墻 結構 設計

中圖分類號：TU391 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0061-01

隨著房地產事業的發展，中小高層住宅式建筑物越來越多，為滿足建筑發展的需求，許多建筑結構的設計都選擇短肢剪力墻。在布置結構時，通過分戶墻、山墻、電梯間來進行部分剪力墻布置，其它則布置成短肢墻，這樣既可使臥室和廳之間無突出柱和梁，也可對墻體位置進行調整，以滿足現代居住空間的靈活性和空間性，實現經濟合理的同時，又符合抗震預防的要求。

1 短肢剪力墻結構優點

針對高層住宅選擇框架結構，由于柱出現局部突出，而嚴重影響了結構美觀效果與平面布局。選擇一般的剪力墻結構，難以符合停車場、地下通道等公共設施使用的需求。而針對小高層住宅建筑而言，選擇小高層可加大結構剛度，同時也加大有效質量，以增加較大的抗震作用。短肢剪力墻則依靠自身平面具有靈活性，對結構進行調整，以達到理想的剛度，從而使剪力墻結構形成一種短肢體系。通常將截面高度同厚度比值在6～9的剪力墻稱為短肢剪力墻，有“+”、“T”、“L”、“一”等字型，短肢剪力墻具有以下優點：

（1）由于較短的墻肢，可調整性、靈活性較強，極易滿足建筑平面與空間的布局需求。（2）墻數量和長度可自由確定，主要根據抗側力的要求來確定，同時也可利用不同的布置與尺寸，對剛度中心位置進行調整。（3）短肢剪力墻的造價相對較低，符合建筑節能設計的要求。（4）開洞口較大，建筑可取得良好的通風、采光效果，輕質砌體可取代剪力墻，降低結構的整體剛度和自重，減輕地震的作用。（5）較大的墻肢高寬，在水平荷載作用之下，墻體破壞屬于外彎曲破壞，形成延性破壞。（6）連梁跨高比較大，主要是彎曲破壞，處于地震作用下，連梁兩端首先出現塑性，具有較好的耗能性。（7）剪力墻設計較為合理，可充分發揮墻的承載力，對結構重心、質心可靈活調整。

2 短肢剪力墻結構缺點

短肢剪力墻同一般墻體對比，具有許多的優點，但同時它也有自身的不足。

（1）由于較薄的墻肢厚度，通常在200mm左右范圍，在梁和墻的連接處，存在有暗柱、端柱或翼墻豎向鋼筋的影響，導致相連接的梁無法達到設計所需的寬度，梁的強度可能存在缺陷。（2）短肢剪力墻若存在較短的墻肢，墻肢與異形柱的受力性能較為接近，不利于截面抗扭。（3）因現代化建筑的需求，許多建筑設計中都設置有地下車庫、商業用房等底層大空間設施，針對短肢墻體結構來說，落地的墻肢，影響了車輛的流通，需要增設有結構轉換層。（4）針對住宅建筑來說，開間和進深均較小，短肢剪力墻所形成梁跨也較小，受力性能在框架梁、連梁之間。根據規范而言，現行的設計軟件較為落后，無法滿足設計需求。同時，短肢剪力墻在一定程度上對抗震體系有著不利影響，特別是高地震區域，不可盲目選擇短肢剪力墻，尤其不可過分使用框肢的短肢剪力墻。

3 短肢剪力墻結構設計的一般規定

（1）結構布置。在布置短肢剪力墻結構時，通常要遵循以下原則：選擇適中數量的短肢墻，符合抗側力需求、豎向荷載需求。盡量均勻分布好短肢墻，不宜存在較大差異的軸心應力。若存在平面凹凸較多、風力較大、抗震需求時，在凸部分、角點處、平面外邊緣，必須布置有短肢墻，以使其平面剛性和整體性達到要求。必須拉直和對齊各短肢墻，使其同連梁形成連續跨數多、規整的抗側力片。若不能完全實現時，可允許在局部范圍內錯開，短肢墻同兩方向的梁進行連結，盡量在墻肢豎平面內布置連梁，控制連梁寬度等同于墻肢厚度。控制墻肢的厚度，不宜過厚，間隔墻表面盡量少凸出或不凸出，也不應太薄，以便于穩定和施工，通常選擇300mm、250mm或200mm為宜，可部分布置混合、較長的異形柱和墻。（2）適用高度。針對7度地震的抗震設計，最大高度可達100m，60m為8度，9度A級高層建筑、B級高層建筑，可選擇筒體，不應選擇短肢剪力墻。（3）軸壓比限值。若剪力墻的軸壓較大，則延性較差。主要原因是由于剪力墻處于壓彎狀態，受壓的區較高，呈現小偏心狀態，因此要對軸壓比進行限制。對延性進行改善，處于重力荷載作用下，短肢剪力墻的軸壓比值進行改善。抗震等級處于1、2、3時，軸壓比值不宜大于0.5、0.6和0.7，針對端柱、無翼緣且為一字型的短肢剪力墻，因延性較差，也相應降低0.1的軸壓比限值。（4）肢厚比限值。若結構墻肢的肢厚比較小，強度儲備也較小，結構墻肢的強度儲備充足、肢厚比較大時，安全性則較好。由于不能充分發揮材料特性，經濟性較差。站在結構綜合性角度來說，在6～7范圍的肢厚比值時，短肢剪力墻的性能較好，具有一定程度的能力儲備，可比較充分發揮材料性能。（5）連梁的跨高比限值。若連梁的跨度較小，短肢剪力墻的極限荷載、荷載和開裂荷載屈服則較大。尤其是連梁處于一定小值的跨高比時，逐漸減小增大幅度，連梁的跨高比值大約在1.5左右，則短肢剪力墻具有較好的綜合性能。（6）根據抗震等級進行劃分。若建筑的高度越高，地震的反應也就越大，同時需要較高的抗震要求。因此，通常采用抗震等級進行設計。

4 短肢剪力墻結構概念、抗震薄弱環節設計

短肢剪力墻結構是指處于框架-剪力墻結構與一般剪力墻結構之間的結構形式，角點處、平面外邊緣、一字型短肢墻和連梁是抗震的薄弱環節。若存在扭轉效應，建筑的角點處、平面外邊緣會先裂開。若處于地震作用狀態下，高層結構主要是整體彎曲變形，短肢剪力墻由于截面面積在逐漸減小，而承受的豎向荷載較大，導致嚴重破壞，特別是一字型墻肢破壞最為嚴重。由于短肢剪力墻的墻肢剛度逐漸減小，同短肢剪力墻相連接的連梁，同普通框架梁較為相似，增大了受剪破壞的幾率。所以，進行短肢剪力墻的結構設計時，必須考慮上述薄弱環節，強化抗震構造設計和概念設計。

5 結語

短肢剪力墻未單獨劃分為一種結構類型，只是作為剪力墻結構的一種特殊形式，由于短肢剪力墻可調整性、靈活性地布置墻肢，使其成為剪力墻最為理想的經濟指標體系。在短肢剪力墻設計時，必須充分考慮結構的整體性、受力變形特征，進行概念設計，制定相應的抗震措施，以確保結構的抗震性能和整體性。

參考文獻

[1] 董海棉.高層建筑短肢剪力墻結構設計[J].甘肅科技，2009（10）.

[2] 張立軍.小高層住宅短肢剪力墻結構設計[J].江西建材，2011（3）.

[3] 汪惠健，樓旭俊.建筑工程短肢剪力墻結構設計[J].科技與生活，2012（4）.