關于工程中遇到短肢剪力墻問題的一些探討

郭 慧

(山西省建筑設計研究院，山西太原 030013)

0 引言

近年為有利于住宅建筑布置，又可進一步減輕結構自重，在不少建筑結構設計中我們采用了短肢剪力墻結構，甚至不可避免的出現了一字形短肢剪力墻。但是為了防止短肢剪力墻承受的樓面面積范圍過大、或房屋高度太大，過早壓壞引起樓板坍塌的危險，在JGJ 3-2010高層建筑混凝土結構技術規程中，對于短肢剪力墻以及“一字形”短肢剪力墻有非常嚴格的規范限制。

1 短肢剪力墻之判斷

剪力墻開大洞口時，會形成短肢剪力墻，短肢剪力墻一般較多地出現在多層和高層住宅建筑中。短肢剪力墻指的是截面厚度不大于300 mm，并且各個墻肢的截面高度與厚度的比值的最大值大于4且不大于8的剪力墻墻體。當短肢剪力墻的翼墻長度小于翼墻厚度的3倍時，則不可按照L形或者⊥形短肢剪力墻考慮，此時便出現了無翼緣的一字形短肢剪力墻。當墻肢厚度bw＞300 mm時，此墻肢具有較好的抗震性能，可不計入短肢剪力墻范圍;當短肢剪力墻的兩端與較強的連梁(連梁凈寬與連梁截面高度之比Lb/hb≤2.5，且連梁高度hb≥400 mm)相連時，可不作為短肢剪力墻計算配筋。

2 短肢剪力墻需要滿足的規范要求

在JGJ 3-2010高層建筑混凝土結構技術規程中規定，短肢剪力墻設計應該滿足如下規定:

1)截面厚度要符合墻體的穩定驗算的要求，并且底部加強區短肢墻厚度不應小于200 mm，其他部位不應小于180 mm，對于“一字形”短肢剪力墻底部加強區一二級不應小于220 mm、三四級不應小于180 mm，其他部位一二級不應小于180 mm、三四級不應小于160 mm;

2)在規定水平地震力的作用下，要求短肢剪力墻所承擔的底部傾覆力矩應不大于結構底部總地震作用傾覆力矩的1/2;

3)在抗震設計時，各個層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下的軸力設計值的軸壓比，要求在抗震等級為一、二、三級時，各短肢剪力墻底部加強部位分別不宜大于 0.45，0.50，0.55，對于無翼緣的一字形短肢剪力墻的軸壓比限值需相應再減少0.1;

4)在抗震設計時，底層加強部位須按照《高層建筑混凝土結構技術規程》7.2.6條規定調整剪力設計值，除此之外，其他各層一、二、三級時剪力設計值應分別乘以增大系數1.4，1.2和1.1;

5)短肢剪力墻的邊緣構件的設置應符合《高層建筑混凝土結構技術規程》7.2.14 條的規定;

6)在抗震設計時，短肢剪力墻截面的全部豎向鋼筋的配筋率應滿足下列限值:底部加強區一、二級不宜小于1.2%，三、四級不宜小于1.0%;其他部位一、二級不宜小于1.0%，三、四級不宜小于 0.8%;

7)一字短肢剪力墻延性及平面外穩定均十分不利，因此不宜采用一字短肢剪力墻，并且不宜布置單側的樓面梁與它平面之外垂直相連或斜向交，同時還要求短肢剪力墻要盡可能的設置有效翼緣。

3 工程實例

本工程為一高層住宅樓，位于山西太原，總高度為84.450 m，抗震設防烈度是8度，設計基本地震加速度值是0.2g，設計地震分組是第一組，剪力墻抗震等級為一級。此工程示意圖詳見圖1，圖2。

在⑥軸、⑩軸與?軸交點處均有YBZ1，因為建筑需要并根據結構位移計算結果分析，此處需要放置剪力墻，但是此剪力墻為一字短肢剪力墻，具體尺寸詳見圖2。

圖1 標準層平面圖

圖2 剪力墻具體尺寸圖

X向與Y向墻肢的厚度均為300 mm，X向墻肢長度為1 600 mm，Y向墻肢長度為600 mm，根據短肢剪力墻的定義，4＜1 600/300=5.333≤8，此墻為短肢剪力墻，又600/300=2＜3，不可作為有效翼緣，因此判斷其為一字形短肢剪力墻。于是在設計時要嚴格控制其軸壓比在0.35以內并且應滿足豎向筋的配筋率不小于1.2%。但是經過各種調整，軸壓比無法控制在0.35以內。所以最終采取加高連梁的措施，使其不作為短肢剪力墻計算考慮，在左側設置300(梁寬)×770(梁高)×1 500(梁跨度)連梁，在右側設置300(梁寬)×1 000(梁高)×2 400(梁跨度)連梁，在上側設置300(梁寬)×770(梁高)×1 800(梁跨度)連梁，這三根連梁跨高比都大于2.5，且高度均大于400 mm，所以此墻體可作為強連梁的連肢墻，因此此墻體在計算配筋時可不作為短肢剪力墻考慮。實際工程中，也常有為迎合建設單位控制結構混凝土用量及鋼筋用量的要求，設計人員不區分工程的具體情況，對較高的高層建筑，機械地控制剪力墻截面的高寬比(hw/bw)，如過多的將200厚剪力墻的墻肢長度控制在1 650 mm或1 700 mm，以避免出現短肢剪力墻。其實，這種做法不僅違背了剪力墻結構設計的基本原則，同時由于墻肢兩端需要設置邊緣構件，連梁配筋也大于墻體配筋，再加上墻體開洞處需要采用砌體填充墻，因此，結構設計的經濟性也不見得好。總之，在剪力墻結構尤其是高度較高(如房屋高度不小于60 m)的剪力墻結構中，應盡量采用一般剪力墻，以提高結構的抗震性能，并降低房屋的綜合造價。

［1］JGJ 3-2010，高層建筑混凝土結構技術規程［S］.

［2］朱丙寅.高層建筑混凝土結構技術規程(JGJ 3-2010)應用與分析［M］.北京:中國建筑工業出版社，2013.

［3］住房和城鄉建設部工程質量安全監管司，中國建筑標準設計研究院.2009全國民用建筑工程設計技術措施結構(混凝土結構)［M］.北京:中國計劃出版社，2013.

［4］李國勝.多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及計算［M］.北京:中國建筑工業出版社，2011.