短肢剪力墻的抗震受力分析及實例

施棟梁

（浙江西城工程設計有限公司　310014）

短肢剪力墻的抗震受力分析及實例

施棟梁

（浙江西城工程設計有限公司310014）

本文對短肢剪力墻的特征，抗震受力分析及欠缺的部分做了簡單探討，旨在為提高我高層建筑質量給予可借鑒的意見。

短肢剪力墻；結構設計；抗震性；工程力學

前言

隨著人們生活環境的不斷改變，以及整個社會科技的不斷發展。人們生活的居住空間發生了越來越大的變化尤其是高層住宅。隨之，人們對高層建筑主宅的相關墻體受力和質量特征也有了新的標準和要求。建筑工程行業已經開始對通常最簡單常見的框架結構的露梁露柱、普通剪力墻結構進行了完善和提升。在原有剪力墻的基礎上，延續了框架結構的優勢性能，形成了能適應人們新的住宅觀念的高層住宅結構型式，即“短肢剪力墻結構”和“異形柱框架結構”型式[1]。

1　短肢剪力墻概述

1.1短肢墻剪力墻的定義

《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）中定義：短肢剪力墻的截面厚度不大于300mm，各肢截面高度最大值的厚度比大于4，但不超過8的剪切墻[2]。短肢剪力墻一般可以分為“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。

1.2剪力墻的抗震性能

墻肢長度厚度比大于8的剪力墻為一般剪力墻，一般剪力墻不容易變性，也有不錯的抗震效果[3]。另高層建筑物中也增加了鋼筋，所以不必降低剪力墻結構和開放式結構的剛度而去設置填充，所以它會增加邊緣成員和鋼筋連梁的量。

短肢剪力墻結構實屬扁形柱子的框剪結構，此種結構的受力和抗風、抗震性能遠不及一般的框剪結構，更不及一般的剪力墻結構[4]。

因為設計需要，有時需要在剪力墻上開洞，這樣做會減少了逐漸材料的使用，但是不加強墻體的支撐，容易減低抗震性等，在七度以上的震區不經常采用。

1.3短肢剪力墻的特點

（1）結合逐漸建筑的橫縱面，不會干擾到建筑的其他功能，短肢剪力墻截面較薄，基本上不會突出墻外立面，從而大幅度提高大截面矩形柱占用使用面積和使用上的不便。

（2）墻的數量可多可少，墻可長可短，靈活的布局，視結構的需要而變化，有很多的方法，可以比較容易地處理樓蓋的支承。

（3）靈活的布局，布局方案可以有很多選擇，容易處理支持樓蓋的要求，可用肋形梁樓蓋，也可用于大跨度樓蓋。

（4）短肢剪力墻位于梁壁的垂直面之間，從外立面看不出來，美化了視覺。

（5）使用混泥土比較少，可以減輕整個建筑物的重量，從而節約了時間提高了效率完成任務，也減少了建筑成本，另外也減少了地震對建筑的傷害。

（6）縱橫比比較高，當有外作用力時，不會直接受到破壞，另因梁跨高比較大，當出現地震時，首先作用于弱連梁上，能很好的消耗地震產生的能量。

2　主體結構抗震受力分析

2.1案例概況

位于連云港市某小區1號樓，共計10層，平面尺寸為45m× 16m，總建筑面積6900m2，使用年限為70年，突出部分為電梯間。本小區樓房基本采用短肢剪力墻結構，根據規定改地區劃分為地震第二組，抗震設防烈度為Ⅵ度，基本地震加速度值為0.05g平面。

對整體結構進行計算，采用SATWE程序的2005版本，該程序是由中國建筑科學研究院開發的，具有很強的實用性和準確性。在程序中，對剪力墻用的是墻元模式，這樣工序簡單操作方便，按照實際情況輸入數據，然后進行模擬實驗，其中需要額外注意的兩種樓板：①剛性樓板；②彈性樓板。

在這個項目中，標準層布局規則，立面剛度沒有突變，但由于在筒體剛度比較大，使結構的剛度中心和中心偏移的現象，導致扭轉。為了精確地計算結果，在計算里隨機選擇了幾種方法。

2.2結構扭轉效應的控制

不對稱的平面結構，導致了質量和剛度偏心，質量抗側力不對稱，結構的不均勻分布，重心比較低，或不是在同一個垂直中心線上。但是需要注意的是，實驗中需要考慮樓房長度，因為這關系到因地震而產生的扭轉效應。

（1）自振周期的控制

針對建筑物容易發生結構扭轉效應，實際中，需要控制好自振周期，即位移比和周期比。這里主要講述第二種周期比，當第一周期為平均自振周期，第二周期為扭轉自振周期，同時Tt/T1滿足國家要求；當第一第二周期為平均自振周期，第三周期為扭轉自振周期，同時第三周期與第一周期T1比滿足要求。

（2）結構位移控制

約束結構布局不規則，避免過度的偏心結構的更大的扭轉效應出現。規定單向地震扭轉時的變形計算應考慮到最大水平位移和垂直分量的位移，A分類建筑物的高度不超過1.2倍的樓層平均值，B分類高度高層建筑、高層建筑和復雜的混合結構高層建筑不應超過1.4倍的。

2.3短肢剪力墻底部地震傾覆力矩

在高規7.1.1中要求，高層樓房可以設計成短肢剪力墻，但是需要所占百分比，不能過多，也不能過少，與其他結構一起組成整體，一起抵抗水平力的墻結構。在設計中，底部的地震傾覆力矩最好低于50%，這樣才能使得建筑物穩定。

2.4樓層地震剪力

在GB50011-2001建筑抗震設計規范及JGJ3-2002高層建筑混凝土結構技術規程中，并沒有限制地震剪力系數，因此本項目不考慮。

3　短肢剪力墻設計的注意事項

（1）短肢剪力墻的數量可多可少，肢體長度可長可短，這主要取決于需要的抗側力，而且通過不同的尺寸和剛度和剛度中心位置布局調整。

（2）需要控制好短肢剪力墻的軸壓比，當軸壓比比較大的時候，建筑物容易出現裂痕，使結構變形，喪失承重功能，在設計時需要多加注意。

（3）短肢墻力的承受豎向荷載為主，截面大小應適當，高度和壁厚比值應在5～8之間比較好，厚度不小于200mm。

（4）因為外墻面鋼筋混凝土剪力墻之間填充的東西不同，在兩者的交界處容易產生裂紋，通常采取的措施在所做粉刷的時候，將一層玻璃絲布覆蓋在兩者接口處，使應力平穩過渡，增強壁的完整性。

（5）由于短肢剪力墻體比較薄，而又和耦合連梁有一樣寬，在實際施工中由于墻體的水平，豎向鋼筋和暗柱的受力鋼筋和箍筋，連梁和下桿件的應力為承重墻體內鋼筋擁擠在一起，不影響混凝土。

（6）短肢剪力墻在地震中最容易受到損傷的是在墻肢處，當出現扭轉現象時，容易加劇現有的彎曲變形，造成墻體的崩裂，所以需要加強抗震結構，例如增加配筋率，減少軸壓比等等。

（7）因為短肢剪力墻墻肢比較短，當主建筑需要更大的空間時，一般會增加一個轉換層，減少短肢剪力墻接觸地面的數量。

（8）都在建筑物的中間位置的家差點上，最好設置一定數量的短肢剪力墻，有利于梁的支撐作用。

（9）在整個建筑中，短肢剪力墻數量需要控制，不能全部使用，需要與其他結構相結合，才能更好的發揮作用。另外要注意把握建筑物結構的剛度和柔弱性，既能很好有很好的抗震性，又有很好的抗風性，使結構周期，位移等國家規定的范圍內。

4　結語

總之，整體剪力墻結構剛度大，變形小，抗傾覆能力好，相比其他類型的結構，在很大程度上已經成為高層建筑的主要結構體系，設計人員需要遵守原則，對實際情況進行分析計算，充分發揮短肢剪力墻的作用。隨著人口在城市中聚集，土地資源比較緊張，短肢剪力墻可以很好地緩解住房壓力。

[1]容柏生.高層住宅建筑中的短肢剪力墻體系[J].建筑結構學報，2012（10）：34～39.

[2]黃選明，曹萬林，呂西林.不同形式暗支撐短肢剪力墻抗震性能試驗研究.地震工程與工程震動，2009（8）：77～80.

[3]《高層建筑混凝土結構技術規程》（JGJ3-2010）.北京：中國建筑工業出版社，2010.

TU398.2

A

1673-0038（2015）13-0020-02

2015-3-2