摘要：文章主要从小高层住宅常用的结构体系和选型出发，分别简述了短肢剪力墙设计，以及短肢剪力墙在小高层住宅中的应用，以期为相关行业提供有效的参考与借鉴。
关键词：小高层建筑；短肢剪力墙；结构设计
一、小高层住宅常用的结构体系和选型
小高层住宅结构设计中，随着高度的增加，抵抗水平力作用下的侧向变形是主要问题。因此，正确的选用结构体系和合理地进行结构布置是非常重要的。小高层住宅的主要结构形式包括框架结构、剪力墙结构、框架－剪力墙结构等，设计上需要考虑建筑结构特点、结构受力、抗震性能等多方面因素，制定正确的设计方案，保证建筑结构的安全稳固。
1.框架结构体系
框架结构是由梁和柱刚接而成的平面结构体系。如果整个结构都由框架梁柱作为抗侧向力单元，就把它称为框架结构体系。其优点是：（1）房屋平面布置灵活，分隔方便；（2）整体性、抗震性能好，设计合理时结构具有较好的塑性变形能力；（3）利于建造有较大空间需求的建筑。其缺点是：结构侧向刚度小，框架节点应力集中显著，抵抗侧向变形能力差，因此限制了框架结构的建造高度。
2.剪力墙结构体系
一般在钢筋混凝土结构中，用现浇的钢筋混凝土墙片作为抗侧力单元，并且由实心墙片承受竖向荷载。由于这种钢筋混凝土墙可以用于承受水平荷载，使墙体受剪和受弯，故称为剪力墙结构。其优点是：（1）剪力墙与建筑墙体同厚度，可避免柱外露现象，室内使用会显得比较实用，便于房间内部布置；（2）结构整体稳定性好，侧向刚度大，抵抗侧向变形能力比较强，因此剪力墙结构的最大适用高度比框架结构要高。其缺点是：平面外稳定性较弱、剪切变形相对较大，不能提供大空间房屋，建筑平面布置不够灵活。
3. 框架－剪力墙结构体系
框架－剪力墙结构也称框剪结构，这种结构是在框架结构中布置一定数量的剪力墙，由框架和剪力墙结构两种不同的抗侧力结构组成的结构体系。其优点是：框架和剪力墙协同工作，框架主要承受垂直荷载，剪力墙主要承受水平荷载，同时具有框架结构和剪力墙结构的优点，平面布置灵活，结构整体稳定性好，侧向刚度较大等。但是也会存在框架结构和剪力墙结构的缺点，在结构设计中我们要充分认识，扬长避短。
二、短肢剪力墙设计
1.设计原则
在小高层住宅的结构设计中，沿着主轴方向或者其他方向进行双向的布置成为剪力墙结构设计中通常需要遵守的设计原则。针对于高层建筑的抗震设计，剪力墙最好避开单向的布置。对于剪力墙的结构设计来说，剪力墙应该遵循尽量简单的设计原则，避免过多的复杂设计，除此之外，剪力墙的竖向分布应该保持力度分布的均匀。由于建筑平面布置的需要，局部剪力墙的墙肢长度无法达到一般剪力墙的要求，那我们就需要做成短肢剪力墙。根据《高层建筑混凝土结构技术规程》相关规定：高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。其中在抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的 50%。
2.短肢剪力墙的结构设计
在剪力墙结构设计中，当剪力墙的墙肢截面厚度不大于300mm、各肢横截面高度与厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墙，我们就认定这是短肢剪力墙。对短肢剪力墙的截面设计，要进行受压、受弯、受剪计算，还应通过正截面偏心受压、偏心受拉的计算，在集中荷载作用下还应进行局部受压承载力计算。在满足最小配筋率的前提下，确定墙肢端部的受力钢筋，即约束边缘构件或构造边缘构件的纵筋，由斜截面抗剪计算出墙肢腹板水平分布钢筋。
3.连梁的设计
当梁的跨高比小于5时，按连梁进行设计；跨高比大于5时，按框架梁进行设计。连接墙肢与墙肢的连梁，其所受内力往往很大，容易产生对结构不利的脆性破坏，对结构的安全性有很大影响。另外，由于短肢剪力墙的刚度相对较小，使连梁受剪破坏的可能性增大，因此，设计中应避免连梁剪切破坏先于弯曲破坏，连梁应进行斜截面受剪承载力计算，满足强剪弱弯的要求。对于个别连梁因其跨度小，刚度很大，地震作用下允许连梁局部开裂，可将连梁的刚度予以折减，我们对连梁刚度的折减系数一般在0.5~1.0之间取值，抗震设计的连梁弯矩及剪力也可进行塑性调幅，以降低其剪力设计值。若在内力计算时已经折减连梁的刚度，则调幅的范围应当受到限制或不再进行调幅，以避免在使用状况下连梁中裂缝开展过早、过大。当部分连梁降低弯矩设计值后，其余部位连梁和墙肢的弯矩设计值应相应提高。连梁还可以采用菱形配筋以及在连梁中设置斜向交叉暗柱或是斜向加设斜向型钢的方法来提高连梁的延性。
4.短肢剪力墙的配筋
短肢剪力墙除了要按结构计算进行配筋外，还应满足相关规范对短肢剪力墙的构造配筋要求。短肢剪力墙的侧向刚度介于异形框架柱和普通剪力墙之间，以轴向力为主，弯矩为辅。跟异型框架柱和普通剪力墙结构一样，短肢剪力墙在设计时也要加强边缘构件的配筋。根据有关试验结果表明，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，结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢，截面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；由于短肢剪力墙的墙肢刚度相对减小，使连梁受剪破坏的可能性增加。因此，在结构设计中，对短肢剪力墙的这些薄弱环节，更应加强概念设计和抗震构造措施。
三、短肢剪力墙在小高层住宅中的应用
随着市场经济的飞速发展，我国住宅建设也有了翻天覆地的变化，住宅消费已成为我国经济增长的重要模块。由于生活质量的提高，人们对住宅的要求也相对提高，从设计、空间、环境、装修、材质、价格等等多方面都有了鲜明的层次要求。因此，实用、灵活舒适、造价低、抗震性能较好的短肢剪力墙在小高层住宅的应用愈加流行。以下就是短肢剪力墙在民用建筑中的应用实例。
本小高层住宅建设地点位于广东省阳春市，地上13层，地下1层，建筑高度40.8米，抗震设防烈度为6度，地震加速度为0.05g，场地类别为2类，基本风压0.7KN/m2。采用剪力墙结构形式，剪力墙抗震等级四级。下图为该住宅剪力墙平面布置图，其布置原则为沿房屋纵横两个方向要均匀、对称布置，使结构的刚度中心和质量中心尽量接近，剪力墙尽量布置在房屋的端部、平面形状变化处以及楼（电）梯处，以减小结构扭转。为满足建筑平面布置，本栋楼局部采用了短肢剪力墙，剪力墙均布置在相应的建筑墙体位置上，没有影响到室内的正常使用，在经过多次试算调整后，各项计算结果如：侧向刚度比、抗剪承载力之比、扭平比、层间位移角等主要参数均在规范要求的控制范围内，其平面布置是合理的。
四、结束语
为了符合人们对现代住宅的观念要求，体现中国建筑行业的发展水平，越来越多的小高层住宅建筑在结构上都会局部采用短肢剪力墙，不仅能够满足建筑的抗震性要求，还能确保建筑功能的整齐美观，很大程度上提升了生产经济效益。随着经验的不断积累和技术的不断升级，短肢剪力墙在高层建筑领域的应用前景将会更加广泛。
参考文献：
[1]《高层建筑混凝土结构技术规程》 JGJ3-2010
[2]高层住宅剪力墙结构设计问题探讨[J].徐斌斌.科技风.2017（05）
[3]小高层建筑中短肢剪力墙结构设计浅析[J].李长朴，徐溪雪.科技创业家.2015（24）
论文作者:颜兴强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/19
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 结构设计论文; 小高层论文; 住宅论文; 建筑论文; 《基层建设》2019年第8期论文;