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摘要：本文主要从短肢剪力墙结构体系的特点、短肢剪力墙结构布置、短肢剪力墙结构的计算分析、短肢剪力墙结构设计应注意的问题及短肢剪力墙结构的构造要求进行阐述。
关键词：短肢剪力墙；小高层住宅；设计
一、前 言
短肢剪力墙是指墙截面高度与厚度之比为5～8倍剪力墙结构,且墙厚不小于200 mm。短肢剪力墙结构是剪力墙结构中的一种,多用于高层及小高层住宅建筑。短肢剪力墙结构的大多数墙肢相对较短,常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。近年来,随着人们对住宅,特别是小高层住宅平面与空间的要求越来越高,原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们的需求。在这样的情况下,由于钢筋混凝土短肢剪力墙结构具有墙肢可灵活布置,房间内无露梁露柱的现象,给建筑较大的灵活空间,剪力墙数量较少,减轻了自重,减小了水平地震作用,降低了钢筋混凝土的用量等优点,因此得到了广泛运用。为此,本文将重点谈谈小高层住宅中短肢剪力墙结构的设计应用。
二、短肢剪力墙结构体系的特点
1.结合建筑平面,利用间隔墙位置来布置竖向构件,基本上不与建筑使用功能发生矛盾。
2.墙的数量可多可少,肢长可长可短,主要视抗侧力的需要而定,还可通过不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位置。
3.在结构布置方面灵活性及可调整性大,可选择的方案较多,较易处理楼盖的支承。
4.连接各墙的梁,随墙肢位置而设于间隔墙竖平面内。可隐蔽。
5.根据建筑平面的抗侧刚度的需要,利用中心剪力墙,形成主要的抗侧力构件,较易满足刚度和强度要求。
三、应用范围
高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构。设计时应注意：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；其次，具有较短肢剪力墙的剪力墙结构最大适用高度应比规范中剪力墙结构的规定值适当降低，7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和60m；第三，对于B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，即使设置筒体，也不应采用具有较多短肢剪力墙的剪力墙结构；第四，如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不属于这种短肢剪力墙与筒体共同工作的剪力墙结构。
四、短肢剪力墙结构布置
1.短肢墙的数量应当适中,避免结构太刚或太柔,满足竖向荷载和抗侧力需要即可。
2.短肢剪力墙的纵横应尽量均匀分布,其轴向应力不应相差悬殊；竖向布置短肢剪力墙，尽可能做到墙肢上、下对齐、连续，尽量避免洞口错位，与连梁一起构成连续跨数较多的抗侧力体系。
3.短肢剪力墙肢间距不宜过大,在平面外边缘及角点处,特别是外凸部分,布置必要的短肢墙,既有利于梁的支撑,又可以分散荷载,以加强其整体性和满足平面刚性的要求。
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4.各短肢剪力墙应尽量对齐并拉直,与连梁一起构成成片的联肢墙抗侧力结构。
5.每道短肢墙宜与两个方向的梁连结,连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内; 短肢剪力墙应该尽量在另一方向上设置翼缘，尽可能避免有一字形短肢剪力墙出现；连梁宽度一般宜与墙肢厚度相等;墙肢不宜过厚,以采用200 mm、250 mm或300 mm为宜;可以混合布置部分较长的墙或矩形柱。
6.小高层住宅外围部分的竖向构件根据受力的需要和建筑平面布置,设置适量的钢筋混凝土短肢剪力墙,在各短肢剪力墙的墙肢间布置连系梁,把这些短肢墙以及核心筒连成一个整体,构成整幢建筑的结构体系。
五、短肢剪力墙结构的计算分析
短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型同于普通剪力墙结构，将结构作为空间体系，粱和柱均采用空间杆单元，剪力墙单元模型。目前计算上可采用的三维空间分析软件有开口薄壁计算模型，空间膜元，板壳单元模型以及墙组元模型。楼板假定有无限刚和弹性两种，
目前短肢剪力墙结构广泛采用中国建筑科学研究院PKPM工程部的两个计算软件，TAT(多层及高层建筑结构三维分析与计算软件)和SATWE(高层建筑结构空间有限及分析与设计软件)。TAT用来计算一些结构体系较为规整的高层建筑物，其计算模型视墙为薄壁杆件；SATWE用来计算一些结构体系复杂、规模大的高层或超高层建筑物，是基于壳元理论的考虑空间组合作用的有限元分析方法，减少模型化误差，精度高。SATWE是较实用的板壳单元模型，其特点是用每一节点六个自由度的壳无来模拟剪力墙单元。剪力墙既有平面内的刚度，又有平面外的刚度，楼板既可以按弹性考虑，也可以按刚性板考虑，这是一种接近实际情况的模型。结构设计时应针对建筑特点选择合适的结构计算软件。
六、短肢剪力墙结构设计应注意的问题
1. 为限制过多的剪力墙的数量，在抗震设计时，筒体和一般剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不宜小于结构底部总地震倾覆力矩50%；
2. 抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比规范中规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用；目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；
3. 出于改善延性的考虑，抗震设计时，各层短肢剪力墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.45、0.5和0.55；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；
4.对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应调整，其他各层也要调整，一、二、三级抗震等级应分别乘以增大系数1.4、1.2和1.1，目的是避免短肢剪力墙过早剪坏；
5. 短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位一、二级不宜小于1.2%，三、四级不宜小于1.0%；其它部位一、二级不宜小于1.0%，三、四级不宜小于0.8%；
6. 对于短肢剪力墙截面最小厚度，无论抗震还是非抗震设计，其厚度都不应小于200㎜；对于非抗震设计，除要求建筑最大适用高度适当降低外，对墙肢厚度限制的目的是使墙肢不致过小。
综上所述,目前,随着小高层建筑的逐渐发展和人们对住宅使用功能要求的逐步提高,由于短肢剪力墙结构可以灵活布置,墙肢可长可短,可落地也可带转换层,房间内不会出现露梁露柱的现象,且短肢剪力墙的抗震性能也优于异形柱剪力墙结构,因此在设计中根据其受力的特点,充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后,并选择合理的布置形式,正确掌握计算分析方法,它将在多、高层的住宅中有着广阔的发展前景。
参考文献：
1 张王送.短肢剪力墙结构的抗震设计[J].安徽建筑,2005.12(6)
2 JGJ3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程[S]
3 于 群.小高层住宅中短肢剪力墙结构的设计应用[J].中国科技信息,2005.(19A)
论文作者:陈柏春
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/7
标签：剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 住宅论文; 平面论文; 模型论文; 小高层论文; 《防护工程》2018年第7期论文;