淺談短肢剪力墻結構設計

郭金慧

（廣西城市建設學校，廣西 桂林 541003）

隨著時代的發展，建筑住宅的設計也在不斷迎合人們的需要，大空間、自由分隔都是現在設計的主流。在結構上，如果結構型式選用普通框架，既不美觀，也很影響使用；如果結構型式選用的是普通剪力墻結構，空間又無法達到人們的要求。通過結構設計人員不斷的探索和實踐，將剪力墻融合框架優點，形成了更適合小高層及多層的結構型式，即短肢剪力墻結構。短肢剪力墻結構定義為墻肢的長厚比為5-8的特殊剪力墻結構。常見的短肢剪力墻有：“T”、“L”、“十”、“Z”及“一”型的。

1 短肢剪力墻的優點和缺點

短肢剪力墻結構與普通剪力墻結構相比，有自重較低的優點，普通剪力墻一般自重在13～16KN/m2，，而短肢剪力墻結構自重一般為10～12KN/m2，，上部自重減輕可使基礎費用降低；除了自重，短肢剪力墻的造價也較低，一般15層左右剪力墻結構用鋼量約為65kg/m2，而采用短肢剪力墻結構時，用鋼量約為53kg/m2；有優點也不能忽略其缺點，比如會增加工程的綜合造價，還有短肢剪力墻結構的抗震性能較差，所以在地震區高層住宅中，剪力墻不宜過少，墻肢不宜過短，必須設置一定數量的普通剪力墻。

因而，在選擇結構型式時，必須因地制宜，揚長避短。

2 短肢剪力墻的界定

根據《高層建筑混凝土結構技術規程》第7.1.8條的文字解釋：“1、短肢剪力墻是指截面厚度不大于300mm、各肢截面高度與厚度之比的最大值大于4但不大于8的剪力墻。

SATWE根據規范對如何判定短肢剪力墻做了內部標準：1）對于L形、T形等雙肢剪力墻，只要有一個方向的墻肢的長度與其厚度之比大于8，就不判斷為短肢剪力墻。2）對于墻肢數量大于2的多肢剪力墻（如十字剪力墻等），無論其墻肢長度與其厚度之比是否大于8，程序均布判斷為短肢剪力墻。

通過計算，若短肢剪力墻得出的第一振型地震傾覆力矩只占結構底部總傾覆力矩的40%，則不能定義為短肢剪力墻結構，結構體系只能認定為普通剪力墻結構，體系內包含的短肢剪力墻的抗震等級不必提高一級；如果計算結果中短肢剪力墻得出的第一振型的傾覆力矩大于等于結構底部總傾覆力矩的50%，那么說明方案不合理，需要調整，直到計算的第一振型的傾覆力矩與結構底部總傾覆力矩的的比值小于50%且大于等于40%為止。短肢剪力墻結構中，短肢剪力墻承受的地震傾覆力矩占結構底部總傾覆力矩的百分比，可在程序輸出的WVOZQ.OUT文件查看。

關于短肢剪力墻結構，各地的地方標準也有不同的定義。例如北京地區，北京市2004年12月頒布的《北京市建筑設計技術細則——結構專業》分冊規定：

2.1 多層剪力墻結構中，當由短肢剪力墻負荷的樓面面積占全部樓面面積超過60%時，可定義為短肢剪力墻結構；在短肢剪力墻結構中，各層所有短肢剪力墻的截面面積不應小于該層所有剪力墻的截面面積的2/3，并且各層短肢剪力墻承擔的水平剪力應大于等于底部剪力的20%；

2.2 高層剪力墻結構中，當由短肢剪力墻負荷的樓面面積占全樓樓面面積之比超過50%時，可定義為短肢剪力墻結構。進行抗震計算時，筒體加普通剪力墻得到的第一振型的底部傾覆力矩應大于等于整個結構底部的總地震傾覆力矩的70%，同時規定任一層短肢剪力墻承受的水平剪力不應小于總基底剪力的20%。

《北京市建筑設計技術細則（結構專業）》分冊有以下說明：如果是多層采用剪力墻結構，雖然墻肢截面的高厚比為5～8，但如果墻肢是與較強的連梁（連梁跨高比≤2.5）相連或與翼墻相接（翼墻長厚比≤5），這樣的墻肢可不作為短肢剪力墻看待；對于高層剪力墻結構，當墻肢截面高度與厚度之比雖然為5～8，但如果墻肢是與較強的連梁（高度不小于400毫米，并且連梁跨高比≤2.5）相連或與翼墻相連接（翼墻長厚比大于等于5）或墻厚不小于400毫米時，應不按短肢剪力墻設計。

3 短肢剪力墻與異型柱的區別

3.1 首先，我們可以根據其截面尺寸來判斷。普通框架柱的寬高比小于3，異形柱的截面各肢的肢高肢厚比3～4，短肢剪力墻長厚比為5～8，剪力墻的長厚比大于8。

3.2 根據截面判定后，短肢剪力墻和異型柱在設計上也是不同的。如果是短肢剪力墻，那么其軸壓比應按剪力墻的軸壓比要求，剛度應按墻輸入、選用殼元或薄壁桿元，其配筋時按剪力墻構造，且構造要求則根據高規的短肢剪力墻構造；

如果是異形柱，那么它的軸壓比則根據框架柱的軸壓比來要求，剛度必須把梁的剛域也考慮進去，配筋按雙偏壓計算，構造要求根據異形柱規程來構造。

4 從短肢剪力墻到框支轉換的混合結構的設計討論

從上部的短肢剪力墻到框支的轉換，屬于混合結構，復雜而容易混淆，這類型式因為工程實際需要我們時而會遇到。碰到這種情況主要有以下幾個問題需要考慮：

4.1 短肢剪力墻根部為梁，上下不連續，結構整體變形特征不符合短肢剪力墻的特征；

4.2 因為是混合，短肢剪力墻結構的傾覆彎矩不能按單純的短肢剪力墻來要求，因為它的前提是短肢墻必須上下連續，而且下部短肢墻所占傾覆彎矩小于50%，而混合結構中，下部是框支的轉換層；

4.3按照復雜高層的要求，構件的底部加強區范圍比一般的短肢剪力墻結構要求高很多。

對于這類混合結構的結構體系是按“復雜高層結構”還是“短肢剪力墻”，根據工程實例，我們可以大致總結：在地震組合作用下“復雜高層結構”的彎矩值大于“短肢剪力墻結構”；而地震組合作用下“短肢剪力墻結構”的剪力值大于“復雜高層結構”；框支轉換短肢剪力墻結構應分別定義為“短肢剪力墻”結構和“復雜高層”結構，分別進行兩次計算，考慮最不利情況。

5 短肢剪力墻—筒體應注意的若干問題

根據短肢剪力墻抗震性能的特點，設計中首先必須選擇較全面的計算軟件，正確的考慮計算模型及相應參數，計算完畢要對結果的合理性進行分析，不能盲目相信結果。

5.1 在抗震設防地區的建筑采用短肢剪力墻結構型式，要特別注意設計的剪力墻數量不宜過少，且短肢剪力墻的墻肢不能太短，也不能將高層建筑的剪力墻全部用短肢剪力墻代替，必須設計有剪力墻筒體，才能更好抵抗水平力。

5.2 在布置短肢剪力墻平面時，要注意合理性，盡量使整個結構的重心與剛度中心重合，也不應設計太多的T、L 、]、+字型式的短肢剪力墻，盡量少用一字型的剪力墻。

5.3 結構的核心區樓板應適當加厚，主要是考慮使水平力得到可靠的傳遞，而與中心筒體連接的連梁按強剪弱彎設計，短肢剪力墻之間的梁跨度宜在4～6米。

5.4 由于填充墻與鋼筋混凝土墻的變形模量有差異，為防止產生裂縫，處理方法通常是在粉刷前于交界面處設置玻璃絲布。

根據現今整個建筑工程市場的需要，短肢剪力墻結構的應用還是較多的，這就要求設計人員必須理解和正確把握它的優缺點，在設計中，揚長避短，合理布置，細心分析，熟練短肢剪力墻各種情況下的相應要求，才能真正確保建筑結構的安全性能達到要求。

[1]JGJ 3-2010.高層建筑混凝土結構技術規程.

[2]李國勝.多高層鋼筋混凝土結構設計中疑難問題的處理及算例.

[3]楊星.PKPM結構軟件工程應用及實例剖析.

[4]姜學詩.建筑結構施工圖設計文件審查常見問題分析.