1、<p><b>　　短肢剪力墻結構設計</b></p><p>　　摘要：短肢剪力墻結構在現(xiàn)代住宅建筑中應用越來越多，本文在工程實踐基礎上，分析這種結構型式的特點、適用范圍、計算方法等，指出在結構設計中應注意的一些問題。 </p><p>　　關鍵詞：短肢剪力墻；結構設計 </p><p>　　中圖分類號：TU318文獻標識碼： A

2、文章編號： </p><p>　　近年來，隨著人們對住宅，特別是小高層住宅平面與空間的要求越來越高，原來普通框架結構的露柱露梁、普通剪力墻結構對建筑空間的嚴格限定與分隔已不能滿足人們的需求。在這樣的情況下，由于鋼筋混凝土短肢剪力墻結構具有墻肢可靈活布置，房間內無露梁露柱的現(xiàn)象，給建筑較大的靈活空間，剪力墻數(shù)量較少，減輕了自重，減小了水平地震作用，降低了鋼筋混凝土的用量等優(yōu)點，因此得到了廣泛運用。 </p&g

3、t;<p><b>　　1短肢剪力墻結構 </b></p><p>　　短肢剪力墻結構是指墻肢的長度為厚度的5～8倍剪力墻結構，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折線型、“一”字型。 </p><p>　　這種結構型式的特點是： </p><p>　?。?）結合建筑平面，利用間隔墻位置來布置豎向構件，基本上不與

4、建筑使用功能發(fā)生矛盾； </p><p>　?。?）墻的數(shù)量可多可少，肢長可長可短，主要視抗側力的需要而定，還可通過不同的尺寸和布置來調整剛度中心的位置； </p><p>　　（3）能靈活布置，可選擇的方案較多，樓蓋方案簡單； </p><p>　?。?）連接各墻的梁，隨墻肢位置而設于間隔墻豎平面內，可隱蔽； </p><p>　?。?）根

5、據(jù)建筑平面的抗側剛度的需要，利用中心剪力墻，形成主要的抗側力構件，較易滿足剛度和強度要求。 </p><p>　　在進行以上分析后，按《高層建筑結構設計與施工規(guī)范》進行截面與構造設計，相對于異形柱結構，短肢剪力墻結構的理論與實踐較為成熟，但這種結構在結構設計中仍然有需要引起重視的方面： </p><p>　　(1)由于短肢剪力墻結構相對于普通剪力墻結構其抗側剛度相對較小，設計時宜布置適當數(shù)

6、量的長墻，或利用電梯，樓梯間形成剛度較大的內筒，以避免設防烈度下結構產(chǎn)生大的變形，同時也形成兩道抗震設防； </p><p>　　(2)短肢剪力墻結構的抗震薄弱部位是建筑平面外邊緣的角部處的墻肢，當有扭轉效應時，會加劇已有的翹曲變形，使其墻肢首先開裂，應加強其抗震構造措施，如減小軸壓比，增大縱筋和箍筋的配筋率； </p><p>　　(3)高層短肢剪力墻結構在水平力作用下，顯現(xiàn)整體彎曲變形

7、為主，底部外圍小墻肢承受較大的豎向荷載和扭轉剪力，由一些模型試驗反映出外周邊墻肢開裂，因而對外周邊墻肢應加大厚度和配筋量，加強小墻肢的延性抗震性能。短肢墻應在兩個方向上均有連接，避免形成孤立的“一”字形墻肢； </p><p>　　(4)各墻肢分布要盡量均勻，使其剛度中心與建筑物的形心盡量接近，必要時用長肢墻來調整剛度中心； </p><p>　　(5)高層結構中的連梁是一個耗能構件，在短

8、肢剪力墻結構中，墻肢剛度相對減小，連接各墻肢間的梁已類似普通框架梁，而不同于一般剪力墻間的連梁，不應在計算的總體信息中將連梁的剛度大幅下調，使其設計內力降低，應按普通框架梁要求，控制砼壓區(qū)高度，其梁端負彎矩鋼筋可由塑性調幅70%～80%來解決，按強剪弱彎，強柱弱梁的延性要求進行計算。 </p><p>　　2 短肢剪力墻結構計算 </p><p>　　短肢剪力墻結構是適應建筑要求而形成的特

9、殊的剪力墻結構。其計算模型、配筋方式和構造要求均同于普通剪力墻結構。在TAT、TBSA中，只需按剪力墻輸入即可，而且TAT、TBSA更適合用來計算短肢剪力墻結構。TAT、TBSA所用的計算模型都是桿件、薄壁桿件模型，其中梁、柱為普通空間桿件，每端有６個自由度，墻視為薄壁桿件，每端有７個自由度（多一個截面翹曲角，即扭轉角沿縱軸的導數(shù)），考慮了墻單元非平面變形的影響，按矩陣位移法由單元剛度矩陣形成總剛度矩陣，引入樓板平面內剛度無限大假定減少

10、部分未知量之后求解，它適用于各種平面布置，未知量少，精度較高。但是，薄壁桿件模型在分析剪力墻較為低寬、結構布置復雜（如有轉換層）時，也存在一些不足，主要是薄壁桿件理論沒有考慮剪切變形的影響，當結構布置復雜時變形不協(xié)調。而短肢剪力墻結構由于肢長較短（一般為墻厚的５～８倍），本身較高細，更接近于桿件性能，所以，用TAT、TBSA計算短肢剪力墻結構能較好地反映結構的受力，精度較高。 </p><p>　　對設有轉換層的

11、短肢剪力墻結構，一般都只是將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻為框支結構?？蛑Ъ袅κ鞘芰γ嫦蚴芰c過渡，由于薄壁桿件的連接處是點連接，所以用薄壁桿件模型不能很好地處理位移的連續(xù)和力的正確傳遞。因此，帶有轉換層的短肢剪力墻結構宜優(yōu)先采用墻元模型軟件（如SATWE）進行計算。當然，從整體上的內力（特別是下部支承柱的內力）分布情況來看，如果將剪力墻加以適當?shù)奶幚恚€是可以用TAT、TBSA對結構進行整體計算的。 <

12、/p><p>　　3 短肢剪力墻結構中轉換層的設置高度及框支柱 </p><p>　　在現(xiàn)代高層住宅的地下室和下部幾層，由于停車和商業(yè)用房需較大空間，就得通過轉換層來實現(xiàn)。在短肢剪力墻結構中，一般都只將電梯間、樓梯間、核心筒和一少部分剪力墻落地，其于剪力墻為框支結構。 </p><p>　　據(jù)研究表明，“框支剪力墻結構當轉換層位置較高時，轉換層附近層間位移角及內力分布急

13、劇突變，內力的傳遞僅靠轉換層一層樓板的間接傳力途徑很難實現(xiàn)；轉換層下部的“框支”結構易于開裂和屈服，轉換層上部幾層墻體易于破壞。這種結構體系不利于抗震。高烈度區(qū)（9度及9度以上）不應采用；8度區(qū)可以采用，但應限制轉換層設置高度，可考慮不宜超過3層；7度區(qū)可適當放寬限制?！币虼耍ㄗh在6度抗震設防區(qū)，短肢剪力墻結構中轉換層設置高度不宜超過５層，避免高位轉換。轉換層上下的層剛度比γ宜接近1，不宜超過2。轉換層位置較高時，宜同時控制轉換層下部

14、“框支”結構的等效剛度（即考慮彎曲剪切和軸向變形的綜合剛度），使EgJg與EcJc接近。EgJg為剪力墻結構的等效剛度，剪力墻結構高度取框支層的總高度，其平面和層高與轉換層上部的剪力墻結構相同；EcJc為轉換層下部“框支”結構的等效剛度。研究表明，“控制轉換層下部“框支”結構的等效剛度對于減少轉換層附近的層間位移角和內力突變是十分必要的，效果也很顯著”。 </p><p>　　規(guī)范對框支柱的內力、軸壓比、配筋等的

15、要求都嚴于普通柱?？蛑Ъ袅Y構當轉換層位置較高時，如何定義框支柱，涉及到安全與經(jīng)濟的問題。根據(jù)圣維南原理，局部處理的影響只限于局部范圍，所以當轉換層位置較高（如高位轉換）時，除轉換層附近樓層的內力較復雜外，下面的結構受到的影響很小，應與普通框架結構基本一樣，不必按框支柱處理。根據(jù)相關資料，計算了兩個,28層的結構，一為內筒外框架結構，一為內筒外框支結構，轉換層設在18層。計算結果表明，轉換層下二層的內力影響很大，下三層的內力誤差最大為

16、15%，下五層的內力已比較接近（最大誤差小于10%）,下八層的內力已基本一樣（最大誤差小于5%）。這說明框支柱只需在五層范圍內加以考慮，其它層的柱子按普通框架柱處理即可。因此，建議當轉換層位置不超過五層時，轉換層下的各層柱均按框支柱處理；當轉換層位置超過五層時，轉換層下相鄰的五層柱按框支柱處理，而其它層的柱按普通框架柱處理。由于高位轉換對抗震不利，所以結構設計中應盡量避免高位轉換。 </p><p>　　4 短肢

17、剪力墻結構的抗震薄弱環(huán)節(jié)及概念設計 </p><p>　　振動臺模擬地震試驗結果表明，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢、底部外圍的小墻肢、連梁等是短肢剪力墻結構的抗震薄弱環(huán)節(jié)。當有扭轉效應，建筑平面外邊緣及角點處的墻肢會首先開裂；在地震作用下，高層短肢剪力墻結構將以整體彎曲變形為主，底部外圍的小墻肢，截面面積小且承受較大的豎向荷載，破壞嚴重，尤其“一”字形小墻肢破壞最嚴重；在短肢剪力墻結構中，由于墻肢剛度相對減小，使

18、連梁受剪破壞的可能性增加。因此，在短肢剪力墻結構設計中，對這些薄弱環(huán)節(jié)，更應加強概念設計和抗震構造措施。例如，短肢剪力墻在平面上分布要力求均勻，使其剛度中心和建筑物質心盡量接近，以減小扭轉效應；適當增加建筑平面外邊緣及角點處的墻肢厚度（宜取250mm，對底部外圍的小墻肢根據(jù)需要可取用300mm），加強墻肢端部的暗柱配筋，嚴格控制墻肢截面的軸壓比不超過0.6，以提高墻肢的承載力和延性；高層結構中連梁是一個耗能構件，連梁的剪切破壞會使結構的

19、延性降低，對抗震不利，設計時應注意對連梁進行“強剪弱彎”的驗算，保證連梁的受彎屈服先于剪切破壞；短肢剪力墻宜在兩個方向均有梁與之拉結，連梁宜布置在各肢的平面內，避免采用“一”字形墻肢；短肢剪力墻底部加強</p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　對于新興的短肢剪力墻結構，結構工程師在設計中應充分重視概念設計，根據(jù)其受力的特點，充分了解其破壞的各