浅谈短肢剪力墙结构设计

郭金慧

（广西城市建设学校，广西 桂林 541003）

随着时代的发展，建筑住宅的设计也在不断迎合人们的需要，大空间、自由分隔都是现在设计的主流。在结构上，如果结构型式选用普通框架，既不美观，也很影响使用；如果结构型式选用的是普通剪力墙结构，空间又无法达到人们的要求。通过结构设计人员不断的探索和实践，将剪力墙融合框架优点，形成了更适合小高层及多层的结构型式，即短肢剪力墙结构。短肢剪力墙结构定义为墙肢的长厚比为5-8的特殊剪力墙结构。常见的短肢剪力墙有：“T”、“L”、“十”、“Z”及“一”型的。

1 短肢剪力墙的优点和缺点

短肢剪力墙结构与普通剪力墙结构相比，有自重较低的优点，普通剪力墙一般自重在13～16KN/m2，，而短肢剪力墙结构自重一般为10～12KN/m2，，上部自重减轻可使基础费用降低；除了自重，短肢剪力墙的造价也较低，一般15层左右剪力墙结构用钢量约为65kg/m2，而采用短肢剪力墙结构时，用钢量约为53kg/m2；有优点也不能忽略其缺点，比如会增加工程的综合造价，还有短肢剪力墙结构的抗震性能较差，所以在地震区高层住宅中，剪力墙不宜过少，墙肢不宜过短，必须设置一定数量的普通剪力墙。

因而，在选择结构型式时，必须因地制宜，扬长避短。

2 短肢剪力墙的界定

根据《高层建筑混凝土结构技术规程》第7.1.8条的文字解释：“1、短肢剪力墙是指截面厚度不大于300mm、各肢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。

SATWE根据规范对如何判定短肢剪力墙做了内部标准：1）对于L形、T形等双肢剪力墙，只要有一个方向的墙肢的长度与其厚度之比大于8，就不判断为短肢剪力墙。2）对于墙肢数量大于2的多肢剪力墙（如十字剪力墙等），无论其墙肢长度与其厚度之比是否大于8，程序均布判断为短肢剪力墙。

通过计算，若短肢剪力墙得出的第一振型地震倾覆力矩只占结构底部总倾覆力矩的40%，则不能定义为短肢剪力墙结构，结构体系只能认定为普通剪力墙结构，体系内包含的短肢剪力墙的抗震等级不必提高一级；如果计算结果中短肢剪力墙得出的第一振型的倾覆力矩大于等于结构底部总倾覆力矩的50%，那么说明方案不合理，需要调整，直到计算的第一振型的倾覆力矩与结构底部总倾覆力矩的的比值小于50%且大于等于40%为止。短肢剪力墙结构中，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩占结构底部总倾覆力矩的百分比，可在程序输出的WVOZQ.OUT文件查看。

关于短肢剪力墙结构，各地的地方标准也有不同的定义。例如北京地区，北京市2004年12月颁布的《北京市建筑设计技术细则——结构专业》分册规定：

2.1 多层剪力墙结构中，当由短肢剪力墙负荷的楼面面积占全部楼面面积超过60%时，可定义为短肢剪力墙结构；在短肢剪力墙结构中，各层所有短肢剪力墙的截面面积不应小于该层所有剪力墙的截面面积的2/3，并且各层短肢剪力墙承担的水平剪力应大于等于底部剪力的20%；

2.2 高层剪力墙结构中，当由短肢剪力墙负荷的楼面面积占全楼楼面面积之比超过50%时，可定义为短肢剪力墙结构。进行抗震计算时，筒体加普通剪力墙得到的第一振型的底部倾覆力矩应大于等于整个结构底部的总地震倾覆力矩的70%，同时规定任一层短肢剪力墙承受的水平剪力不应小于总基底剪力的20%。

《北京市建筑设计技术细则（结构专业）》分册有以下说明：如果是多层采用剪力墙结构，虽然墙肢截面的高厚比为5～8，但如果墙肢是与较强的连梁（连梁跨高比≤2.5）相连或与翼墙相接（翼墙长厚比≤5），这样的墙肢可不作为短肢剪力墙看待；对于高层剪力墙结构，当墙肢截面高度与厚度之比虽然为5～8，但如果墙肢是与较强的连梁（高度不小于400毫米，并且连梁跨高比≤2.5）相连或与翼墙相连接（翼墙长厚比大于等于5）或墙厚不小于400毫米时，应不按短肢剪力墙设计。

3 短肢剪力墙与异型柱的区别

3.1 首先，我们可以根据其截面尺寸来判断。普通框架柱的宽高比小于3，异形柱的截面各肢的肢高肢厚比3～4，短肢剪力墙长厚比为5～8，剪力墙的长厚比大于8。

3.2 根据截面判定后，短肢剪力墙和异型柱在设计上也是不同的。如果是短肢剪力墙，那么其轴压比应按剪力墙的轴压比要求，刚度应按墙输入、选用壳元或薄壁杆元，其配筋时按剪力墙构造，且构造要求则根据高规的短肢剪力墙构造；

如果是异形柱，那么它的轴压比则根据框架柱的轴压比来要求，刚度必须把梁的刚域也考虑进去，配筋按双偏压计算，构造要求根据异形柱规程来构造。

4 从短肢剪力墙到框支转换的混合结构的设计讨论

从上部的短肢剪力墙到框支的转换，属于混合结构，复杂而容易混淆，这类型式因为工程实际需要我们时而会遇到。碰到这种情况主要有以下几个问题需要考虑：

4.1 短肢剪力墙根部为梁，上下不连续，结构整体变形特征不符合短肢剪力墙的特征；

4.2 因为是混合，短肢剪力墙结构的倾覆弯矩不能按单纯的短肢剪力墙来要求，因为它的前提是短肢墙必须上下连续，而且下部短肢墙所占倾覆弯矩小于50%，而混合结构中，下部是框支的转换层；

4.3按照复杂高层的要求，构件的底部加强区范围比一般的短肢剪力墙结构要求高很多。

对于这类混合结构的结构体系是按“复杂高层结构”还是“短肢剪力墙”，根据工程实例，我们可以大致总结：在地震组合作用下“复杂高层结构”的弯矩值大于“短肢剪力墙结构”；而地震组合作用下“短肢剪力墙结构”的剪力值大于“复杂高层结构”；框支转换短肢剪力墙结构应分别定义为“短肢剪力墙”结构和“复杂高层”结构，分别进行两次计算，考虑最不利情况。

5 短肢剪力墙—筒体应注意的若干问题

根据短肢剪力墙抗震性能的特点，设计中首先必须选择较全面的计算软件，正确的考虑计算模型及相应参数，计算完毕要对结果的合理性进行分析，不能盲目相信结果。

5.1 在抗震设防地区的建筑采用短肢剪力墙结构型式，要特别注意设计的剪力墙数量不宜过少，且短肢剪力墙的墙肢不能太短，也不能将高层建筑的剪力墙全部用短肢剪力墙代替，必须设计有剪力墙筒体，才能更好抵抗水平力。

5.2 在布置短肢剪力墙平面时，要注意合理性，尽量使整个结构的重心与刚度中心重合，也不应设计太多的T、L 、]、+字型式的短肢剪力墙，尽量少用一字型的剪力墙。

5.3 结构的核心区楼板应适当加厚，主要是考虑使水平力得到可靠的传递，而与中心筒体连接的连梁按强剪弱弯设计，短肢剪力墙之间的梁跨度宜在4～6米。

5.4 由于填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量有差异，为防止产生裂缝，处理方法通常是在粉刷前于交界面处设置玻璃丝布。

根据现今整个建筑工程市场的需要，短肢剪力墙结构的应用还是较多的，这就要求设计人员必须理解和正确把握它的优缺点，在设计中，扬长避短，合理布置，细心分析，熟练短肢剪力墙各种情况下的相应要求，才能真正确保建筑结构的安全性能达到要求。

[1]JGJ 3-2010.高层建筑混凝土结构技术规程.

[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例.

[3]杨星.PKPM结构软件工程应用及实例剖析.

[4]姜学诗.建筑结构施工图设计文件审查常见问题分析.