短肢剪力墙的抗震受力分析及实例

施栋梁

（浙江西城工程设计有限公司　310014）

短肢剪力墙的抗震受力分析及实例

施栋梁

（浙江西城工程设计有限公司310014）

本文对短肢剪力墙的特征，抗震受力分析及欠缺的部分做了简单探讨，旨在为提高我高层建筑质量给予可借鉴的意见。

短肢剪力墙；结构设计；抗震性；工程力学

前言

随着人们生活环境的不断改变，以及整个社会科技的不断发展。人们生活的居住空间发生了越来越大的变化尤其是高层住宅。随之，人们对高层建筑主宅的相关墙体受力和质量特征也有了新的标准和要求。建筑工程行业已经开始对通常最简单常见的框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构进行了完善和提升。在原有剪力墙的基础上，延续了框架结构的优势性能，形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式[1]。

1　短肢剪力墙概述

1.1短肢墙剪力墙的定义

《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）中定义：短肢剪力墙的截面厚度不大于300mm，各肢截面高度最大值的厚度比大于4，但不超过8的剪切墙[2]。短肢剪力墙一般可以分为“T”型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。

1.2剪力墙的抗震性能

墙肢长度厚度比大于8的剪力墙为一般剪力墙，一般剪力墙不容易变性，也有不错的抗震效果[3]。另高层建筑物中也增加了钢筋，所以不必降低剪力墙结构和开放式结构的刚度而去设置填充，所以它会增加边缘成员和钢筋连梁的量。

短肢剪力墙结构实属扁形柱子的框剪结构，此种结构的受力和抗风、抗震性能远不及一般的框剪结构，更不及一般的剪力墙结构[4]。

因为设计需要，有时需要在剪力墙上开洞，这样做会减少了逐渐材料的使用，但是不加强墙体的支撑，容易减低抗震性等，在七度以上的震区不经常采用。

1.3短肢剪力墙的特点

（1）结合逐渐建筑的横纵面，不会干扰到建筑的其他功能，短肢剪力墙截面较薄，基本上不会突出墙外立面，从而大幅度提高大截面矩形柱占用使用面积和使用上的不便。

（2）墙的数量可多可少，墙可长可短，灵活的布局，视结构的需要而变化，有很多的方法，可以比较容易地处理楼盖的支承。

（3）灵活的布局，布局方案可以有很多选择，容易处理支持楼盖的要求，可用肋形梁楼盖，也可用于大跨度楼盖。

（4）短肢剪力墙位于梁壁的垂直面之间，从外立面看不出来，美化了视觉。

（5）使用混泥土比较少，可以减轻整个建筑物的重量，从而节约了时间提高了效率完成任务，也减少了建筑成本，另外也减少了地震对建筑的伤害。

（6）纵横比比较高，当有外作用力时，不会直接受到破坏，另因梁跨高比较大，当出现地震时，首先作用于弱连梁上，能很好的消耗地震产生的能量。

2　主体结构抗震受力分析

2.1案例概况

位于连云港市某小区1号楼，共计10层，平面尺寸为45m× 16m，总建筑面积6900m2，使用年限为70年，突出部分为电梯间。本小区楼房基本采用短肢剪力墙结构，根据规定改地区划分为地震第二组，抗震设防烈度为Ⅵ度，基本地震加速度值为0.05g平面。

对整体结构进行计算，采用SATWE程序的2005版本，该程序是由中国建筑科学研究院开发的，具有很强的实用性和准确性。在程序中，对剪力墙用的是墙元模式，这样工序简单操作方便，按照实际情况输入数据，然后进行模拟实验，其中需要额外注意的两种楼板：①刚性楼板；②弹性楼板。

在这个项目中，标准层布局规则，立面刚度没有突变，但由于在筒体刚度比较大，使结构的刚度中心和中心偏移的现象，导致扭转。为了精确地计算结果，在计算里随机选择了几种方法。

2.2结构扭转效应的控制

不对称的平面结构，导致了质量和刚度偏心，质量抗侧力不对称，结构的不均匀分布，重心比较低，或不是在同一个垂直中心线上。但是需要注意的是，实验中需要考虑楼房长度，因为这关系到因地震而产生的扭转效应。

（1）自振周期的控制

针对建筑物容易发生结构扭转效应，实际中，需要控制好自振周期，即位移比和周期比。这里主要讲述第二种周期比，当第一周期为平均自振周期，第二周期为扭转自振周期，同时Tt/T1满足国家要求；当第一第二周期为平均自振周期，第三周期为扭转自振周期，同时第三周期与第一周期T1比满足要求。

（2）结构位移控制

约束结构布局不规则，避免过度的偏心结构的更大的扭转效应出现。规定单向地震扭转时的变形计算应考虑到最大水平位移和垂直分量的位移，A分类建筑物的高度不超过1.2倍的楼层平均值，B分类高度高层建筑、高层建筑和复杂的混合结构高层建筑不应超过1.4倍的。

2.3短肢剪力墙底部地震倾覆力矩

在高规7.1.1中要求，高层楼房可以设计成短肢剪力墙，但是需要所占百分比，不能过多，也不能过少，与其他结构一起组成整体，一起抵抗水平力的墙结构。在设计中，底部的地震倾覆力矩最好低于50%，这样才能使得建筑物稳定。

2.4楼层地震剪力

在GB50011-2001建筑抗震设计规范及JGJ3-2002高层建筑混凝土结构技术规程中，并没有限制地震剪力系数，因此本项目不考虑。

3　短肢剪力墙设计的注意事项

（1）短肢剪力墙的数量可多可少，肢体长度可长可短，这主要取决于需要的抗侧力，而且通过不同的尺寸和刚度和刚度中心位置布局调整。

（2）需要控制好短肢剪力墙的轴压比，当轴压比比较大的时候，建筑物容易出现裂痕，使结构变形，丧失承重功能，在设计时需要多加注意。

（3）短肢墙力的承受竖向荷载为主，截面大小应适当，高度和壁厚比值应在5～8之间比较好，厚度不小于200mm。

（4）因为外墙面钢筋混凝土剪力墙之间填充的东西不同，在两者的交界处容易产生裂纹，通常采取的措施在所做粉刷的时候，将一层玻璃丝布覆盖在两者接口处，使应力平稳过渡，增强壁的完整性。

（5）由于短肢剪力墙体比较薄，而又和耦合连梁有一样宽，在实际施工中由于墙体的水平，竖向钢筋和暗柱的受力钢筋和箍筋，连梁和下杆件的应力为承重墙体内钢筋拥挤在一起，不影响混凝土。

（6）短肢剪力墙在地震中最容易受到损伤的是在墙肢处，当出现扭转现象时，容易加剧现有的弯曲变形，造成墙体的崩裂，所以需要加强抗震结构，例如增加配筋率，减少轴压比等等。

（7）因为短肢剪力墙墙肢比较短，当主建筑需要更大的空间时，一般会增加一个转换层，减少短肢剪力墙接触地面的数量。

（8）都在建筑物的中间位置的家差点上，最好设置一定数量的短肢剪力墙，有利于梁的支撑作用。

（9）在整个建筑中，短肢剪力墙数量需要控制，不能全部使用，需要与其他结构相结合，才能更好的发挥作用。另外要注意把握建筑物结构的刚度和柔弱性，既能很好有很好的抗震性，又有很好的抗风性，使结构周期，位移等国家规定的范围内。

4　结语

总之，整体剪力墙结构刚度大，变形小，抗倾覆能力好，相比其他类型的结构，在很大程度上已经成为高层建筑的主要结构体系，设计人员需要遵守原则，对实际情况进行分析计算，充分发挥短肢剪力墙的作用。随着人口在城市中聚集，土地资源比较紧张，短肢剪力墙可以很好地缓解住房压力。

[1]容柏生.高层住宅建筑中的短肢剪力墙体系[J].建筑结构学报，2012（10）：34～39.

[2]黄选明，曹万林，吕西林.不同形式暗支撑短肢剪力墙抗震性能试验研究.地震工程与工程震动，2009（8）：77～80.

[3]《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2010）.北京：中国建筑工业出版社，2010.

TU398.2

A

1673-0038（2015）13-0020-02

2015-3-2