短肢剪力墙结构设计中若干问题的探讨

刘溯

摘要 ：短肢剪力墙是指墙肢水平截面的高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙

关键词 ：短肢剪力墙 多肢短肢剪力墙

1. 什么是短肢剪力墙

顾名思义，短肢剪力墙就是墙肢较短的剪力墙，但由于其在工程应用中的复杂多样性，对短肢剪力墙的判断仍有一些问题需要讨论。

1.1短肢剪力墙的高厚比要求

（1）短肢剪力墻与一般剪力墙的区分 《高规》规定，短肢剪力墙是指墙肢水平截面的高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。

（2）短肢剪力墙与异型柱的区分

《异型柱规范》规定，异型柱是截面几何形状为L形、T形和十字形，且截面各肢的高厚比不大于4的柱。这样该规定就与《高层规程》7.1.2条的规定出现了不衔接的情况，即墙肢高厚比在4～5之问的构件应按异型柱设计还是按短肢剪力墙设计？《混凝土规范》规定，当构件截面的长边（长度）大于其短边（厚度）的4倍时，宜按墙的要求进行设计。

（3）墙与柱的区分 《抗震规范》6.3.6条规定，柱的截面长边与短边的边长比不宜大于3；抗震墙的墙肢长度不大于墙厚的3倍时，应按柱的要求进行设计。《高规》规定，矩形截面独立墙肢高厚比不大于3时，宜按框架柱进行截面设计。这些规范的论述是一致的，高厚比小于3的竖向构件应按矩形柱设计。综上，各类竖向构件可用截面高厚比进行区分：高厚比小于3为矩形柱，高厚比在3～4之间为异型柱，高厚比在4～8为短肢剪力墙，高厚比大于8为一般剪力墙。如果完全根据高厚比来界定短肢剪力墙，可能带来一些问题。如墙厚大于400mm时，则400x8-3.2m以上的长剪力墙也将划入短肢剪力墙的范围，这显然是不合理的。

1.2多肢短肢剪力墙判定

在实际工程中，L形、T形、十形和Z形的短肢剪力墙大量应用，且由于其比一字形短肢剪力墙的抗震性能强，延性及平面外稳定较好，规范要求矩肢剪力墙应尽可能设置翼缘。但规范规定的短肢剪力墙高厚比的判定方法仅适用于单肢剪力墙的判定，不适于多肢剪力墙的判定。PKPM结构软件规定，短肢剪力墙必须是不超过两个墙肢且每个墙肢高厚比都小于8的剪力墙。软件按此定义搜索和判定短肢剪力墙。需要说明的是，这个定义不是规范规定的，仅供参考。

1.3短肢剪力墙与两侧相连构件刚度的关系

由于短肢剪力墙抗震能力较差，应采取必要的加强措施，这是短肢剪力墙设计与一般剪力墙设计的差别之处。但如果与短肢剪力墙两侧相连的构件刚度很大，使该墙抗震性能提高，就不一定需要采用加强措施，如《北京细则》规定，当墙肢截面高度与厚度之比虽为5～8，但墙肢两侧均与较强连梁（连梁净跨与连梁截面高度之比≤2.5）或墙肢较短但与翼墙相连时（翼墙长度应不小于翼墙厚度的3倍），可不作为短肢剪力墙处理。

2.什么是短肢剪力墙结构

准确地说，规范并没有将短肢剪力墙单独划分为一种结构类型，而是将其称为“短肢剪力墙较多的剪力墙结构”，即其仅是剪力墙结构的一种特殊形式，并且明确规定高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，其所包含的普通剪力墙（主要是指结构平面中部由剪力墙构成晌简体，如楼梯问或电梯问）不能太少。以下为叙述方便，将这种结构简称为短肢剪力墙结构。那么包含多少短肢剪力墙方可作为短肢剪力墙结构设计呢？

2.1 短肢剪力墙数量的上限

《高规》规定，抗震设计时，简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总底部地震倾覆力矩的50%。这个规定是短肢剪力墙数量的上限，即短肢剪力墙承担的底部地震倾覆力矩不应超过总力矩的50%。

2.2 短肢剪力墙数量的下限

规范未明确规定短肢剪力墙数量的下限，使许多人感到困惑，因此一些地方规范和文献给出了一些参考意见：1）《高规解说>”…l指出，一般情况下，短肢剪力墙较多的剪力墙结构中，短肢剪力墙承受的倾覆力矩可占结构底部总倾覆力矩的40～6～50%。对于一般剪力墙结构，如果存在少量的短肢剪力墙，则不必遵守《高规》7.1.2条规定。2）《北京细则》指出，由短肢剪力墙负荷的楼面面积比例超过60%（多层）或50%（高层）。3）《广东高规》指出，短肢剪力墙的截面面积占剪力墙总截面面积的50%以上。4）《图解手册》”1指出，短肢剪力墙承受竖向荷载的面积较大，达到楼层面积的40%～50%以上（较高的建筑允许的面积应该取更小的数量）。

2.3 小结

以上对短肢剪力墙结构的论述虽不尽相同，判定的方法也各有侧重，但其基本观点是大致相同的，可以归纳为：1）短肢剪力墙结构应布置必要数量的简体或一般剪力墙。短肢剪力墙数量的上限为其承担的倾覆力矩不应大于总力矩的50%，否则应调整设计。2）短肢剪力墙结构中包含的短肢剪力墙应当“较多”，其数量下限一般可控制在低于上限的一个较少范围内（约10%），超过此范围不宜按短肢剪力墙结构进行设计。3）判断短肢剪力墙结构的方法很多，可以考查短肢剪力墙承担的倾覆力矩比值，或其负荷的楼层面积比值，或其截面积所占的比值。4）对不是短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙，不应按短肢剪力墙结构的要求进行调整，但应满足对小墙肢的要求。

3. 短肢剪力墙结构设计的相关规定

抗震设计时，高层短肢剪力墙结构应依据《高规》7.1.2条、《高规》7.2.1条等，进行必要的加强。

4. 短肢剪力墙结构是否节省工程造价

正方观点：短肢剪力墙结构比一般剪力墙结构可降低结构造价。原因：1）降低用钢量，一般15层左右剪力墙结构绚为65kg/m2，而短肢剪力墙结构约为53kg/m2； 2）减轻结构自重，一般剪力墙结构为l3～l6kN/m2，而短肢剪力墙结构为l0～l2kN/m2，由此可以减少桩基础费用。反方观点：短肢剪力墙结构不能降低造价。原因：1）短肢剪力墙结构的抗震性能不及普通剪力墙结构的，必须加强抗震构造措施，特别是抗震等级提高一级后，用钢量未必减少；2）短肢剪力墙结构不能采用普通剪力墙的大模板滑模施工工艺，增加了支模、砌填充墙、抹灰的工作量，增加了控制墙体裂缝的材料费和工时费用，延长了施工工期，综合造价未必能省。笔者观点：正反两方的说法都有道理，关键是看在什么地区，搞什么设计。如在我国南方的某些地区，抗震设防烈度较低，地基承载力较低，通常采用桩基础时，选择短肢剪力墙结构可以降低造价；而在我国北方的某些地区，抗震设防烈度较高，地基承载力较高，通常不采用桩基础，选择普通剪力墙结构可以降低造价。

参考文献：

[1]混凝土结构设计规范（GB50010-2010），中国建筑工业出版社，2010.

[2]建筑抗震设计规范（GB50011-2010）.建筑工业出版社，2010.

[3]高层建筑混凝土结构技术规程（JGJ3-2011）.建筑工业出版社，2011.

[4]混凝土异形柱结构技术规程（JGJ149/J514）.建筑工业出版社，2006.