浅谈短肢剪力墙结构体系的设计

王　利

摘 要：随着人们对住宅平面和空间建筑要求的提高，较好适应小高层住宅建筑结构的短肢剪力墙结构体系逐渐形成，本文结合工作实际，对这一体系的设计进行分析。

关键词：短肢剪力墙 结构设计

近年来随着人们对住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是经过不断的实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系，即短肢剪力墙结构体系。

短肢剪力墙属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的肢，而且通常采用?T形、?L形、］形、?Z形等形式，偶尔也会出现＋形，当有斜向隔墙时，也可能有n形或A形的。当这些墙的肢相当短（肢长＜4倍墙厚）时，它已接近于柱的形式，但并非是方形或矩形，因此，也称之为“异形柱”。以异形柱及连系它们的梁组成的框架结构，就称之为“异形柱框架结构”。本文结合实际工作经验，对短肢剪力墙结构体系的设计进行了详细分析。

1.短肢剪力墙结构体系的特点

1.1.结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件，剪力墙的数量可多可少，剪力墙肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定；

1.2.能灵活布置，可选择的方案较多，较易处理楼盖的支承；

1.3由于减少了剪力墙数量，而代之以轻质填充墙，不仅房屋总重量可以减轻，同时也可适当降低结构刚度，使地震作用减小；

1.4连结各墙的梁，也随墙肢位置而位于间隔墙竖平面内，属于隐蔽型的；

1.5视建筑平面及抗侧力的需要，将中心竖向交通区处理成为筒体，以承受主要水平力。

2.短肢剪力墙结构体系结构布置的一般原则

2.1短肢墙的数量应当适中，满足竖向荷载和抗侧力需要即可；

2.2.短肢墙应尽量均匀分布，使其轴向应力不相差悬殊，而且也便于支承楼盖；

2.3.当有抗震要求或风力较大，或者平面凹凸较多时，应在平面外边缘及角点处，特别是外凸部分，布置必要的短肢墙以加强其整体性和满足平面刚性的要求；

2.4.各短肢墙应尽量对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规整且连续跨数较多的抗侧力片，当然，不能完全做到时也容许局部互相错开；

2.5每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连结，连梁尽可能布置在墙肢的竖平面内。连梁宽度一般与墙肢厚度相等，但受力或构造需要时，也可比墙肢厚略大或略小；

2.6.必要时可以混合布置部分较长的墙或方（矩）形柱。

3.短肢剪力墙结构体系的设计原则

由于短肢剪力墙结构抗震性能较差，因此在设计时，首先要选择适合的计算软件，合理地选择计算分析方法，确定计算模型和相关参数，并加强对计算结果合理性判断，特别要加强概念设计。

3.1短肢剪力墙结构是适应建筑要求而形成的特殊的剪力墙结构。其计算模型、配筋方式和构造要求均同于普通剪力墙结构；

3.2短肢剪力墙结构当转换层位置较高时，转换层附近层间位移角及内力分布急剧突变，内力的传递仅靠转换层一层楼板的间接传力途径很难实现；转换层下部结构易于开裂和屈服，转换层上部几层墙体易于破坏。因此，建议在6度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层，避免高位转换；

3.3.短肢剪力墙结构的抗震薄弱部位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂，因此应加墙其抗震构造措施，如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率；

3.4主要抗侧力结构筒体一般利用楼、电梯间等，但要注意刚度的均衡性，不要集中在一处布置使建筑产生过大的扭转效应，同时筒体要有足够的刚度，其平面尺寸不宜过小，要使筒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%，形成多道抗震防线，为了确保水平力可靠传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁净跨不宜过小，使其具有一定的耗能作用；

3.5短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；

3.6各短肢墙应尽量对齐、拉直，使之与连梁一起构成较规则且连续均匀的抗侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接；

3.7.短肢墙的数量可多可少，肢长可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度中心位置；

3.8.短肢墙受力以承担竖向荷载为主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适当，墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左右为好，且墙厚不小于200mm，当墙肢截面高度与厚度比小于等于3时，应按柱的要求进行设计，短肢墙在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一、二、三时分别不宜大于0.5、0.6、0.7。对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，因其延性更为不利，因此轴压比限值要相应降低0.1；

3.9短肢剪力墙的抗震等级应比一般剪力墙的抗震等级提高一级采用，主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性；

3.10.短肢剪力墙结构体系考虑各部位宜取两种力学模型分析结果的不利情况，短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同分别按连梁、框架梁计算内力和配筋（即一般情况下当短剪力墙洞口形成的跨高比小于5的连梁，应按连梁进行设计；当跨高比不小于5时，宜按框架梁进行设计），短肢墙仍属于剪力墙的范畴，配筋可采用一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基本自振周期影响，折减系数可取0.8~0.9。

3.11、对于短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其他各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2，主要目的是避免短肢剪力墙过早剪坏。

4.结束语

短肢剪力墙结构体系在小高层建筑中的普遍应用，给结构设计者提出了更高的要求，随着设计经验的不断积累，短肢剪力墙结构体系的设计思路也会越来越完善，越来越合理。◆

参考文献：

[1]徐培福等．《转换层设置高度对框支剪力墙结构抗震性能的影响》[J]．《建筑结构》，2000，30(1)：38-42。