摘要：短肢剪力墻在高層建筑中的應(yīng)用日益廣泛，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)。短肢剪力墻屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系，適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土塔式或板式高層住宅。本文從短肢剪力墻的概念及計(jì)算方面做了簡要論述。
　　關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；抗震性能
　　在中國內(nèi)地房地產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的這十年間，設(shè)計(jì)人員在不斷提升建筑外觀與戶內(nèi)布局品質(zhì)的同時(shí)，也在努力尋求建筑功能與經(jīng)濟(jì)之間的最佳契合點(diǎn)。隨著高層、小高層建筑的日益走俏，先前普通框架結(jié)構(gòu)的漏柱漏梁、普通剪力墻結(jié)構(gòu)對建筑空間的嚴(yán)格限定與分隔，在建筑功能上已不盡適用了。而短肢剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)合建筑平面、利用間隔墻位置來布置豎向構(gòu)件，可視抗側(cè)力的需要布置剪力墻的數(shù)量與墻肢長度，以輕質(zhì)填充墻代替部分剪力墻。如此不僅減輕建筑物自重荷載，而且適當(dāng)降低結(jié)構(gòu)剛度，使地震作用減小，經(jīng)濟(jì)效益明顯。本文簡要討論短肢剪力墻結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)問題。
　　1．體系結(jié)構(gòu)
　　短肢剪力墻體系是根據(jù)高層住宅平面特點(diǎn)，利用豎向交通中心區(qū)的分隔墻設(shè)置鋼筋混凝土墻，組成一個(gè)基本完整的核心筒體，作為承受豎向荷載和抗側(cè)力的主要部分。外圍部分的豎向構(gòu)件，視結(jié)構(gòu)受力需要和建筑平面布置，在房間分割墻交點(diǎn)處設(shè)置適量的鋼筋混凝土短肢墻。各短肢剪力墻之間布置連系梁，把這些短肢墻及核心筒體連成一個(gè)整體，構(gòu)成整幢建筑的結(jié)構(gòu)體系。短肢剪力墻墻肢約為5倍肢寬，短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于200mm。布置形式通長采用L形，T形，也有少量十形，Z形，一字形截面。其形式隨交點(diǎn)處建筑分割墻形式而定。也可混合布置部分長墻肢或矩形柱。短肢剪力墻的判定有兩條：
　　（1）墻肢截面高度與厚度之比為5~8,對形，T形，I形截面剪力墻，則應(yīng)每個(gè)方向墻肢截面高度與厚度之比為5~8。
　　（2）墻肢兩側(cè)均與弱連梁相連或一端與弱連梁相連（連梁的跨高比大于6）,一端為自由端，兩條應(yīng)同時(shí)滿足。
　　2．短肢剪力墻的界定
　　《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ3—2002）關(guān)于短肢剪力墻的注解為：短肢剪力墻是指墻肢截面高度與厚度之比為5~8的剪力墻。同時(shí)《高規(guī)》7.1.2指出，高層建筑不應(yīng)采用全部為短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)；短肢剪力墻較多時(shí)，應(yīng)布置筒體（或一般剪力墻），形成短肢剪力墻與筒體（或一般剪力墻）共同抵抗水平力的剪力墻結(jié)構(gòu)。此外尚有一必要條件：抗震設(shè)計(jì)時(shí)，筒體和一般剪力墻承受的第一振型底部地震傾覆力矩不宜小于結(jié)構(gòu)總底部傾覆力矩的50%。
　　3．短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的布置原則
　　現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與計(jì)算方法存在許多缺陷或不可計(jì)算性，在混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)力計(jì)算是基于彈性理論的計(jì)算方法，而截面設(shè)計(jì)卻是基于塑性理論極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，這樣的矛盾致使計(jì)算結(jié)果與結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)。所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)概念設(shè)計(jì)的素養(yǎng)，選擇效果最好，造價(jià)最低的方案，在布置短肢剪力墻時(shí)應(yīng)遵循以下原則。
　　3.1短肢墻數(shù)量應(yīng)適中，滿足豎向承載力和抗側(cè)力要求為宜；
　　3.2短肢墻分布應(yīng)均勻，軸向應(yīng)力大致相當(dāng)且便于支承樓蓋；
　　3.3短肢墻應(yīng)盡量對齊，與連梁一起構(gòu)成較規(guī)整且連續(xù)跨數(shù)較多
　　的抗側(cè)力片。
　　3.4短墻肢厚度應(yīng)適宜，過厚會(huì)凸出間隔墻表面影響美觀，太薄影響穩(wěn)定性并增加施工難度，通常采用200mm、250mm、300mm；
　　3.5短肢墻宜有兩個(gè)方向的梁與之連結(jié)，連梁盡可能布置在墻肢的豎平面內(nèi)。連梁寬度一般與墻肢厚度相等，但受力或構(gòu)造需要時(shí)，也可比墻肢略大或略小；
　　3.6當(dāng)有抗震要求或風(fēng)力較大，或者平面凹凸較多時(shí)，應(yīng)在平面外邊緣及角點(diǎn)處，特別是外凸部分，布置必要的短肢墻以加強(qiáng)其整體性和滿足平面剛性的要求；科
　　3.7必要時(shí)可以混合布置部分較長的墻或方（矩）形柱。
　　4．短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系的計(jì)算
　　短肢剪力墻仍屬于剪力墻結(jié)構(gòu)體系，只不過是采用較短的剪力墻肢，而且通常采用T形、L形、[形、+形等。其所采用的計(jì)算模型、配筋方式和構(gòu)造要求均與普通剪力墻結(jié)構(gòu)相同。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)一般采用薄壁桿元（TAT）來分析，將墻視為薄壁桿件，每端有7個(gè)自由度（比普通桿元每端6個(gè)自由度多一個(gè)截面翹曲角，即扭轉(zhuǎn)角沿縱軸的導(dǎo)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?jiǎng)偠染仃囆纬煽倓偠染仃嚕�引入樓板平面�?nèi)剛度無限大假定減少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，由于薄壁桿件理論沒有考慮剪切變形的影響，該模型在分析剪力墻較為低寬、結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜（如有轉(zhuǎn)換層）時(shí)，也存在一些不足。在處理結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜的問題時(shí)可采用殼元模型分析，但應(yīng)加細(xì)單元的劃分。比如設(shè)有轉(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，通常的處理方法是將電梯間、核心筒等少部分剪力墻落地，其余剪力墻框支。框支剪力墻是受力面向受力點(diǎn)過渡，由于薄壁桿件的連接處是點(diǎn)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(zhuǎn)換層的短肢剪力墻結(jié)構(gòu)宜優(yōu)先采用墻元模型軟件（如SATWE）進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然，從整體上的內(nèi)力（特別是下部支承柱的內(nèi)力）分布情況來看，如果將剪力墻加以適當(dāng)?shù)奶幚恚�還是可以用TAT、TBSA對結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體計(jì)算的。
　　5．短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震加強(qiáng)
　　短肢剪力墻的受力及變形特征類似框架結(jié)構(gòu)。但比框架結(jié)構(gòu)的剛度分配、內(nèi)力分配更合理，結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)導(dǎo)致的豎向位移差別，也比框剪結(jié)構(gòu)小，所以其傳基礎(chǔ)荷載更均勻、合理。在做抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意一下幾點(diǎn)。
　　5.1短肢剪力墻的抗震等級應(yīng)比高規(guī)4.8.2規(guī)定的剪力墻的抗震等級提高一級采用。
　　5.2各層短肢剪力墻在重力荷載代表值作用下產(chǎn)生的軸力設(shè)計(jì)值的軸壓比，抗震等級為一、二、三時(shí)分別不宜大于0.5、0.6和0.7；對于無翼緣或端柱的一字形短肢剪力墻，其軸壓比限值相應(yīng)降低0.1。
　　5.3除底部加強(qiáng)部位應(yīng)按高規(guī)7.2.10條調(diào)整剪力設(shè)計(jì)值外，其它各層短肢剪力墻的剪力設(shè)計(jì)值，一、二級抗震等級應(yīng)分別乘以增大系數(shù)1.4和1.2。
　　5.4短肢剪力墻截面的全部縱向鋼筋的配筋率，底部加強(qiáng)部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。
　　5.5短肢剪力墻截面厚度不應(yīng)小于200mm。
　　5.6度和8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)，短肢剪力墻宜設(shè)置翼緣。一字形短肢剪力墻平面外不宜布置與之單側(cè)相交的樓面梁。
　　5.7高規(guī)7.2.1條文規(guī)定了帶有筒體和短肢剪力墻的剪力墻結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度等級不應(yīng)低于C25。
　　6．設(shè)計(jì)改進(jìn)建議
　　短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)是建筑外邊緣及角點(diǎn)處的短墻肢，特別是一字形短肢剪力墻，出現(xiàn)了先于其相連的連梁破壞的情況。設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)位于建筑外邊緣及角點(diǎn)處的短肢剪力墻的延性抗震構(gòu)造措施，適當(dāng)增加建筑平面外邊緣及角點(diǎn)處墻肢厚度，易取250mm.，底部外圍的小墻肢根據(jù)需要可取300mm。加強(qiáng)墻肢端部的暗柱配筋，嚴(yán)格控制墻肢截面的軸壓比不超過0.7,以提高墻肢的承載力和延性；避免將一字形短肢剪力墻布置在建筑外邊緣及角點(diǎn)處。設(shè)計(jì)時(shí)對連梁進(jìn)行“強(qiáng)剪弱彎”的驗(yàn)算，保證連梁的彎曲屈服先于剪切破壞。
　　總之，隨著新型墻體材料的不斷出現(xiàn)，推動(dòng)了短肢剪力墻結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步應(yīng)用，這一結(jié)構(gòu)在建筑市場仍有著廣闊的前景。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。設(shè)計(jì)工作者應(yīng)在充分結(jié)合實(shí)踐的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出性能更優(yōu)、更經(jīng)濟(jì)的建筑。
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