建筑工程中短肢剪力墙结构设计的思考

　　摘要：短肢剪力墙结构是一种较为安全、经济的结构形式，现已在小高层住宅工程中得到了广泛应用。这种结构形式平面布置时利用楼梯间、电梯间、山墙、分户墙布置一般剪力墙，其余布置短肢剪力墙。这种布置既使厅和卧室没有突出的梁柱，又能通过调整剪力墙的位置满足现代居住空间的要求，因此深受开发商和住户的青睐。就短肢剪力墙和短肢剪力墙结构从概念、特点、设计等各方面内容加以阐述。
　　关键词：短肢剪力墙；结构设计；构造
　　
　　随着人民生活水平的日益提高，对住宅的要求也越来越高，要求房间布置灵活，不规则时，应该在平面外各角点及边缘处布置短肢剪力墙来满足结构平面刚度的要求和加强结构的整体性。短肢剪力墙结构是一个结构领域的名词，确切的应称其为较多短肢的剪力墙结构，由于其有利于住宅建筑布置，进一步减轻了结构自重，从而降低了基础及上部结构的造价，很得建筑商的青睐，应用也逐渐广泛起来。
　　1短肢剪力墙结构的定义及优点
　　短肢剪力墙是指墙的肢长与墙的厚度比为5／8的一种剪力墙结构，其有以下特点。
　　1．1满足建筑功能的需要
　　墙肢与填充墙等厚，连接各墙的梁位于隔墙竖向平面内，避免框架结构中梁柱突出墙面的问题。墙体采用轻质材料，符合墙体改革的方向。虽然短肢墙构件增加了施工难度，但扩大了使用面积。
　　1．2满足结构设计的需要
　　与常用的框架一抗震墙体系相比，框架～抗震墙体系具有受力明确、计算简单等优点，但其柱子截面大、梁柱外露，影响美观和使用，在平面复杂多变的情况下结构布置体系难趋合理，结构分析计算困难。而短肢剪力墙体系，墙肢和梁可隐蔽，结构布置灵活，墙的数量和肢长根据抗侧力的需要而定，数量可多可少，肢长可长可短，还可通过不同的尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置。
　　与常用的剪力墙体系相比，短肢剪力墙体系具有如下优点：充分利用墙肢的承载能力，避免传统剪力墙结构中墙体过长而通常为构造配筋的浪费。减轻结构自重、降低主体结构和基础造价。结构自振周期相对加大，弥补剪力墙体系抗侧刚度大，从而地震反应加大的缺点。主体结构中大多数墙肢呈受弯工作状态。从而保证墙体具有足够的延性；同时大多数连梁的跨高比大于2．5，保证整体刚度的同时降低连梁的自身刚度，避免连梁的剪切破坏，使连梁也具有足够的延性。以此来弥补剪力墙体系延性的不足。
　　2短肢剪力墙结构体系的布置原则
　　2．1平面布置
　　短肢剪力墙一般用在10层～25层之间，按“高规”分类属A级高度高层建筑。平面布置应遵守的一般要求：宜使结构平面形状简单、规则，刚度和承载力均匀；宜选用风荷载作用较小的平面形状；平面长度不应过长，突出部分不应过大；不宜采用角部重叠的平面图形或细腰形平面图形。
　　但是，短肢剪力墙亦有以下几个特点：在结构布置时不应采用全部墙肢均为短肢墙的结构方案，必须布置简体，形成短肢剪力墙与筒体共同抵抗水平力的剪力墙结构。全部由短肢剪力墙构成的结构体系在地震作用下，其内力一变形曲线非常接近纯框架结构。而短肢剪力墙一简体结构在地震作用下，其内力一变形曲线和框架一剪力墙结构很类似，这是因为大多数由若干短肢剪力墙一弱连梁构成的墙片受力性能非常接近壁式框架。显然，按纯框架结构，它的允许最大高度较短肢剪力墙一简体结构要低得多，而且不符合结构体系应有多道抗震防线的抗震设防思想。所
　　以，短肢剪力墙结构一定要有一定数量的筒体，以短肢墙间的边梁为第一道防线，短肢墙为第二道防线，以简体为第三道纺线，构成一个有效的抗震设防体系。短肢剪力墙结构类似剪力墙结构，适用于小开间的民用建筑如住宅、旅馆、宿舍等，在平面布置时，应注意使梁的净跨度不要太大，否则，梁的配筋很多，结点钢筋密集，对施工造成很大的困难，也不利于抗震。应控制剪力墙平面外的弯矩，短肢剪力墙宜设置翼缘，不宜布置与一字形短肢剪力
　　墙单面相交的楼面梁。
　　2．2竖向布置
　　短肢剪力墙～筒体结构的竖向布置也应符合A级高度高层建筑的一般要求：高层建筑的竖向体形宜规则、均匀，避免有过大的外挑和内收。结构的侧向刚度宜下大上小，逐渐均匀变化，不应采用竖向严重不规则的结构。抗震设计的高层建筑结构，其楼层侧向刚度平均值不宜小于相邻上部楼层侧向刚度的70％，或其上相邻三层侧向刚度平均值的80％。楼层层间抗侧力结构的受剪承载力不宜小于其上一层受剪承载力的80％。抗震设计时，结构的竖向抗侧力件宜上下连续贯通。剪力墙沿竖向宜连续分布，上到顶下到底，中间楼层不宜中断。墙厚度沿竖向应逐渐减薄，
　　在改变截面厚度时不宜变化太大。厚度改变与混凝土强度等级的改变宜错开楼层，避免结构刚度突变。
　　3短肢剪力墙结构的计算分析
　　3．1设计软件
　　短肢剪力墙结构的内力和位移计算，目前应用最多的有两类：1)以薄壁杆理论为基础的软件如1，TBSA；2)以墙元理论为基础的软件如SATWE，SSW，TUS2000等。在设计时，应根据具体情况选择合适的软件进行计算，必要时，还应进行多软件的分析比较。在1、AT，TBSA中，只需将剪力墙输入即可，而且适合用来计算短肢剪力墙结构。TAT，TBSA所用的计算模型都是杆件、薄壁杆件模型，其中梁、柱为普通空间杆件，每端有6个自由度，墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度，考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大，假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高，运算速度较墙元模型的软件快很多。但是，薄壁杆件模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂时，也存在一些不足，主要是薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，当结构布置复杂时变形不协调。而短肢剪力墙结构由于肢长较短，本身较高细，更接近于杆件性能，所以，用TAT，TBSA计算短肢剪力墙结构也能较好地反映结构的受力，精度较高。对设有转换层的短肢剪力墙结构，一般都只是将电梯间、楼梯间、核心筒和少部分剪力墙落地，基余剪力墙采用框支。框支
　　剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连续处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件进行计算。目前软件并不能做出对这个问题的判断，这就要求设计人员独立进行判断。

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