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【摘要】本文通过结合实际操作和理论经验阐述短肢剪力墙结构的定义、布置原则、以及在设计中应用和应该注意的问题，具有一定的指导意义。
【关键词】短肢剪力墙；结构设计；应用；指导意义
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
前言
近年来，我国的建筑业蓬勃发展，普通的住宅框架结构以及不能满足人们对更大空间和区域划分的要求，由于普通的剪力墙结构限定的因素太多，过于传统，因此，在吸收原有技术的基础上，短肢剪力墙应运而生，它在结构设计的应用上克服了过去普通剪力墙的缺点，形成了特有的短肢剪力墙结构形式，因此，在建筑结构设计中得到了广泛采用。
二、短肢剪力墙结构的基本含义
短肢剪力墙结构的定义：
a.短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙。
b.高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。
c.短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。
短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。短肢剪力墙结构的下限：当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。
三、短肢剪力墙结构的布置原则
1.短肢剪力墙主要布置在房间间隔墙的交接处,墙肢的数量要根据具体的抗侧力要求进行确定,不能过多或过少,以免结构过刚或者过柔。
2.短肢剪力墙应该尽量均匀布置,以保证建筑物的刚心和质心相一致，避免在地震中发扭转。
3.在结构布置上,要使短肢剪力墙尽量对齐拉直,使其形成成片的联肢抗侧力结构。
4.当水平荷载较大时或者建筑物造型不规则时,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。
5.为了避免墙肢凸出各间隔墙表面。墙肢一般不宜过厚。
四、短肢剪力墙设计过程中需要注意的问题
1.严格控制短肢墙轴压比。
根据研究,剪力墙在处于小偏压状态时延性较差,如果混凝土约束不够,可能会出现竖向裂缝,甚至压碎的情况,使构件失去变形和承载能力。因此规范对剪力墙的变形能力规定了轴压比限值,并提出了按混凝土压应变大小设置约束边缘构件的设计方法,以保证短肢墙的延性。
由于短肢剪力墙结构的抗侧刚度和剪力墙结构体系相比较小,因此短肢墙结构不宜太高。
同时要按照规定提高短肢墙结构的抗震等级,例如通过提高配筋量来从构造上改善短肢剪力墙的延性,避免过早剪坏。由于短肢剪力墙结构较柔,周期较长,所以应该进行周期折减,以增加结构安全储备。
短肢剪力墙的各墙肢通过连梁连接,这就增加了墙肢的约束,提高了墙肢和结构的抗震性能。连梁的刚度变化会影响结构总体抗侧移刚度,合理地选择梁截面和配筋,也有利于提高结构的抗震性能。设计连梁时,要遵循强剪弱弯、强柱弱梁的要求,避免连梁剪切破坏过早破坏。随着连梁刚度的逐渐增大,结构地震作用也会显著增大,并最终造成连梁和墙肢内力的增大。因此,必须增大构件的配筋量,在实际的工程建设过程中,最好不要使用窗下墙作为连梁结构,这主要是因为窗下墙的高度很大,容易造成刚度很大的剪切块部分,这非常不利于结构的抗震设计,因此,最好将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁结构。
4.高层短肢剪力墙结构在水平力的作用下,显现主要以整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢则承受了较大的竖向荷载与扭转剪力。通过一些模型试验发现,外周边的墙肢非常容易发生开裂。除此之外,建筑平面角部处的墙肢也是短肢墙结构的重要抗震薄弱环节,一旦发生扭转效应时,就会增加已有翘曲变形,进而产生裂缝。因此对外周边小墙肢及角部墙肢要加大厚度与配筋量,从而增加结构的延性抗震性能,并避免将一字形的短肢剪力墙布置在建筑外边缘和角点处。
五、短肢剪力墙结构在设计中应用
为了保证短肢剪力墙墙肢的较大承载能力和变形能力,不应该将短肢剪力墙设计成壁式框架;另外,短肢剪力墙洞口除了是为安装门、窗预留的,同时也能够显著减少混凝土墙的数量,未来还需要砌体封闭。因此,在满足要求的前提下,洞口要尽量大,不能将短肢剪力墙设计成整体小开口墙的形式。
我们可以按照如下方式进行短肢剪力墙结构的设计。首先要保证墙肢具有足够的延性,同时将短肢剪力墙设计成联肢墙的形式,设计时要满足如下条件:5 ≤ hw / bw≤ 8, a < 10, In /I≤ ζ,其中,a表示短肢剪力墙整体性系数,I 表示短肢剪力墙组合截面惯性矩。I = In + Ij,In = ∑ Airi2, Ij = ∑ Iii,Ai 表 示 墙 肢 的 i面积, ri 表示墙肢 i 的截面形心至组合截面形心的距离。除 此 之 外,在 a < 10的前提下,适当增加值 In /I ,能够有效减小在水平荷载作用下结构的弯矩、轴力和侧移,其弹性受力性能也会更为合理。同时在以下几点上也得到很好的应用：
1.在短肢剪力墙结构布置上，墙肢平面上分布要力求均勻，使建筑物的刚度中心和质心尽量接近，以减小扭转效应。通常将一般剪力墙布置在建筑物四角和楼电梯间，短肢墙双向均匀对称布置。
2.为提高建筑物外边缘和角点处的墙肢的抗展能力，应适当增加相应位置墙肢厚度，加强墙肢端部的暗柱配筋量，严格控制墙肢截面的轴压比，以提高墙肢的延性和承载力。
3.短肢剪力墙截面宜规则、简单，并且刚度不宜过大，优先采用“T”形、“Z”形、“L”形截面，避免采用“一”形墙肢。
4.墙肢的数量应适中，平面布置尽量对齐，竖向应上下连续，剪力墙门窗洞口宜上下对齐，形成明确的墙肢和连梁，避免刚度突变。
5.由于墙肢的刚度及截面高度均相对较小，短肢剪力墙结构中的连梁已类似于一般框架梁，因此在计算过程中不应人为地降低连梁的刚度，宜按普通框架梁进行计算和设计。
6.短肢剪力墙结构的抗震设计
建筑物角点处的墙肢、底部外围的小墙肢以及连梁等构件均是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。尤其是发生扭转时,建筑物外边缘和角点处的墙肢就会首先开裂;在地震作用下,对于层数较高的短肢剪力墙结构将主要发生弯曲变形,底部外围的小墙肢将破坏严重,特别是“一”字形小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减少,使连梁受剪破坏的可能性增加,因此设计中,对这些薄弱环节,更应当加强概念设计和抗震构造措施。
短肢剪力墙结构在平面上分布要力求均匀,使建筑物的刚度中心和质心尽量接近，以减小扭转效应;适当的增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度,加强墙肢端部的暗柱配筋量,严格控制墙肢截面的轴压比,以提高墙肢的延性和承载力。
高层建筑中连梁是一个耗能结构构件,连梁的剪切破坏将会使结构的延性降低,对抗震极其不利,在具体设计工作中应对连梁进行。短肢剪力墙底部加强配筋部位应当符合相应的规范要求。
结束语
随着设计方法的不断创新，在很多建筑结构的设计中，短肢剪力墙结构在设计中的应用也越来越广泛。短肢剪力墙结构在布置调整中起着举足轻重的作用，但是由于目前还没有出台相关的规程和规范，因此，在建筑结构设计中如何合理安全的应用短肢剪力墙结构尚待完善。因此，需要在设计应用不断的进行优化，使结构体系处于最合理的状态，让短肢剪力墙结构发挥最佳作用。
参考文献：
[1] 刘月云，杨晔琳.高层民用建筑剪力墙结构设计体会[J].辽宁建材,2009(7).
[2] 张王送 .短肢剪力墙结构的抗震设计[J].安徽建筑 ,2005(6).
[3] 刘秋燕 .剪力墙结构与概念设计 [J].建筑设计管理,2011(5).
[4] 杜艳玲 .张大海 .浅谈房屋剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息,2010(4).
【关键词】短肢剪力墙；结构设计；应用；指导意义
中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号：
前言
近年来，我国的建筑业蓬勃发展，普通的住宅框架结构以及不能满足人们对更大空间和区域划分的要求，由于普通的剪力墙结构限定的因素太多，过于传统，因此，在吸收原有技术的基础上，短肢剪力墙应运而生，它在结构设计的应用上克服了过去普通剪力墙的缺点，形成了特有的短肢剪力墙结构形式，因此，在建筑结构设计中得到了广泛采用。
二、短肢剪力墙结构的基本含义
短肢剪力墙结构的定义：
a.短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙。
b.高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构。
c.短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。
短肢剪力墙结构的必要条件：抗震设计时，短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。短肢剪力墙结构的下限：当短肢墙较少时，如短肢墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩小于结构总底部地震倾覆力矩的15%～40%，则可以按普通剪力墙结构设计。下限规范没有规定，用户可以灵活掌握。如果在剪力墙结构中，只有个别小墙肢，不应看成短肢剪力墙结构而应作为一般剪力墙结构处理。
三、短肢剪力墙结构的布置原则
1.短肢剪力墙主要布置在房间间隔墙的交接处,墙肢的数量要根据具体的抗侧力要求进行确定,不能过多或过少,以免结构过刚或者过柔。
2.短肢剪力墙应该尽量均匀布置,以保证建筑物的刚心和质心相一致，避免在地震中发扭转。
3.在结构布置上,要使短肢剪力墙尽量对齐拉直,使其形成成片的联肢抗侧力结构。
4.当水平荷载较大时或者建筑物造型不规则时,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。
5.为了避免墙肢凸出各间隔墙表面。墙肢一般不宜过厚。
四、短肢剪力墙设计过程中需要注意的问题
1.严格控制短肢墙轴压比。
根据研究,剪力墙在处于小偏压状态时延性较差,如果混凝土约束不够,可能会出现竖向裂缝,甚至压碎的情况,使构件失去变形和承载能力。因此规范对剪力墙的变形能力规定了轴压比限值,并提出了按混凝土压应变大小设置约束边缘构件的设计方法,以保证短肢墙的延性。
由于短肢剪力墙结构的抗侧刚度和剪力墙结构体系相比较小,因此短肢墙结构不宜太高。
同时要按照规定提高短肢墙结构的抗震等级,例如通过提高配筋量来从构造上改善短肢剪力墙的延性,避免过早剪坏。由于短肢剪力墙结构较柔,周期较长,所以应该进行周期折减,以增加结构安全储备。
短肢剪力墙的各墙肢通过连梁连接,这就增加了墙肢的约束,提高了墙肢和结构的抗震性能。连梁的刚度变化会影响结构总体抗侧移刚度,合理地选择梁截面和配筋,也有利于提高结构的抗震性能。设计连梁时,要遵循强剪弱弯、强柱弱梁的要求,避免连梁剪切破坏过早破坏。随着连梁刚度的逐渐增大,结构地震作用也会显著增大,并最终造成连梁和墙肢内力的增大。因此,必须增大构件的配筋量,在实际的工程建设过程中,最好不要使用窗下墙作为连梁结构,这主要是因为窗下墙的高度很大,容易造成刚度很大的剪切块部分,这非常不利于结构的抗震设计,因此,最好将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁结构。
4.高层短肢剪力墙结构在水平力的作用下,显现主要以整体弯曲变形为主,底部外围小墙肢则承受了较大的竖向荷载与扭转剪力。通过一些模型试验发现,外周边的墙肢非常容易发生开裂。除此之外,建筑平面角部处的墙肢也是短肢墙结构的重要抗震薄弱环节,一旦发生扭转效应时,就会增加已有翘曲变形,进而产生裂缝。因此对外周边小墙肢及角部墙肢要加大厚度与配筋量,从而增加结构的延性抗震性能,并避免将一字形的短肢剪力墙布置在建筑外边缘和角点处。
五、短肢剪力墙结构在设计中应用
为了保证短肢剪力墙墙肢的较大承载能力和变形能力,不应该将短肢剪力墙设计成壁式框架;另外,短肢剪力墙洞口除了是为安装门、窗预留的,同时也能够显著减少混凝土墙的数量,未来还需要砌体封闭。因此,在满足要求的前提下,洞口要尽量大,不能将短肢剪力墙设计成整体小开口墙的形式。
我们可以按照如下方式进行短肢剪力墙结构的设计。首先要保证墙肢具有足够的延性,同时将短肢剪力墙设计成联肢墙的形式,设计时要满足如下条件:5 ≤ hw / bw≤ 8, a < 10, In /I≤ ζ,其中,a表示短肢剪力墙整体性系数,I 表示短肢剪力墙组合截面惯性矩。I = In + Ij,In = ∑ Airi2, Ij = ∑ Iii,Ai 表 示 墙 肢 的 i面积, ri 表示墙肢 i 的截面形心至组合截面形心的距离。除 此 之 外,在 a < 10的前提下,适当增加值 In /I ,能够有效减小在水平荷载作用下结构的弯矩、轴力和侧移,其弹性受力性能也会更为合理。同时在以下几点上也得到很好的应用：
1.在短肢剪力墙结构布置上，墙肢平面上分布要力求均勻，使建筑物的刚度中心和质心尽量接近，以减小扭转效应。通常将一般剪力墙布置在建筑物四角和楼电梯间，短肢墙双向均匀对称布置。
2.为提高建筑物外边缘和角点处的墙肢的抗展能力，应适当增加相应位置墙肢厚度，加强墙肢端部的暗柱配筋量，严格控制墙肢截面的轴压比，以提高墙肢的延性和承载力。
3.短肢剪力墙截面宜规则、简单，并且刚度不宜过大，优先采用“T”形、“Z”形、“L”形截面，避免采用“一”形墙肢。
4.墙肢的数量应适中，平面布置尽量对齐，竖向应上下连续，剪力墙门窗洞口宜上下对齐，形成明确的墙肢和连梁，避免刚度突变。
5.由于墙肢的刚度及截面高度均相对较小，短肢剪力墙结构中的连梁已类似于一般框架梁，因此在计算过程中不应人为地降低连梁的刚度，宜按普通框架梁进行计算和设计。
6.短肢剪力墙结构的抗震设计
建筑物角点处的墙肢、底部外围的小墙肢以及连梁等构件均是短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节。尤其是发生扭转时,建筑物外边缘和角点处的墙肢就会首先开裂;在地震作用下,对于层数较高的短肢剪力墙结构将主要发生弯曲变形,底部外围的小墙肢将破坏严重,特别是“一”字形小墙肢破坏最严重;在短肢剪力墙结构中,由于墙肢刚度相对减少,使连梁受剪破坏的可能性增加,因此设计中,对这些薄弱环节,更应当加强概念设计和抗震构造措施。
短肢剪力墙结构在平面上分布要力求均匀,使建筑物的刚度中心和质心尽量接近，以减小扭转效应;适当的增加建筑平面外边缘及角点处的墙肢厚度,加强墙肢端部的暗柱配筋量,严格控制墙肢截面的轴压比,以提高墙肢的延性和承载力。
高层建筑中连梁是一个耗能结构构件,连梁的剪切破坏将会使结构的延性降低,对抗震极其不利,在具体设计工作中应对连梁进行。短肢剪力墙底部加强配筋部位应当符合相应的规范要求。
结束语
随着设计方法的不断创新，在很多建筑结构的设计中，短肢剪力墙结构在设计中的应用也越来越广泛。短肢剪力墙结构在布置调整中起着举足轻重的作用，但是由于目前还没有出台相关的规程和规范，因此，在建筑结构设计中如何合理安全的应用短肢剪力墙结构尚待完善。因此，需要在设计应用不断的进行优化，使结构体系处于最合理的状态，让短肢剪力墙结构发挥最佳作用。
参考文献：
[1] 刘月云，杨晔琳.高层民用建筑剪力墙结构设计体会[J].辽宁建材,2009(7).
[2] 张王送 .短肢剪力墙结构的抗震设计[J].安徽建筑 ,2005(6).
[3] 刘秋燕 .剪力墙结构与概念设计 [J].建筑设计管理,2011(5).
[4] 杜艳玲 .张大海 .浅谈房屋剪力墙结构设计[J].黑龙江科技信息,2010(4).