[12-11 16:59:29] 来源：http://www.tmgc8.com 工程设计 阅读：3296次
摘要：短肢剪力墙结构体系是在原有剪力墙结构体系的基础上，吸收了框架结构体系的优点，近年来逐步发展形成的新结构型式，在高层住宅结构设计中应用广泛。短肢剪力墙结构用于高层住宅实用、经济、合理、满足使用要求。文章对高层建筑设计中剪力墙结构的应用进行了分析。
关键词：高层建筑；剪力墙；短肢剪力墙
中图分类号：TU352 文献标识码：A
文章编号：1674-1145（2009）30-0154-02
随着社会的发展，经济水平的提高，住房条件的改善，20世纪90年代起逐渐兴起许多小高层住宅的建设，其中有大量11层、12层的小高层住宅。短肢剪力墙正广泛应用于小高层住宅建筑中。“短肢剪力墙结构”是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成的能适应人们新的住宅观念的高层住宅的结构型式。这种新的结构体系由于在很大程度上克服了普通框架与普通剪力墙结构的缺点，受到了建筑师的肯定。短肢剪力墙结构体系便于利用中部竖向交通区形成较为完整的筒体，外围布置短肢剪力墙保持墙面平整，墙肢布置灵活，同时降低了建筑结构的混凝土用量，所以很受开发商的欢迎。
一、剪力墙的分类
房屋或构筑物中主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体。防止结构剪切破坏。又称抗风墙或抗震墙、结构墙。分平面剪力墙和筒体剪力墙。平面剪力墙用于钢筋混凝土框架结构、升板结构、无梁楼盖体系中。为增加结构的刚度、强度及抗倒塌能力，在某些部位可现浇或预制装配钢筋混凝土剪力墙。现浇剪力墙与周边梁、柱同时浇筑，整体性好。筒体剪力墙用于高层建筑、高耸结构和悬吊结构中，由电梯间、楼梯间、设备及辅助用房的间隔墙围成，筒壁均为现浇钢筋混凝土墙体，其刚度和强度较平面剪力墙高可承受较大的水平荷载。
一般按照剪力墙上洞口的大小、多少及排列方式，将剪力墙分为以下几种类型：
整体墙：没有门窗洞口或只有少量很小的洞口时，可以忽略洞口的存在，这种剪力墙即为整体剪力墙，简称整体墙。当门窗洞口的面积之和不超过剪力墙侧面积的15%，且洞口间净距及孔洞至墙边的净距大于洞口长边尺寸时，即为整体墙。
小开口整体墙：门窗洞口尺寸比整体墙要大一些，此时墙肢中已出现局部弯矩，这种墙称为小开口整体墙。
连肢墙：剪力墙上开有一列或多列洞口，且洞口尺寸相对较大，此时剪力墙的受力相当于通过洞口之间的连梁连在一起的一系列墙肢，故称连肢墙。
框支剪力墙：当底层需要大空间时，采用框架结构支撑上部剪力墙，就形成框支剪力墙。在地震区，不容许采用纯粹的框支剪力墙结构。
需要说明的是，上述剪力墙的类型划分不是严格意义上的划分，严格划分剪力墙的类型还需要考虑剪力墙本身的受力特点。
二、短肢剪力墙结构布置特点
通过大量的工程实践可以看出，短肢剪力墙在结构中的合理布置是很重要的工作，对调整结构刚度，降低剪力墙混凝土用量很有帮助。短肢剪力墙结构体系的布置要点和经验是：
1．结合建筑平面，利用间隔墙位置来布置竖向构件，基本上可以做到不与建筑使用功能发生矛盾。
2．短肢剪力墙的数量多少要精心设计，肢长截面的高厚比必须在5~8的范围内，主要视抗侧力和扭转控制的的需要而定，可通过不同的尺寸和布置来调整结构的刚度中心位置。
3．要灵活布置，可选择的方案较多时，要使楼盖方案尽量简单。
4．连接各墙肢的连梁，与墙等宽，可隐蔽布置。如果短肢剪力墙的长度已无法调整，可以通过调整连梁高度来调整结构整体刚度和刚度中心。
5．根据建筑平面的抗侧刚度的需要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力构件，较易满足刚度和强度要求。
6．短肢剪力墙的肢长在1~1.2m之间比较经济，小墙肢尽量避免。
三、短肢剪力墙的受力特点
短肢剪力墙一般形成联肢墙共同工作，连梁十分重要。如果连梁相对墙肢的刚度太弱，墙肢之间的联系就很差，连肢墙退化成连梁铰接的两个独立墙肢。如果连梁相对墙肢的刚度太强，情况就大不相同。我们知道剪力墙是以弯曲变形为主的构件，在水平力作用下如同悬臂梁，弯矩图没有反弯点，变形以弯曲变形为主。连肢墙由于连梁约束弯矩的作用，墙肢弯矩图在连梁约束处突变，从反弯点角度看，可能没有反弯点或很少楼层有反弯点（图1），这时连肢墙变形以弯曲变形为主；反之如果反弯点很多，说明洞口很大但梁墙刚度比也大，这时连肢墙受力特点类似框架称为壁式框架，剪切变形不能忽略，甚至以剪切变形为主。工程设计时即要避免联肢短肢剪力墙形成壁式框架。上述原则理论上可归纳为同时满足式(1)和式(2)的要求。www.tmgc8.com
图1：不同剪力墙的截面应力
In/I≤[ξ] （1）
1≤α<10 （2）
式中：
I剪力墙对组合截面形心的惯矩，In扣除墙肢惯矩后的剪力墙惯矩（各墙肢对组合截面形心的面积二次矩之和），α剪力墙整体参数，α的物理意义反映了连梁与墙肢刚度间的比例关系，体现墙的整体性，具体判别如下：（1）当α<1时连梁对墙肢的约束作用很弱，各墙肢按单肢墙分别计算。（2）α≥10时可认为连梁约束作用很强，可以按整体小开口墙或壁式框架计算。
同时满足式（1）和式（2）是连肢剪力墙；满足式（1）但α≥10是整体小开口墙；不满足式（1）只满足α≥10是壁式框架。
四、剪力墙在高层建筑中应用
1．布置。剪力墙布置必须均匀合理，使整个建筑物的质心和刚心趋于重合，且X，Y 两向的刚重比接近。在结构布置应避免一字形剪力墙，若出现则应布置成长墙（h/w>8）；应避免楼面主梁平面外搁置在剪力墙上，若无法避免，则剪力墙相应部位应设置暗柱，当梁高大于墙厚的2.5倍时，应计算暗柱配筋，转角处墙肢应尽可能长，因转角处应力容易集中，有条件两个方向均应布置成长墙。
2．配筋及构造。对于高层住宅来说，剪力墙是面广量大的，因此合理的控制剪力墙配筋对于结构安全及工程的经济性具有十分重要的作用。
3．剪力墙墙体配筋（以200 厚墙体为例）。一般要求水平钢筋放在外侧，竖向钢筋放在内侧。配筋满足计算及规范建议的最小配筋率即可。加强区φ10@200，非加强区φ8@200 双层双向即可，双排钢筋之间采用φ6@600×600 拉筋。但地下部分墙体配筋则另当别论。因为地下部分墙体配筋大多由水压力，土压力产生的侧压力控制，而由于简化计算经常由竖向筋控制，此种情况下为增大计算墙体有效高度，可将地下部分墙体的水平筋放在内侧，竖向钢筋放在外侧。
4．设置边缘构件。一二级抗震设计的剪力墙底部加强部位及其上一层的墙肢端部应设置约束边缘构件。对于普通剪力墙，其暗柱配筋满足规范要求的最小配筋率，建议加强区0.7%，一般部位0.5%。对于短肢剪力墙，控制配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；对于小墙肢其受力性能较差，应严格按高规控制其轴压比，宜按框架柱进行截面设计，并应控制其纵向钢筋配筋率加强区1.2%，一般部位1.0%；而对于一个方向长肢另一方向短肢的墙体，设计中往往就按长肢墙进行暗柱配筋。
5．合理配筋。剪力墙中的连梁跨度小，截面高度大，在地震作用下弯矩、剪力很大，有时很难进行设计，如果加大连梁高度，配筋值有时反而更大。
对于窗洞楼面至窗台部分可用砖或其他轻质材料砌筑。对于窗台有飘窗时，可再增加一根梁，两根梁之间用砖填充。连梁配筋应对称配置，腰筋同墙体水平筋。
五、结语
剪力墙结构具有较好的抗震性能，且结构布置灵活，造价低，经济性好，所以高层住宅较多的使用这种结构形式。经过对设计、施工和使用中发现的问题进行总结，进一步优化，这种结构形式的小高层住宅是值得发展的住宅模式。
参考文献
[1]黄东升，程文襄，彭飞．短肢剪力墙的设计与研究（二）[J]．建筑结构，2002，32（8）．
[2]钱稼茹，等．钢筋混凝土抗震墙墙肢约束边缘构件基于弹塑性层间位移角的设计[J]．建筑结构，2002，（8）．
[3]苏益声，等．不对称截面钢筋混凝土短肢剪力墙试验研究[J]．建筑结构，2002，（8）．
[4]高立人，方鄂华，钱稼茹．高层建筑结构概念设计[M]．中国计划出版社，2005（第一版）．
[5]李胜勇，等．剪力墙边缘构件的一种科学配筋形式[J]．建筑结构，2003，（8）．
[6]程文襄，金向前，吴志彬．短肢剪力墙的设计与研究[J]．建筑结构，2001，31（7）．
作者简介：杨忠（1969- ），男，广西玉林人，玉林市城乡规划设计院工程师，研究方向：建筑工程结构设计。www.tmgc8.com
