摘要：近年来随着人们对建筑物，特别是高层住宅中平面与空间的要求越来越高，传统的普通框架结构中凸入室内空间的房梁、柱子等影响美观，传统的普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔等已越来越不能很好地满足人们对住宅空间的要求。于是一种新的结构型式，即“短肢剪力墙结构”型式应运而生。这种新的高层住宅结构体系克服了传统的普通框架与普通剪力墙结构存在的一些问题，降低了基础及上部结构的造价，得到了建筑商、建筑结构设计人员和住户的广泛喜爱，逐渐被推广使用。
关键词：高层建筑；短肢剪力墙；结构设计
1 什么是短肢剪力墙结构
我们把墙肢截面高度与厚度大小的比例在5到8之间的剪力墙称为短肢剪力墙，当这种比例高过8时就是普通剪力墙或者是筒体。在短肢剪力墙数目比较多的时候，就会产生短肢剪力墙结合筒体一起压制水平作用力的结构，即是短肢剪力墙结构。
2 短肢剪力墙强结构的性能特点
2.1 目前我国关于短肢剪力墙结构的相关参考文献中，认为在中、高层建筑结构中，5-8之间是联肢墙的单肢高厚比的刚度急剧变化的临界点，这主要是因为当单肢高度比超过5-8之间，短肢剪力墙的刚度和承载力都在呈缓慢上升的趋势，而当其高厚比低于5-8之间，短肢剪力墙度的承载力会迅速下降，由此可以看出将短肢剪力墙度的高厚比控制在5-8之间是最为合理的。
2.2 当短肢剪力墙的高厚比小于5时，就会使连梁刚度过大或者过小，从而造成建筑框架变形，影响建筑的抗震性能，另外还会使短肢剪力墙受到弯剪形破坏。
3 剪力墙结构设计的基本原则
剪力墙结构在建筑中主要承担竖直方向重力与水平方向荷载，剪力墙结构的设计既要安全合理，又要考虑经济问题。设计过程中，各种位移限制值都要满足，结构构件中抗侧力构件的作用也要充分考虑到。设计时，剪力墙的数量也要满足位移限制值相关规范的要求，数量应该尽量少，但又不能影响基本振犁的要求。建筑中剪力墙结构所承受的倾覆力矩应不小于总数的一半。
3.1 调整楼层间最大位移与层高之比方面的原则
规范规定的最大的楼层间的位移在计算的时候，如果楼层地区地震比较频繁，所用的标准值产生的楼层计算可以保留在结构的整体弯曲变形，应该计入扭转变形在以弯曲变形为主的高层建筑中。高层建筑重点考虑的方面就是楼层间的扭转和剪力变形。结构的剪切变形由竖向构建的数量决定着，在建设施工中，有足够多数量的构件还是远远不够的，更要考虑构建的布局是否合理，如果不合理，就会产生过大的扭转变形，楼层间的位移就达不到要求。因此对于高层建筑而言，不能只是以楼层间的位移来确定竖向构件的刚度，而应该尽量减小扭转变形。
3.2 调整楼层最小剪力系数方面的原则
设计中剪力墙结构的布置要尽量减小，大开间的剪力墙结构布置是最好的设计方案，侧向刚度结构可以达到较为理想的状态。楼层间的剪力系数尽量小，但不能超出规范的极限范围，短肢剪力墙承受的地震倾覆力矩于整体总底部承受的地震倾覆力比要小于或等于1：4，这样既可以减轻结构自重，同时降低了地震带来的危害又可以节约用费。
3.3 调整剪力墙结构连续超限方面的原则
剪力墙结构的连续跨高比太小会导致弯矩出现及剪力过大，超过规范限度，跨高比一般大于或等于2.5。规范规定，在跨高比小于5的时候，连续梁不能够拆减。跨高比的正确选择，可以很好地避免弯矩及剪力过量，可保持在规定范围内。在结构设计时，如果可以有效合理的用上这些，可以大大降低工程成本。
剪力墙结构不只应该符合相关规定，在设计时要考虑多方面的因素，建筑物的平面、立面应尽量均匀，剪力墙结构应尽量远离房屋中心，以保证房屋整体的抗扭。
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4 短肢剪力墙结构体系的设计
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。对一些不利部位要加强构造措施，在符合规范要求的情况下，短肢剪力墙结构体系是没问题的。任何一种结构体系都有它的适用范围，只要我们能合理设计，安全是应该没有问题的。
4.1 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；
4.2 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；
4.3 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；
4.4 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；
4.5 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；
4.6 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；
4.7 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；
4.8 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；
4.9 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；
4.10 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。
5 总结
综上所述，短肢剪力墙结构能够满足建筑结构的需求，促进高层建筑的发展，但是短肢剪力墙结构还存在许多缺点，因此在结构设计中，应充分发挥短肢剪力墙节结构的优势，尽量避免短肢剪力墙缺点，同时应采取合理有效的措施，不断优化短肢剪力墙的优化设计，从而保证高层建筑质量，实现高层建筑建设的经济、合理，笔者认为短肢剪力墙结构的发展前景比较广阔，因此应加大对短肢剪力墙结构的推广和应用，以此促进我国高层建筑的持续发展。
参考文献：
[1]陈耀.高层建筑剪力墙结构优化设计分析探讨[J].福建建材，2011.
[2]戴刘毅.高层建筑剪力墙结构优化设计分析[J].城市建筑，2014.
论文作者:牛丹蕊,陈国霞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/26
标签：剪力墙论文; 结构论文; 刚度论文; 高层建筑论文; 楼层论文; 建筑论文; 剪力论文; 《基层建设》2019年第3期论文;