摘要：短肢剪力墙结构在当前我国建筑工程中被广泛应用，其既保留了异形柱不凸出墙面的优势，且又在应用的过程中克服了异形柱框架抗震性能不佳的缺陷，因此其在目前的小高层住宅建筑工程中得到了广泛的应用。短肢剪力墙是剪力墙结构中的一种特殊存在，是剪力墙结构中的主要模式。本文主要针对小高层建筑中短肢剪力墙结构设计问题进行分析和讨论。
关键词：小高层建筑；短肢剪力墙；结构设计；
一、短肢剪力墙结构优点
短肢剪力墙结构作为一种新型的建筑施工体系，在目前的社会发展中越来越受到人们的关注与重视。短肢剪力墙结构体系主要具有如下优点：
首先，对于小高层建筑来讲，抗震墙工艺具有便于力学计算的优点，但是从美观性上来说却不占优势，梁体和柱子都露在外面，使用起来也不方便。有时候在平面复杂的状态下系统也不大合理，并不容易被计算，而短肢剪力系统则可以杜绝这些缺陷。墙的肢长是根据实际情况来确定的，肢长上和数量上较为随意，经过不同的规划布置后能够带来不同的效果。
其次，与常用的剪力墙结构相比，短肢剪力墙将墙肢所具有的承重能力利用进来。而通常对于墙体长宽比较大者必须另外使用钢筋加固避免弯曲和折断，减少结构的本身重量，也从而能够带来花费的降低。在地基承载不足的地方更有较强的实用性。抗震性能较好，在抗震使用中有较强优势。大部分墙肢的形状较有延展性，对于晃动和剪力等能够较好的适应。
二、小高层建筑中短肢剪力墙结构设计
1、短肢剪力墙结构布置
通过从小高层建筑结构设计的经验来看，在此类建筑的建筑结构设计计算过程中，由于其本身的特点，必须遵循一定的结构布置原则，只有遵循这个布置原则，结构的整体计算才得以通过，才能在满足结构安全性的条件下最大限度满足建筑使用功能，发挥短肢剪力墙的优点。通常，短肢剪力墙的布置应基于建筑的平面布局，利用建筑空间与墙体的布置，合理采用Ｚ字型、Ｔ字型、Ｌ字型设计。而不同于一般剪力墙的是，普通剪力墙作为主要的抗侧力构件承担大部分水平地震剪力，而短肢剪力墙主要承担竖向荷载的同时，也需要进行其他受力形式的计算与复核。而实际应用当中的具体受力形式，需要结合结构的整体竖向构件布置来决定。通过合理的进行短肢剪力墙类型的布置，确保在进行墙体设计计算的过程中，能够实现墙体延性的改善。短肢墙的布置合理、对称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合，这样可増加短肢墙抗扭和出平面外稳定間。在实际的设计计算过程中，短肢剪力墙的正截面与斜截面配筋计算上，按照木桶原理，要求基于最小要求的配筋率完成短肢剪力墙的配筋设计要求。
另外，还应合理设计墙厚与墙肢长度，并通过暗柱等构造措施来予以加强。短肢剪力墙在某些实际案例中和异形柱的受力类似，在设计计算过程中还需重点分析连梁的受力特点与破坏模式，短肢墙之间连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。
2、短肢剪力墙的剪力设计值以及轴力设计值
短肢剪力墙的主要承受竖向荷载、风荷载和地震作用等，短肢剪力墙墙肢轴压比指在重力荷载代表值作用下墙肢承受的轴压力设计值与墙肢全截面面积和混凝土轴心抗压强度设计值乘积之比值，按其抗震等级进行了划分，其中I、II以及III级分别为0.45、0.50以及0.55，短肢剪力墙因为无效端柱和翼缘形成一字形截面短肢剪力墙，其延展性相对较差，其轴压比相对来说要低0.1。相比于普通剪力墙来说，短肢剪力墙的抗震性能更为突出，短肢剪力墙的剪力设计值，除了满足一般剪力墙对底部加强部位调整以外，非底部加强部位也应该进行适当的调整，抗震等级为I、II、III级时应分别乘以1.4、1.2、1.1的增大系数。
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3、短肢剪力墙边缘构件及墙身配筋
（1）短肢剪力墙边缘构件根据墙肢底截面的轴压比和所处部位不同分为约束边缘构件和构造边缘构件，约束边缘构件配筋率一、二、三级时分别不应小于1.2%、1.0%和1.0%，构造边缘构件底部加强部位配筋率一、二、三级时分别不应小于1.0%、0.8%和0.6%，其他部位配筋率一、二、三级时分别不应小于0.8%、0.6%和0.5%。
（2）短肢剪力墙的截面高度和厚度的比值最大值在4至8之间，当墙肢截面高度和厚度的比值不大于4时，宜按照框架柱的要求对纵向钢筋的最小配筋率进行设计；当端柱承受集中荷载时，其边缘构件应满足框架柱的相应要求。
（3）短肢剪力墙的竖向和水平分布筋，除满足承载力计算配筋要求外还应满足最小配筋率的要求，抗震等级为一、二、三级时均不应小于0.25%，水平分布钢筋的直径不应小于8mm，间距不宜大于300mm，竖向分布钢筋的直径不应小于10mm，间距不宜大于300mm，剪力墙的水平和竖向分布钢筋的直径不宜大于墙厚的1/10，同时，短肢剪力墙底部加强部位全部竖向钢筋的配筋率一、二、三级时分别不应小于1.2%、1.2%和1.0%，其他部位全部竖向钢筋的配筋率一、二、三级时分别不应小于1.0%、1.0%和0.8%。
三、短肢剪力墙结构设计应注意的问题
首先，小高层建筑中短肢剪力墙结构设计应严格控制短肢墙的轴压比，尤其是无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙。目前，根据国内外研究结果，在承受压弯作用的剪力墙中，当处于小偏压状态时，墙的延性较差。不仅如此，即使在大偏压状态下，若轴压比较大，混凝土受压区的边缘应力很高，如果混凝土没有约束或约束不够，可能混凝土先达到极限压应变，出现竖向裂缝，甚至压碎，使构件丧失变形能力和承载能力。因此，在设计时，应严格控制短肢墙的轴压比，以保证短肢墙的延性。
其次，各墙肢分布要尽量均匀，使其刚度中心与建筑物的形心尽量接近；抗震设计中，简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底部地震倾覆力矩的50%，必要时也可以通过增加长肢墙的方法调整刚度中心位置。
第三，短肢剪力墙结构体系的抗震薄弱环节是建筑外边缘及角点处的墙肢，特别是“一字形”短肢剪力墙，可出现先于与其相连的梁破坏的情况。如当高层短肢剪力墙结构有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，使其墙肢首先开裂。因此，设计时应采取必要的措施，如对位于建筑外边缘及角点处的短肢剪力墙应减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配筋率，加强小墙肢的延性抗震性能，避免形成孤立的“一”字形短肢剪力墙，以保证结构的安全性、实用性。
第四，小高层建筑工程在设计时，为避免连梁剪切破坏先于弯曲破坏，应满足强剪弱弯的要求；不宜采用窗下墙作为连梁，因为窗下墙高度很大，形成刚度很大的剪切块，不利于结构的抗震设计，所以，宜将连梁设计成为截面、刚度较小的弱连梁。
结束语
随着小高层建筑的发展和人们对住宅使用功能要求的提高，由于短肢剪力墙结构可以灵活布置，墙肢可长可短，可落地也可带转换层，房间内不会出现露梁露柱的现象，且短肢剪力墙的抗震性能优于异形柱剪力墙结构，因此在设计中根据其受力的特点，充分掌握和了解其受力特点和破坏机理后，并选择合理的布置形式，正确掌握计算分析方法，它将在多、高层的住宅中有着广阔的发展前景。
参考文献：
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[2]梁海峰，李文雄.对高层建筑混凝土结构短肢剪力墙定义的商榷[J].四川建筑科学研究，2010年05期
[3]罗晓清.小高层建筑中短肢剪力墙结构设计分析[J].科技创新与应用，2015年32期
论文作者:昝国志
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/2/25
标签：剪力墙论文; 结构论文; 建筑论文; 构件论文; 截面论文; 小高层论文; 结构设计论文; 《基层建设》2019年第29期论文;