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摘要：近年来，随着人们对住宅空间及舒适度的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、影响房间美观；普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们的需求。而采用“短肢剪力墙结构”这种设计型式的新型住宅则在很大程度上克服了原有普通框架与普通剪力墙结构的缺点，因而在建筑中得到了较为广泛的应用。
关键词：建筑工程；短肢剪力墙；结构设计
1.短肢剪力墙概述
异形柱随着人们对住宅，特别是高层住宅平面与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露梁露柱、普通剪力墙结构对建筑空间的严格限定与分隔已不能满足人们对住宅空间的要求。于是在原有剪力墙的基础上，吸收了框架结构的优点，逐步发展形成了能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，即“短肢剪力墙结构”和“异形柱框架结构”型式。短肢剪力墙结构是指墙肢的横截面高度为厚度（墙厚）的4-8倍剪力墙结构，常用的有“T”字型、“L”型、“十”字型、“Z”字型、折线型、“一”字型。
2.建筑工程短肢剪力墙结构的优点
在现今建筑结构设计中，短肢剪力墙已经成为主要的结构部分。与一般剪力墙相比，短肢剪力墙的所具备的优点极为突出。总的来说，建筑工程短肢剪力墙结构具有以下几个方面的优点：
2.1短肢剪力墙的自振周期较大，在一定程度上可以弥补普通剪力墙体系抗侧刚大的缺点；
2.2短肢剪力墙具有更好的隐蔽性，能够将墙肢与梁极好的隐蔽于墙体之内，这有利于用户对建筑内部结构进行灵活设计；
2.3短肢剪力墙的墙肢与其填充墙的厚度一致，而且短肢剪力墙与众多墙体之间的梁都是处于竖立平面内，这就很好的解决了普通剪力墙设计中梁外露的问题；
2.4虽然短肢剪力墙的施工难度比普通剪力墙更大，但是因为其能够在一定程度上扩大建筑物的室内面积，增加更多的可用空间，这也大大的提升了其利用价值；
2.5短肢剪力墙的设计都是使用的轻质材料，这能够在很大程度上降低建筑物的自重，对提高建筑物的稳定性有着巨大作用，这使得其得到建筑界的广泛认可；
2.6短肢剪力墙的承载能力高于普通剪力墙，能够在一定程度上节约更多的构造配筋；
2.7在短肢剪力墙结构体系中，主体结构中的墙肢受力较为合理，这对保证墙体的延性有重要作用。
3.某高层住宅建筑短肢剪力墙结构设计实例分析
3.1项目概况
某高层住宅建筑面积为3876m2，标准层建筑面积为338m2。纵向总长度为24.97m，横向总长度为14.3m。开间为3.3m～5.1m，进深为4.5m～6m。层数为十一层，局部跃十二层。其中一至十一层层高为2.9m，十二层层高为2.7m。建筑总高度为36.95m。外墙采用300mm空心砖，内夹70厚水泥聚苯板，内墙采用200厚空心砖。结构形式采用短肢剪力墙，楼盖采用现浇钢筋混凝土肋形楼盖，墙、柱、梁均为现浇，抗震设防烈度为七度。
3.2主体结构设计
3.2.1结构选型
根据开发商的要求，房间内不允许露出柱或梁等结构构件。该工程可供选择的结构方案有异形柱框架剪力墙结构和短肢剪力墙结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于异形柱框架结构要求肢高与肢厚之比不应大于4，且柱的净高与柱截面长边尺寸之比不宜小于4、不应小于3，由此对截面尺寸产生了限制。经初步估算，采用异形柱框架时柱的轴压比超出限值，异形柱框架结构的高度限值为35m，该工程的建筑高度为36.95m。且当地对异形柱框架结构的高度限值更为严格，故决定不采用异形柱框架结构。对于短肢剪力墙结构，经初步估算，其轴压比、侧移、扭转及总高度限值等方面均能满足要求，故最终决定采用短肢剪力墙结构。
3.2.2结构布置
①由于高层建筑结构不应采用全部为短肢剪力墙的剪力墙结构，该工程沿楼梯间布置长剪力墙，并结合电梯间形成短肢剪力墙-筒体结构。在其余部位，采用小开间布置剪力墙的方式，沿内外墙交接处布置短肢剪力墙。为增加短肢剪力墙的侧向刚度，尽量将短肢剪力墙布置成T形、L形或H形。
②合理布置水平抗侧力结构，各个轴线的水平抗侧构件尽量分布均匀、对称，以减少结构的扭转。在布置剪力墙时，随时应用SATWE程序对结构进行分析，并根据分析结果，调整各轴线上的墙肢长度，尽量减少结构的质量中心与刚度中心的偏差。根据相关规定，在考虑偶然偏心影响的地震作用下，楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移，A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍，不应大于该楼层平均值的1.5倍。该工程控制在1.06倍。
③控制剪力墙的轴压比不超过规定的限值。该工程为二级抗震等级，按14kN/m2估算，将短肢剪力墙的轴压比限制在0.6以下，对于一字型短肢剪力墙，轴压比控制在0.5以下。墙肢长为肢厚的5～8倍，同时要兼顾建筑门窗洞口的要求。剪力墙外墙厚为250mm，内墙厚为200mm。±0.000以下墙肢加厚100mm。
④保持竖向刚度连续，四层以下采用C40级砼，五～八层采用C35级砼，九层以上采用C30级砼，梁、楼板采用C25砼。剪力墙截面沿竖向不变化。
⑤为加强结构整体性，楼屋盖均采用现浇。
3.3主要分析结果
SATWE是专门为多高层建筑结构分析而研发的空间组合结构有限元分析软件，适用于各种复杂体型的高层钢筋混凝土结构体系计算。SATWE是以壳元理论为基础构造一通用的超单元墙元为模拟剪力墙，它不仅具有平面内刚度，也具有平面外刚度，可以较好地模拟剪力墙的受力状态。而且墙元的每个节点都具有空间6个自由度，可方便地与任意空间梁柱单元连接，无需任何附加约束。SATWE给楼板4种简化假定，即假定楼板整体平面内无限刚、分块无限刚、分块无限刚带弹性连接板带和弹性楼板。采用SATWE程序进行分析，短肢剪力墙按元模型输入，短肢剪力墙间的梁作为连梁计算。
3.4与异形柱框架结构的比较
将该工程与同一小区条件类似并采用异形柱框架结构的工程相比，短肢剪力墙结构具有侧移小、刚度大的优点。
两个工程在墙柱钢筋用量方面，短肢剪力墙比异形柱多4.8kg/m2，而梁的钢筋短肢剪力墙比异形柱少14.87kg/m2，这是由于短肢剪力墙结构梁的跨度比异形柱框架梁的跨度小；在墙柱混凝土用量方面，短肢剪力墙比异形柱混凝土用量多0.1m3/m2，梁的混凝土用量短肢剪力墙比异形柱框架结构少0.022m3/m2。模板总用量短肢剪力墙结构比异形柱框架结构多0.49m2/m2。
结束语
综上所述，短肢剪力墙具有许多优点和特殊性能，其可以灵活布置，墙肢可长可短，并且房间内不会出现露梁露柱的现象。因此，在进行短肢剪力墙结构设计时，应考虑多方面的因素，掌握其结构设计要点，选择合理的布置形式，进而保障建筑工程的整体质量及美观性。
参考文献
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[2]杜晓东.对建筑短肢剪力墙结构设计浅析[J].城市建设理论研究.2012.
[3]冯禄佳.浅谈建筑短肢剪力墙结构设计[J].世界华商经济年鉴·城乡建设.2013.
论文作者:李东祥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：剪力墙论文; 结构论文; 异形论文; 框架结构论文; 建筑论文; 刚度论文; 结构设计论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;