摘要：本文通过作者结合多年工作经验，简述了短肢剪力墙结构设计中的相关问题，并且提出自己的看法，以供参考。
关键词：短肢剪力墙结构；结构的判定；规范
前言
短肢剪力墙结构是一个结构领域的新名词，确切的应称其为较多短肢的剪力墙结构，它是近年来兴起的，由于其有利于住宅建筑布置，进一步减轻了结构自重，从而降低了基础及上部结构的造价。
1对规范的理解
《高层建筑混凝土结构技术规程》（JGJ3-2002）（以下简称《高规》）条文说明中对短肢剪力墙的评价是抗震性能较差，地震区应用经验不多。为安全起见，《高规》7.1.2条和7.1.3条对短肢剪力墙的设计要求、应用范围以及加强措施提出了较一般剪力墙更为严格的规定。
（1）《高规》7.1.2条和7.1.3条是针对短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙和一般剪力墙提出的具体要求，对于一般剪力墙结构中的短肢剪力墙不执行本条规定。①从构件的概念解读规范，《高规》7.1.2条注：短肢剪力墙是指墙肢截面高度（即水平截面的长度）与厚度（即水平截面的宽度）之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙；②从结构的概念解读规范，《高规》7.1.2条称：短肢剪力墙较多时，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，称为较多短肢的剪力墙结构，俗称短肢剪力墙结构。
（2）高层建筑设计中，我们应合理进行抗侧力构件布局，剪力墙布置不宜过少，墙肢不宜过短，不应设计仅有短肢剪力墙的高层建筑，应采用短肢剪力墙与筒体（一般剪力墙）共同抵抗水平力的结构体系。
（3）采用较多短肢的剪力墙结构体系时，其最大适用高度要适当降低，7度和8度抗震设计时分别不应大于100m和80m。根据抗震设计规范的精神，Ⅳ类场地上的结构，最大适用高度还应适当降低。
（4）抗震设计时，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大于结构总底部地震倾覆力矩的50%，形成多道抗震防线。主要抗侧力构件———筒体（或一般剪力墙）布置时应注意整个结构刚度的均衡性，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。设计时，为确保水平力可靠传递，我们可以将核心区楼板适当加厚，与核心筒相连的连梁按强剪弱弯原则设计，使其具有一定的耗能作用
（5）抗震设计时，应加强短肢剪力墙结构体系抗震构造措施，尤其是抗震薄弱部位的墙肢，如减小墙肢的轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率，避免地震产生扭转效应时，使已有的翘曲变形的加剧导致墙肢首先开裂。《高规》7.1.2条规定：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（本条规定的理解应为：短肢剪力墙结构中的短肢剪力墙抗震等级要提高一级采用，该体系中的非短肢剪力墙不用提高抗震等级；并不是所有剪力墙结构中的短肢剪力墙都要提高等级，要形成“短肢剪力墙结构”的短肢剪力墙才需按《高规》7.1.2条规定执行。）短肢剪力墙的剪力设计值，不仅底部加强部位应按规范调整，其它各层也要调整，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；抗震设计时，短肢剪力墙截面的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%。这些规定主要目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性，避免短肢剪力墙过早剪坏。
（6）短肢墙受力应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。短肢墙截面不宜过小，墙肢截面高度与厚度之比应在5～8之间；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；设计时短肢墙厚度不应小于200mm；短肢墙的截面尺寸还应满足《高规》7.2.2条的相关要求。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，轴压比限值要相应降低0.1。
（7）短肢墙的平面布置应尽可能地合理、对称、均匀，力求质量中心与刚度中心重合，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体系。短肢墙形式应以T形、L形、]形、+形为主，尽量避免一字墙，每道短肢墙宜有两个方向的梁与之连接，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。
（8）《高规》7.1.3强调了B级高度高层建筑和9度抗震设计的A级高度高层建筑，不应采用短肢剪力墙结构体系。
2短肢剪力墙的判定按《高规》的精神
当剪力墙一端为短肢，另一端为非短肢时，可以不判断为短肢剪力墙。新版SATWE软件改进了原单向判定的缺陷，新的判断标准是：对于L型、T型等双肢剪力墙，只要有一个方向墙肢的长度与墙厚的比值大于8就不判断为短肢剪力墙。需要说明的是，SATWE在判断是否为短肢剪力墙时仍存在一些小缺陷，例如图1中，两片剪力墙实际墙肢长均为1700，墙厚200，按规范该两片墙肢均应判定为一般剪力墙，但SATWE的判定却为两片短肢墙，这是因为PKPM平面输入时，节点间距为1600，在SATWE配筋文件中显示该两片墙肢长1599，故判定为短肢。建议软件编制专家，能设置一个人为的判定开关。
各地方标准对短肢剪力墙的判定也有不同，例如有些墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，但当墙肢两侧均与较强连梁（连梁跨高比Lb/hb≤2.5）相连，或墙长虽然较短但与翼墙相连（其中翼墙长度不应小于翼墙厚度的3倍），这种情况下的墙肢不判定为短肢剪力墙。
图1 短肢剪力墙判断实例
3短肢剪力墙结构的判定
根据《高规》7.1.2条，短肢剪力墙较多时，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，称为较多短肢的剪力墙结构，俗称短肢剪力墙结构。短肢剪力墙结构的判定也就是对“较多”的理解，这一点规范并没有注明，各地方与各专家的解释也不相同。
关于“较多”的理解，规范组专家给出的解释是这样的：短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于40%的结构总底部地震倾覆力矩。同时《高规》7.1.2条的第2条称：抗震设计时，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%。即当短肢剪力墙承受的第一振型底部地震倾覆力矩等于40%～50%的结构总底部地震倾覆力矩时判定为短肢剪力墙结构。我们施工图送审时，大多数审图人员认为短肢剪力墙过多偏于不安全，抗倾覆力矩大于20%～25%时就应定为短肢剪力墙结构，且抗倾覆力矩大于45%时即要求设计人员调整结构，本人认为审图公司的提法也是合理的。
PKPM可以自动判断剪力墙是否为短肢剪力墙，但不能自动判断结构是否为短肢剪力墙结构，需要设计人员先估计一下，如果认为可能会是短肢剪力墙结构，则先在“总信息”的“结构体系”中定义结构为“短肢剪力墙结构”，然后计算，计算结果会在“WV02Q.OUT”文件中给出短肢墙的抗倾覆力矩，通过抗倾覆力矩判定结构是否为“短肢剪力墙结构”。各地方标准对短肢剪力墙结构也有不同的定义，设计人员也可以参照地方标准进行划分。如北京市颁布的《北京市建筑设计技术细则-结构专业》规定：高层中短肢剪力墙承受的竖向荷载楼面面积与全部楼面面积之比超过50%时，多层中短肢剪力墙承受的竖向荷载楼面面积与全部楼面面积之比超过60%时，界定为短肢剪力墙结某地区的判定标准：近年来全国和地方规范中出现了“部分短肢剪力墙结构”的术语，但对“部分”的定义全国和地方规范中都没有给出。根据结构分析研究和该市的工程实践，用短肢剪力墙截面面积与同一层中所有剪力墙截面面积的比例（简称短肢墙比例），可以来近似地定义“部分短肢剪力墙”结构，并采取结构抗震措施。当短肢墙比例不大于20%时，可以按全部落地剪力墙结构控制建筑物高度，但短肢部分的抗震措施仍应按短肢墙的规定执行。当采用短肢墙比例进行判别时，应在建筑物的两个主轴方向分别计算，取较大的比例作为控制条件。
4问题讨论
某地区14层板式住宅采用短肢剪力墙结构如图2，按抗震烈度7度设防，场地类别为Ⅳ类，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震第一组，场地特征周期为0.90s，建筑抗震设防类别为丙类，抗震墙抗震等级为三级。在SATEWE“结构体系”中定义该结构为“短肢剪力墙结构”，计算结果显示，该结构底部加强区为底部两层，即剪力墙约束边缘构件仅底部两层设置。根据《高规》7.1.2条第3款，短肢剪力墙结构中的短肢墙抗震等级应提高一级采用，即本案中的短肢墙抗震等级应为二级，再由《高规》7.2.15条，二级墙的约束边缘构件应上延一层，而SATWE结果剪力墙约束边缘构件仅底部两层设置，并没有上延一层。本人将整个结构的抗震等级试验性地提高至二级，计算结果显示，该结构底部加强区为底部三层。就此问题，本人请教一些专家，有认为此种情况的剪力墙约束边缘构件可以不必上延一层的，也有认为应该上延一层的请教PKPM编制组专家，也没有得到明确答复。
图2 短肢剪力墙结构
5结束语
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，加强结构的概念设计，不陷入只凭计算去保证结构安全性的误区，在抗震设计中，保证结构的整体抗震性能，使整个结构具有必要的承载能力、刚度和延性；同时，选则适合的结构计算软件，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，对一些不利部位加强构造措施，在符合规范要求的情况下，短肢剪力墙结构体系安全性应该没问题。
论文作者:谢静1,方明2
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/13
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