摘要：在社会飞速发展的背景下，人们对住宅的平面和空间要求变得越来越高。由于全剪力墙结构，对住宅的平面布局有一定的制约要求，于是结构设计师们在原有的剪力墙结构基础上，引入了短肢剪力墙（以下简称“短肢墙”），并逐渐调整出一种既能满足人们对平面和空间审美要求，又能合理承受竖向荷载和水平荷载的结构体系，本文暂称此体系为短肢剪力墙结构体系。下文在分析高层住宅建筑中剪力墙结构设计的基础上，对短肢墙的应用进行着重探讨，包括：短肢墙与其他竖向构件的区别及其优点、短肢墙的设计要点、短肢墙的应用需求。
关键词：高层住宅建筑；短肢剪力墙；结构设计
引言
在高层住宅建筑结构设计过程中，在剪力墙结构的基础上，适当增加可灵活布置的短肢墙的应用，有助于改善结构体系的整体刚度，从而能够显著提高建筑与结构方案布置的协调性和建筑的结构经济性。可见，短肢墙的应用将作为一种重要的结构形式，对改善高层住宅建筑方案的可事实性和结构经济性起着关键的作用。
1 短肢墙与其他竖向构件的区别及其优点
1.1与普通剪力墙相比
在JGJ3-2010《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称“高规”）中，规定截面厚度≤300mm，各肢截面高厚比的最大值＞4但≤8的剪力墙为短肢墙。短肢墙属于剪力墙的一种，但又区别于剪力墙，主要原因是它不仅具有剪力墙的特点，同时，它还具有框架柱的特点，具体表现为短肢墙的受力和变形特征均类似于框剪结构。在抵抗水平地震力和水平风荷载时，短肢墙较普通剪力墙稍弱一点，但其优点在于结构布置灵活，能够更好地适应建筑方案的布局，深受建筑专业设计人员及使用者的喜爱。此外，短肢墙的引入使剪力墙结构整体刚度过刚的情况得以优化，也就是说能使结构的经济性得以提高。
1.2与框架柱相比
在高层住宅建筑中，短肢墙与框架柱相比，有更大的刚度，能使刚度分配、内力分配更合理，能更好地协调和控制整体的位移差别，尤其在抗震设防烈度7度及以上的建筑中，相比框架柱的表现更为突出。短肢墙的抗剪能力虽稍弱于剪力墙，但与框架柱相比，短肢墙的抗剪能力更强，而且使用短肢墙正正可以弥补矩形截面柱不能完全被砌体墙包裹的缺点，避免了结构柱柱角在室内外露导致家具布置受到限制的被动局面。
1.3与异形柱相比
短肢墙与异形柱相比，虽然两者的外观形状相似，但两者却有着本质的区别。规范中明确规定，各肢截面高厚比的最大值＞4但≤8的为短肢墙；各肢截面高厚比的最大值≤4的为异形柱。异形柱无论是竖向荷载承受能力还是水平荷载承受能力都较短肢墙差，而且适用的高度范围有限，远远达不到高层中使用的要求，即使其与短肢墙共同有着布置灵活的特点，但也远远比不上短肢墙的优势。
2 短肢墙的设计要点
2.1短肢墙的适用范围
一般情况下，短肢墙在结构中的应用需要具备一定的条件性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据《高规》 7.1.8条规定，在抗震设计时，高层建筑结构中，不应全部采用短肢墙；不宜在B级高度以及A级高度（抗震设防烈度为9度时）的高层建筑中布置短肢墙，也不应在符合以上条件的高层建筑中采用具有较多短肢墙的剪力墙结构。对于非以上条件的高层建筑，可采用具有短肢墙的剪力墙结构，但应满足以下条件：第一，在规定水平地震作用下（以下简称“规震下”），短肢墙所承担的底部倾覆力矩（以下简称“底部倾矩”）不宜大于结构底部总地震倾覆力矩 （以下简称“底部总倾矩”）的50%；第二，当采用较多短肢墙的剪力墙结构时，其适用高度为7度时≤100m、8度（0.2g）时≤80m、8度（0.3g）时≤60m.
2.2短肢墙结构的设计方法
由于短肢墙既有剪力墙的特性，又有框架柱的特性，因此在剪力墙结构中应用短肢墙数量的多少，会对整个结构体系的受力及形变特性带来影响。结构设计师们应该在选用短肢墙结构时，充分考虑其设计方法。《高规》中规定，在规震下，短肢墙承担的底部倾矩≥底部总倾矩的30%的剪力墙结构为具有较多短肢墙的剪力墙结构。笔者参照《高规》8.1.3条对框架-剪力墙结构的设计方法的规定，以及结合部分结构设计师的经验，暂得如下短肢墙结构的设计方法。在规震下，当短肢墙承担的底部倾矩与底部总倾矩之比≤15%时，可按普通剪力墙结构进行设计，各短肢墙的轴压比、墙体稳定验算、配筋率等指标，满足相关规范中的要求即可；当短肢墙承担的底部倾矩与底部总倾矩之比＞15%，且≤40%时，可参考普通剪力墙结构进行设计，除严格控制各短肢墙的轴压比、墙体稳定验算、配筋率等指标，使其满足相关规范中的要求外，应注意进一步提高短肢墙的设计标准。如剪力设计值乘以增大系数、加大其竖向钢筋的配筋率，以达到提高结构的安全度；当短肢墙承担的底部倾矩与底部总倾矩之比＞40%时，结构整体受力及形变情况与剪力墙结构差异相对较大，暂不建议选用此种结构体系，如必须选用，应结合实际工程情况和相关的工程经验进行设计。
3 短肢墙的应用需求
随着社会的进步，人们对住宅的平面和空间要求变得越来越高。由于框架结构露梁露柱的情况有碍观感，已经难以满足人们的审美需求，而且受土地的制约，建筑物的高度同样也变得越来越高。据笔者了解，按我国部分地区目前的建筑发展动态，传统的框架结构住宅已经逐步被具有少量短肢墙的剪力墙结构高层住宅所取缔。主要理据是，此种形式的结构体系是我国多家著名房地产开发公司经过无数的项目实践后，现时主流推行的高层住宅的结构形式。对于房地产开发公司而言，户型的优越性是楼盘销售量和销售速度的重要指标，而住宅户型的优越性除了建筑方案本身的设计外，必须得到结构方案设计的完美配合才能更好地发挥出来。在现时的高层住宅设计中，短肢墙正正是结构方案配合建筑方案布局的重要角色，因此，短肢墙在高层住宅建筑中的应用需求可谓是不言而喻的。
4 结语
在高层住宅建筑的剪力墙结构基础上，适量应用短肢墙，有助于建筑使用者获得更优越的使用空间。在现时建筑行业发展及人们的需要下，结构设计人员应该不断加强对短肢墙结构的研究和提高其应用技术水平，认可其应用的科学性和重要性，从而确保设计出的短肢墙结构既能满足结构的安全要求，又能提升建筑的使用效益。
参考文献
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[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010(备案号 J 186-2010).
论文作者:杜尚锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/11
标签：结构论文; 剪力墙论文; 建筑论文; 高层住宅论文; 荷载论文; 截面论文; 框架论文; 《基层建设》2018年第13期论文;