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摘要：本文首先对短肢剪力墙的结构布置和短肢剪力墙结构抗震设计的上、下限及其计算进行阐述，最后对通过工程实例对加强短肢剪力墙结构抗震设计要点和建议进行探讨，以供同仁参考。
关键词：短肢剪力墙；抗震设计；建议
一、前言
随着我国城市建设的高速发展，建筑行业也得到了快速发展，如何保证建筑的安全性是首要问题，而剪力墙设计因是纵横承受荷载而使其具有较强的抗震性和抗风性，承受力也较强的特点而被高层建筑广泛采用。下面就对短肢剪力墙的结构布置和短肢剪力墙结构抗震设计的上、下限及其计算进行阐述，最后对通过工程实例对加强短肢剪力墙结构抗震设计要点和建议进行探讨，以供同仁参考。
二、短肢剪力墙的结构布置
当短肢剪力墙集中布置在建筑的周边或中间位置，且为连续布置，将承担楼层大部分面积的竖向荷载，一方面当剪力墙核心筒在大震作用卜出现问题以后，弱小的短肢剪力墙没有足够的延性和抵抗水平作用的能力，可能随之破坏；另一方面短肢剪力墙本身在大震作用进入弹塑性变形阶段的抵抗竖向荷载的能力不足，如果个别短肢剪力墙无法承担竖向荷载而失效，使之承担竖向荷载的楼面梁板将受到严重威胁，进而产生严重破坏。由此可见，短肢剪力墙结构抗震性能较差的原因是无法作为承担超载水平力的第二道防线及容易因超载竖向荷载而失效。因此，短肢剪力墙不能大面积地布置在一起，而应与一般剪力墙问隔布置，同时短肢剪力墙之问的梁板也应适当加强，这样能很好地防比剪力墙结构的破坏。《高规》7.1.8规定，在规定的水平地震作用下，短肢剪力墙承担的底部倾覆力矩不宜大于结构底部总地震倾覆力矩的50%。这个规定是剪力墙数量的上限，剪力墙不能布置的太多。
三、短肢剪力墙结构抗震设计及其计算
短肢剪力墙仍属于剪力墙结构体系，只不过是采用较短的剪力墙肢，而且通常采用T形、L形、[形、+形等。其所采用的计算模型、配筋方式和构造要求均与普通剪力墙结构相同。短肢剪力墙结构一般采用薄壁杆元（TAT）来分析，将墙视为薄壁杆件，每端有7个自由度（比普通杆元每端6个自由度多一个截面翘曲角，即扭转角沿纵轴的导数）。考虑了墙单元非平面变形的影响，按矩阵位移法由单元刚度矩阵形成总刚度矩阵，引入楼板平面内刚度无限大假定减少部分未知量之后求解，它适用于各种平面布置，未知量少，精度较高。但是，由于薄壁杆件理论没有考虑剪切变形的影响，该模型在分析剪力墙较为低宽、结构布置复杂（如有转换层）时，也存在一些不足。在处理结构布置复杂的问题时可采用壳元模型分析，但应加细单元的划分。比如设有转换层的短肢剪力墙结构，通常的处理方法是将电梯间、核心筒等少部分剪力墙落地，其余剪力墙框支。框支剪力墙是受力面向受力点过渡，由于薄壁杆件的连接处是点连接，所以用薄壁杆件模型不能很好地处理位移的连续和力的正确传递。因此，带有转换层的短肢剪力墙结构宜优先采用墙元模型软件（如SATWE）进行计算。当然，从整体上的内力（特别是下部支承柱的内力）分布情况来看，如果将剪力墙加以适当的处理，还是可以用TAT、TBSA对结构进行整体计算的。
四、短肢剪力墙抗震设计工程实例分析
下面是本人在实际工作中所做的某商住楼工程设计实例。
上图1为某商住楼的二层墙柱结构平布置图的前面部分，图中表示的墙为建筑图首层的墙，本建筑首层层高为6m，如果按照一般剪力墙的概念来操作，本层的墙的墙厚要做到450mm，由于首层此位置为商铺所在，为让商铺在平面及空间上尽量不露出墙柱或墙柱不宜往外突出太多以至影响商铺的使用及墙柱轴压比限制原因，本层剪力墙在墙厚满足了20分之一的层高，即厚300mm后，不再执行墙厚满足大于等于300mm厚且墙厚满足了15分之一的层高可认为是一般剪力墙的补充规定，将此墙做成短肢剪力墙，如图1中的墙1，此墙1短肢方向为300×600，长肢方向为300×1600，在设计计算时并将此墙的抗震等级提高为二极抗震，并采取了相应的抗震构造措施，如设置约束边缘构件等措施，这就可以解决了首层商铺的平面使用功能，得到客户的认可。
五、短肢剪力墙结构设计建议
（1）严格控制短肢剪力墙设计中的轴压比。在进行短肢剪力墙结构设计的过程中，会因为小偏压的原因影响剪力墙的延展性，且如果混凝土的材料性能较差，就会造成纵向裂缝的形成，严重则会引起墙体的压碎，最终使整个建筑墙体失去变形性能以及承受力。因此，在进行建筑工程短肢剪力墙结构设计的过程中，应该设置到对于混凝土的压应值以及墙体的轴压比。
（2）高层建筑结构连梁处的设计。在高层建筑短肢剪力墙结构设计中，其连梁部分是一个相对耗能的构件，而短肢剪力墙的墙肢刚度较弱，各墙之间的连梁大多为普通框架梁，因此，在对总体信息计算的过程中，难以对连梁的幅度进行调整，从而导致设计的内力下降。这就可以根据普通框架梁的要求，来对混凝土的压区高度进行控制，并将梁端的负弯矩钢筋可塑性幅度调整到70%~80%，最终按照强柱弱梁、强剪弱弯的要求对其进行计算即可。
（3）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。因此，设计中，为了避免将一字形短肢剪力墙布置在建筑外边缘及角点处，应加强位于建筑外边缘及角点处的短肢剪力墙的延性抗震构造措施；应按规定提高短肢墙结构的抗震等级，以便提高其配筋量；短肢剪力墙结构较柔，周期较长，为了加大地震力，增加安全储备，应适进行周期折减。
六、结论
总之，作为剪力墙结构体系的分支，短肢剪力墙结构由于结构布置方面的灵活性和可调整性，使其各项技术经济指标均较一般剪力墙结构理想，因而在小高层住宅楼结构设计中已被广泛采用。设计短肢剪力墙结构时，应区别于一般剪力墙结构，多结合住宅特点，使结构刚柔适中，并运用抗震概念设计的原则，采取有效的抗震措施，注重细部设计，从而做到结构设计安全、经济、适用。
参考文献：
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[4]郑少钦.短肢剪力墙结构设计的应用分析[J].科技资讯，2008，（23）
论文作者:张浩贤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/24
标签：剪力墙论文; 结构论文; 荷载论文; 结构设计论文; 薄壁论文; 建筑论文; 刚度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;