短肢剪力墙结构在小高层住宅中的应用设计思考

短肢剪力墙结构在小高层住宅中的应用设计思考
摘要：本文结合西北地区或青海地区的设计要求和标准对于短肢剪力墙结构在小高层住宅中应用和设计进行结构分析和阐述。

关键词：短肢剪力墙小高层应用设计
一、短肢剪力墙结构基础概念
随着住宅产业的大力发展，小高层住宅大量涌现，人们对于小高层以及多层住宅平面与空间的要求越来越高。

原普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙的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。

于是经过不断实践改进过程，以剪力墙为基础的吸收框架结构优点的“短肢剪力墙”的结构体系形成了，并逐步发展成为应用于小高层建筑群较普遍采用的一种结构。

“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（短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙），当这些墙肢截面高度与墙厚之比小于等于3时，它已接近于柱的形式，但并非是方柱，因此称之为“异形柱”。

故从广义角度讲，宜将这种结构体系称之为“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙结构体系）”。

另外所谓”筒体”就是以楼电梯间所组成的钢筋混凝土核心筒；所谓“一般剪力墙”就是指墙肢截面高度与墙厚之比大于8的剪力墙。

二、短肢剪力墙结构及其计算
以上海地区小高层住宅为例，采用长度较短的普通剪力墙（短肢剪力墙的截面面积占总剪力墙少于50%）＋核心筒，结构计算控制指标：轴压比、周期、位移、剪重比、应控制在既符合规范要求，又不要有太多的富余量。

剪力墙、板、梁、柱的截面及配筋除计算需要外，构造配筋采用规范允许的最小值。

短肢剪力墙指墙肢截面高度与厚度之比为5~8的剪力墙，当墙肢截面高度与厚度之比虽为5~8，但墙肢二侧均与较强的连梁（连梁跨高比不大于2.5）相连时或有翼墙相连的短肢墙（翼墙长度不小于翼墙厚度的3倍），可不作为短肢剪力墙。

（设计时应注意对连梁进行“强剪弱弯”的验算，保证连梁的受弯屈服先于剪切破坏；短肢剪力墙宜在两个方向均有梁与之拉结，连梁宜布置在各肢的平面内，避免采用“一”字形墙肢；短肢剪力墙底部加强部位的配筋应符合规范要求。

）对于L形、T形、十字形等形状的剪力墙截面，只有当每个方向的墙肢截面高度与厚度之比均为5~8时，才能视为短肢剪力墙。

如果结构中仅有少量的短肢剪力墙，不应判别为短肢剪力墙较多的剪力墙结构，但此部分短肢剪力墙构件应满足规范关于短肢剪力墙构件设计的有关要求。

当墙肢底截面在重力荷载代表值作用下的轴压比较小时，约束边缘构件的配箍特征值可适当降低。

对于十字形剪力墙，可按两片墙分别在端部设置约束边缘构件；对折线形布置的抗震墙节点，其约束边缘构件宜采用Z字形截面，不宜再二端露头；当二暗柱之间的距离≤200时，宜合二为一。

当连梁跨高比大于5时，应慎重考虑连梁刚度的折减问题，以保证连梁在正常使用阶段的裂缝及挠度满足使用要求。

连梁跨高比大于5时，宜
按框架梁进行设计。

剪力墙砼强度等级随楼层升高的递减变化宜结合梁板砼强度等级共同考虑，尽量使两者的强度等级相差≤5Mpa，方便施工。

剪力墙的分布筋建议按下列原则配置：
高层剪力墙结构，首层剪力墙竖向及水平分布筋可取φ12-200。

剪力墙水平分布筋除满足上表要求外，还不得小于计算值。

高层建筑计算地震作用时，应考虑偶然偏心的影响，在位移比小于1.2时，考虑偶然偏心。

平面布置基本对称、均匀的结构，不考虑双向地震的扭转效应。

层间最大与平均位移比>1.2及质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向地震作用下的扭转效应，考虑双向地震作用而不用考虑偶然偏心。

备注：在考虑偶然偏心或双向地震作用时，配筋相应增加3%左右。

振型个数的确定：宜以有效质量系数大于0.9为准且宜≥9。

三、剪力墙边缘构件的处理和配置
剪力墙轴压比尽量与规范限值接近。

当总建筑高度(H<80m)，剪力墙的抗震等级为三级时（一般剪力墙为四级），构造边缘构件箍筋非加强部位用φ8-200。

遇到短肢剪力墙，纯住宅，<80m，无转换，所以短肢剪力墙为三级，这样一来，短肢墙的边缘构件配筋既不属于一二级的加强区的约束边缘构件的的体积配箍率，也不属于复杂高层的（0.1）的构造边缘构件的体积配箍率。

边缘构件是增加结构构件的延性的，不管是一般剪力墙还是短肢剪力墙都应该满足边缘构件的要求，当跨高比不小于5时，按框架梁设计，框架梁的抗震等级同剪力墙的抗震等级；当跨高比小于5时，按连梁设计；短肢剪力墙的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其他部位不宜小于1.0%。

剪力墙约束边缘构件的箍筋按《高层建筑混凝土结构技术规程》计算配筋。

三、四抗震等级的剪力墙底部加强部位及其上一层构造边缘构件箍筋按配箍特征值0.1计算配筋。

表中非加强部位指除底部加强部位及其上一层外的结构层。

剪力墙水平钢筋按计算配置，墙身厚度为200时一般情况下配ф8@200墙身厚度为200时，剪力墙竖向分布筋一般情况下按下列原则配置：
当剪力墙侧向无另一方向剪力墙支撑的净长度≥2.5米时，为了避免纵筋侧斜，剪力墙竖向分布筋用ф10@200。

具体问题具体分析，如六度抗震设防地区，如果短肢墙数量较少，结构仍应一般剪力墙为主，则不必按短肢剪力墙结构设计，局部短肢墙配筋加强就可以了，不需要提高抗震等级。

当为短肢剪力墙结构时，仍应以规范为依据，边缘构件仍应设置。

规范有此要求，而且设置边缘构件一方面是为了满足墙肢受弯承载力的要求，一方面是为了提高墙肢延性。

所以，边缘构件纵筋应同时满足计算和构造两方面要求，箍筋不应低于规范要求，当以箍筋替代墙内水平分布筋时，箍筋配筋量不应小于水平分布筋配筋量。

在剪力墙结构中出现的局部小墙肢，甚至是异型柱，应比一般剪力墙更严格地处理，例如提高纵筋配筋率、箍筋配箍率，控制轴压比等，这可以参考规范相关条文，参考异型柱规程也是可行的。

短肢剪力墙结构更要注意构造处理，甚至可以说构造处理是否合适比配筋多一点少一点更为重要。

参考文献：
[1]王凯；南通博览园温室膜结构工程设计概述；《山西建筑》；2008，34(21).
[2]王杰喜；短肢剪力墙结构设计探讨；《科技创新导报》；2009，(10).。