求一篇<论短肢剪力墙设计及应用>论文

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浅议高层建筑短肢剪力墙的设计
摘要:关于高层建筑短肢剪力墙的设
计，文中简要论述了短肢剪力墙在设计方
面应注意的主要问题。
关键词:高层；剪力墙；设计
《高层建筑混凝土结构技术规程》
JGJ3-2002第7.1.2条定义“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，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”。目前，现行国
家规范或规程中尚未给出有关异型柱与短
肢剪力墙结构设计的条款。
一、短肢剪力墙结构
短肢剪力墙结构是指墙肢的长度为厚
度的5-8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。
这种结构型式的特点是：
（一）结合建筑平面，利用间隔墙位置
来布置竖向构件，基本上不与建筑使用功
能发生矛盾；
（二）墙的数量可多可少，肢长可长可
短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过
不同的尺寸和布置来调整刚度中心的位
置；
（三）能灵活布置，可选择的方案较
多，楼盖方案简单；
（四）连接各墙的梁，随墙肢位置而设
于间隔墙竖平面内，可隐蔽；
（五）根据建筑平面的抗侧刚度的需
要，利用中心剪力墙，形成主要的抗侧力
构件，较易满足刚度和强度要求。
对短肢剪力墙结构的设计计算，因其
是剪力墙大开口而成，所以基本上与普通
剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系
簿壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分
析方法，前者如建研院的T B S A、T A T，广
东省建筑设计院的广厦CAD的SS模块，后
者如建研院的T B S S A P、S A T W E，清华大
学的T U S，广东省建院的S S W等。其中空
间杆墙组元分析方法计算模型更符合实际
情况，精度较高。虽然三维杆系-簿壁柱
空间分析程序使用较早、应用较广，但对
墙肢较长的短肢剪力墙，应该用空间杆-
墙组元程序进行校核。
二、在设计有关短肢剪力墙—筒体
（或一般剪力墙）结构时应注意的一些问
题
按《高层建筑结构设计与施工规范》
进行截面与构造设计，相对于异形柱结
构，短肢剪力墙结构的理论与实践较为成
熟，但这种结构在结构设计中仍然有需要
引起重视的方面。
（一）高层点（板）式住宅采用短肢抗
震墙结构体系，只要抗侧力构件布局合理
仍然是比较理想的一种结构体系，但在地
震区，高层建筑中，剪力墙不宜过少，墙
肢不宜过短，因此不应设计仅有短肢剪力
墙的高层建筑，要求设置剪力墙筒体（或
一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（一
般剪力墙）共同抵抗水平力的结构。由于
短肢剪力墙结构相对于普通剪力墙结构其
抗侧刚度相对较小，设计时宜布置适当数
量的长墙，或利用电梯，楼梯间形成刚度
较大的内筒，以避免设防烈度下结构产生
大的变形，同时也形成两道抗震设防；
（二）短肢剪力墙结构的抗震薄弱部
位是建筑平面外边缘的角部处的墙肢，当
有扭转效应时，会加剧已有的翘曲变形，
使其墙肢首先开裂，应加强其抗震构造措
施，如减小轴压比，增大纵筋和箍筋的配
筋率；
（三）高层短肢剪力墙结构在水平力
作用下，显现整体弯曲变形为主，底部外
围小墙肢承受较大的竖向荷载和扭转剪
力，由一些模型试验反映出外周边墙肢开
裂，因而对外周边墙肢应加大厚度和配筋
量，加强小墙肢的延性抗震性能。短肢墙
应在两个方向上均有连接，避免形成孤立
的“一”字形墙肢；短肢墙的布置合理、对
称、均匀、力求质量中心与刚度中心重合，
短肢墙布置应以T形、L形、］形、+形
为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外
稳定。
（四）主要抗侧力结构筒体（或长墙）
一般利用楼、电梯间，但要注意刚度的均
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，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
不宜小于结构总底部地震倾覆力矩的5 0%，
形成多道抗震防线，为了确保水平力可靠
传递，核心区楼板适当加厚，与核心筒相连
的连梁按强剪弱弯设计，短肢墙之间的梁
净跨不宜过小（一般取4~6M），使其具有一
定的耗能作用。各墙肢分布要尽量均匀，使
其刚度中心与建筑物的形心尽量接近，必
要时用长肢墙来调整刚度中心；
（五）高层结构中的连梁是一个耗能
构件，在短肢剪力墙结构中，墙肢刚度相
对减小，连接各墙肢间的梁已类似普通框
架梁，而不同于一般剪力墙间的连梁，不
应在计算的总体信息中将连梁的刚度大幅
下调，使其设计内力降低，应按普通框架
梁要求，控制砼压区高度，其梁端负弯矩
钢筋可由塑性调幅70%-80%来解决，按强
剪弱弯，强柱弱梁的延性要求进行计算。
（六）短肢墙受力以承担竖向荷载为
主，承担水平荷载为辅，其截面尺寸要适
当，墙肢截面高度与厚度之比宜在5~8左
右为好，且墙厚不小于2 0 0 M M，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，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，因此轴压比
限值要相应降低0.1。
（七）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，主要
目的是从构造上改善短肢剪力墙的延性。
（八）对于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，其他各
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，主要目的是避免
短肢剪力墙过早剪坏。
（九）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%。
（十）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
侧力片。并且每道短肢墙宜有两个方向的
梁与之连接。
（十一）短肢墙的数量可多可少，肢长
可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还
可以通过不同尺寸和布置调整刚度和刚度
中心位置。
（十二）短肢剪力墙—筒体（或一般剪
力墙）结构体系，电算分析力学模型建议
采用高层建筑结构空间有限元分析软件
S A T W E,短肢剪力墙结构体系考虑，各部
位宜取两种力学模型分析结果的不利工
况，短肢墙之间的梁应根据跨高比的不同
分别按连梁、框架梁计算内力和配筋，（既
一般情况下当短剪力墙洞口形成的跨高比
小于5的连梁，应按连梁进行设计；当跨
高比不小于5时，宜按框架梁进行设计），
短肢墙仍属于剪力墙的范畴，配筋可采用
一般剪力墙的计算方法，但是对于长宽比
小于3的短肢墙则必须按柱的方法进行设
计。注意整体计算需考虑填充墙对建筑基
本自振周期影响，折减系数可取0.8~0.9。
（十三）由于外墙面钢筋混凝土短墙
肢之间填充墙与钢筋混凝土墙的变形模量
不同，在二者交界处易产生裂缝，通常采
取的措施是在做粉刷时，在二者交界面处
附粘一层玻璃丝布，使应力平缓过渡。
由于短肢剪力墙抗震性能差，在地震
区应用经验不多，因此在设计时，首先要选
则适合的计算软件，合理地选则计算分析
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，特别要加强概念设
计。对一些不利部为加强构造措施，在符合
规范要求的情况下，短肢墙是没问题的。这
就好比纯框架结构，对地震来说也是不利
的结构形式，但大家不也一直在用。所以任
何一种结构体系都有它的适用范围，只要
我们设计合理，安全问题会有保障。

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