什么是短肢剪力墙

短肢剪力墙，指的是截面厚度不大于300mm、且各肢横截面高度与厚度之比的较大值大于4但小于等于8的剪力墙。抗震设计时，短肢墙承受的振型底部地震倾覆力矩不大于结构总底部地震倾覆力矩的50%。

 

短肢剪力墙的受力与变形特征类似于框剪结构；但同时比框架结构的刚度与内力分配更合理。其结构的变形协调导致的竖向位移差别也比框剪结构小，致使基础荷载更均匀、合理。

 

区别

 

对于12～16层的小高层建筑结构，采用既可以保证结构的刚度、位移，又可以使室内空间方正合理，因此短肢剪力墙结构得以普遍应用。

 

1、短肢墙与异形柱的截面尺寸区别：

（1）柱：H/B < 4（单肢）；

（2）异形柱：H/B < 4（一般柱肢数≤两肢）；

（3）短肢剪力墙：4 ≤ H/B ≤ 8（墙肢数≤两肢）；

（4）剪力墙：H/B > 8（不限）。

 

当有大于两肢的短肢墙或异形柱时，尽管各肢的长宽比符合要求，也宜按墙输入、设计。

 

2、短肢墙与异形柱的设计区别：

（1）异形柱：轴压比（按框架柱）、刚度（梁考虑刚域）、配筋（双偏压）、构造（按异形柱规程）。

（2）短肢墙：轴压比（按剪力墙）、刚度（墙输入、采用壳元或薄壁杆元）、配筋（按剪力墙）、构造（按高规的短肢墙构造）。

（3）弱短肢剪力墙（截面高厚之比小于4的墙肢）：高规7.2.5条文规定了不宜采用墙肢截面高度与厚度之比小于为4的剪力墙；当其小于4时，其在重力荷载代表值作用下产生的轴力设计值的轴压比，抗震等级为一级（9度）、一级（7、8度）、二级、三级时分别不宜大于0.3、0.4、0.5和0.6。

（4）短墙（截面高度之比不大于3的墙肢）：高规7.2.5条文和抗震规范6.4.9条文规定剪力墙的截面高度与厚度之比不大于3时，应按柱的要求进行设计，底部加强部位纵向钢筋的配筋率不应小于1.2%，其它部位不应小于1.0%，箍筋应沿全高加密。

 

3、短肢剪力墙结构的抗震加强

（1）抗震设计时，短肢剪力墙的抗震等级应比高规4.8.2规定的剪力墙的抗震等级提高一级采用（新规范已经取消）；

（2）抗震设计时，各层短肢剪力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0.45、0.50和0.55；对于无翼缘或端柱的一字形短肢剪力墙，其轴压比限值相应降低0.1；

（3）抗震设计时，除底部加强部位应按高规7.2.10条调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值，一、二级抗震等级应分别乘以增大系数1.4和1.2；

（4）抗震设计时，短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位一、二级不宜小于1.2%，三、四级不宜小于1.0%；其它部位一、二级不宜小于1.0%，三、四级不宜小于0.8%；

（5）短肢剪力墙截面厚度，底部加强部位不应小于200mm，其他部分不应小于180mm；

（6）7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘。一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁。

 

高规7.2.1条文规定了带有筒体和短肢剪力墙的剪力墙结构的混凝土强度等级不应低于C25。

 

4、短肢剪力墙结构与转换层结构的混合设计讨论

混合的结构类型在设计中混淆，虽然不提倡，但在实际工程时常出现。典型案例：下部是转换层结构，上部是短肢剪力墙结构。

 

该结构类型的判断基于以下方面：

（1）短肢墙被下部托梁抬起，上下不连续，结构整体变形特征不符合短肢剪力墙（框剪）结构的形式；

（2）控制短肢剪力墙结构的倾覆弯矩失去依据，因为要求短肢墙上下连续，且下部短肢墙所占倾覆弯矩小于50%，此时所要求的“下部”已经失去；

（3）在加强区，“复杂高层结构”的设计要比“短肢剪力墙”结构严得多。结构的薄弱部位也是在底部转换层区，所以这类结构应该按“复杂高层结构”来设计；

（4）转换层上部剪力墙应按框支剪力墙结构的要求，设置加强钢筋；

（5）对于非加强区部位的短肢墙设计，可以参考“短肢剪力墙结构”的要求，适当加强构造。当然，也可以按短肢剪力墙结构设计的要求设计。

 

结构效能

 

1、建筑物中的竖向承重构件主要由墙体承担时，这种墙体既承担水平构件传来的竖向荷载，同时承担风力或地震作用传来的水平地震作用。剪力墙即由此而得名（抗震规范定名为抗震墙）。

 

2、剪力墙是建筑物的分隔墙和围护墙，因此墙体的布置必须同时满足建筑平面布置和结构布置的要求。

 

3、剪力墙结构体系有很好的承载能力，也具备良好的整体性和空间作用，比框架结构有更好的抗侧力能力，因此，可建造较高的建筑物。

 

4、剪力墙的间距有一定限制，故不可能开间太大（不适宜大空间，且灵活性差）。一般适用住宅、公寓和旅馆。

 

5、剪力墙结构的楼盖结构一般采用平板，可以不设梁，所以空间利用比较好，可节约层高。

 

注意事项

 

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。

 

1、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，高层建筑中的剪力墙不宜过少、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。

 

2、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、 +形等为主，这样可增加短肢墙抗扭和出平面外稳定。

 

3、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，因此应加墙其抗震构造措施，例如减小轴压比、增加纵筋和箍筋的配筋率。

 

4、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%，形成多道抗震防线。为了确保水平力可靠传递，核心区楼板可适当加厚，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。

 

5、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200MM。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。

 

6、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。

 

7、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。

 

8、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%。

 

9、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。

 

10、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。

 

11、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SATWE，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

 

12、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。