摘要：短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系是在原有剪力墻結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)，近年來逐步發(fā)展形成的新結(jié)構(gòu)型式，適用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土塔式或板式高層住宅，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)是適應(yīng)建筑要求而形成的特殊的剪力墻結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。文章從剪力墻的分類、短肢剪力墻的布置著手，對高層建筑設(shè)計(jì)中剪力墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

　　關(guān)鍵詞：短肢剪力墻；建筑設(shè)計(jì)；風(fēng)荷載荷；結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)

　　“短肢剪力墻結(jié)構(gòu)”是在原有剪力墻的基礎(chǔ)上，吸收了框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，逐步發(fā)展形成的能適應(yīng)人們新的住宅觀念的高層住宅的結(jié)構(gòu)型式。這種新的結(jié)構(gòu)體系由于在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，受到了建筑師的肯定。短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系便于利用中部豎向交通區(qū)形成較為完整的筒體，外圍布置短肢剪力墻保持墻面平整，墻肢布置靈活，同時降低了建筑結(jié)構(gòu)的混凝土用量，所以很受開發(fā)商的歡迎。

　　一、剪力墻的分類

　　房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體，防止結(jié)構(gòu)剪切破壞，又稱抗風(fēng)墻或抗震墻、結(jié)構(gòu)墻。分平面剪力墻和筒體剪力墻。平面剪力墻用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、升板結(jié)構(gòu)、無梁樓蓋體系中。為增加結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度及抗倒塌能力，在某些部位可現(xiàn)澆或預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻�，F(xiàn)澆剪力墻與周邊梁、柱同時澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)和懸吊結(jié)構(gòu)中，由電梯間、樓梯間、設(shè)備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現(xiàn)澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強(qiáng)度較平面剪力墻高可承受較大的水平荷載。

　　一般按照剪力墻上洞口的大小、多少及排列方式，將剪力墻分為以下幾種類型：

　　（一）整體墻

　　沒有門窗洞口或只有少量很小的洞口時，可以忽略洞口的存在，這種剪力墻即為整體剪力墻，簡稱整體墻。當(dāng)門窗洞口的面積之和不超過剪力墻側(cè)面積的15%，且洞口間凈距及孔洞至墻邊的凈距大于洞口長邊尺寸時，即為整體墻。

　　（二）小開口整體墻

　　門窗洞口尺寸比整體墻要大一些，此時墻肢中已出現(xiàn)局部彎矩，這種墻稱為小開口整體墻。

　　（三）聯(lián)肢墻

　　剪力墻上開有一列或多列洞口，且洞口尺寸相對較大，此時剪力墻的受力相當(dāng)于通過洞口之間的連梁連在一起的一系列墻肢，故稱連肢墻。

　　（四）框支剪力墻

　　當(dāng)?shù)讓有枰�大空間時，采用框架結(jié)構(gòu)支撐上部剪力墻，就形成框支剪力墻。在地震區(qū)，禁止采用純粹的框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

　　需要說明的是，上述剪力墻的類型劃分不是嚴(yán)格意義上的劃分，嚴(yán)格劃分剪力墻的類型還需要考慮剪力墻本身的受力特點(diǎn)。

　　二、短肢剪力墻的布置

　　進(jìn)行短肢剪力墻布置的時候，應(yīng)注意使結(jié)構(gòu)的剛度適宜，傳力路徑明確，結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)較早地介入建筑專業(yè)的方案設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)布置既能滿足建筑功能的要求，又能做到經(jīng)濟(jì)合理，

　　（一）布置原則

　　1．短肢剪力墻總的布置原則是：均勻、分散、對稱、周邊。均勻、分散是要求每片剪力墻的抗側(cè)剛度相差不大，避免一、二片剛度特大的剪力墻受力過于集中。對稱布置，可使質(zhì)心和剛心重合，這樣可以避免和減少建筑物受到的扭矩。剪力墻靠近結(jié)構(gòu)單元的周邊布置，可增大房屋的外圍剛度，從而減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)周期。

　　2．高層建筑不應(yīng)全部是短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，若短肢剪力墻較多，可在豎向交通中心區(qū)布置筒體或一般剪力墻來共同抵抗水平力。

　　3．短肢剪力墻應(yīng)布置在房間分隔墻的交點(diǎn)處且豎向荷載較大處，但不必在每個墻交接處設(shè)短肢墻。滿足豎向荷載和抗側(cè)力的需要既可。

　　4．短肢墻的數(shù)量和長短可根據(jù)結(jié)構(gòu)受力的需要來確定�？捎苫�本自振周期來判斷剪力墻布置是否合理。

　　5．短肢墻應(yīng)盡量對齊、拉直，以便和連梁構(gòu)成抗側(cè)力片。

　　6．在外凸部分，平面外邊緣和角點(diǎn)處，容易產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，應(yīng)設(shè)短肢墻以滿足平面剛性和抗扭的要求。

　　7．采用普通樓板時，短肢剪力墻的間距不應(yīng)過大，以防止樓板在自身平面內(nèi)變形過大，否則應(yīng)采用預(yù)應(yīng)力樓板。

　　（二）控制短肢墻體系的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)

　　結(jié)構(gòu)的剛心是結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件恢復(fù)力合力的作用點(diǎn)。結(jié)構(gòu)的質(zhì)心是地震慣性力合力作用點(diǎn)的位置，質(zhì)心就是重心，重心可用材料力學(xué)求重心的方法求出。

　　不對稱結(jié)構(gòu)，在地震作用下除了發(fā)生平移振動外，還會發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。引起扭轉(zhuǎn)振動的主要原因在于結(jié)構(gòu)的質(zhì)心和剛心不重合，質(zhì)心和剛心的偏離會引起樓層相對平移，還引起樓層的轉(zhuǎn)動，樓層扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的位移和平移產(chǎn)生的位移疊加，可使層間位移難以滿足要求，導(dǎo)致不利位置結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。設(shè)計(jì)時可以通過調(diào)整短肢剪力墻的尺寸和布置來調(diào)整剛度大小和剛度中心的位置。

　　三、實(shí)例分析

　　某23層住宅采用純剪刀墻結(jié)構(gòu)和短肢墻結(jié)構(gòu)的方案對比計(jì)算：

　　1．方案1：剪力墻方案，按照傳統(tǒng)做法，外墻除預(yù)留門、窗洞口外，以剪力墻為主，為滿足建筑空間要求，內(nèi)墻根據(jù)需要設(shè)置了部分剪力墻，墻厚一律200mm。

　　2．方案2：短肢墻方案，核心區(qū)剪力墻厚200mm，短肢墻12層以下250mm，12層以上200mm，混凝土7層以下C25，以上C20，墻肢按構(gòu)造要求設(shè)置暗柱。

　　短肢墻方案由于剪力墻數(shù)量減少，建筑物的設(shè)計(jì)荷載減少25071kN，降低了11.3％，而剪力墻方案則由于墻肢較多，側(cè)向剛度大，自振周期短以及結(jié)構(gòu)自重大等原因?qū)е碌卣鹱饔眉哟�，其底部剪力系�?shù)分別比短肢墻方案大48％（橫向）和39％（縱向），底部剪力分別增加64％（橫向）和55％（縱向）。顯然，短肢墻方案對結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)都是十分有利的。

　　四、結(jié)語

　　隨著新型墻體材料的不斷開發(fā)和應(yīng)用，現(xiàn)代高層住宅建筑要求大開間、平面及房間布置靈活、方便，室內(nèi)不出現(xiàn)柱、梁殼，短肢剪力墻結(jié)構(gòu)體系在高層住宅中的應(yīng)用有著廣闊的發(fā)展前景。

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