刘 传
(河北大学建筑工程学院，河北 保定 071000)
建筑工程中短肢剪力墙结构设计的探究
刘 传
(河北大学建筑工程学院，河北 保定 071000)
结合建筑工程实例，阐述了短肢剪力墙的涵义，介绍了控制短肢剪力墙高厚比的标准，并对短肢剪力墙的结构计算及剪力墙延性的相关设计等进行了研究探讨，以提高短肢剪力墙的设计水平。
短肢剪力墙，结构设计，高厚比，配筋
随着生活水平的提高，人们对审美的要求越来越高，简单的建筑审美远远不能满足人们的需求，在建筑工程中短肢剪力墙结构给住宅建筑内部的分布带来了便利，它既可以有效的防止建筑框架结构出现梁柱显露的缺陷，而且还能够满足大多数用户对建筑平面内部进行有效分割的需求。在发生地震较多的地区，由于抗震性的新型结构的影响，短肢剪力墙在这些地区使用不多，而在地震较少的地区，运用短肢剪力墙能够大幅度的降低建筑结构本身的重量，这样就减弱了建筑结构的侧向刚度，从而增大了建筑结构的震动周期，使建筑结构所承受的震动能力在不断地增大。不过在运用短肢剪力墙的抗震设计中，一定要限制它的运用范围，这样才能够在地震中完善短肢剪力墙的抗震方法。
1 建筑工程实例
在某一多层住宅小区，9栋住宅楼，每栋楼7层，其中有一栋公共建筑楼，开发商排除那栋公共建筑，在剩下的住宅楼运用短肢剪力墙结构，为了对建筑结构的扭转效应和横向侧进行控制，他们把具有横向的一般剪力墙设置在房屋的端部；为了控制建筑结构的纵向侧移，他们把具有纵向的一般剪力墙设置在房屋的中部。这样一般剪力墙、短肢剪力墙和剪力墙筒体一起来抵抗水平力的剪力墙结构。试验证明，具有纵横方向的短肢剪力墙底部的地震倾覆力在50%以下，它符合建筑的标准。
2 短肢剪力墙的涵义
由于人们生活水平的提高，建筑审美也在不断提高，对他们的住宅环境的要求也在进一步的提高，对住宅平面和空间的要求就越来越高。以前的建筑工程框架结构梁柱外露，使剪力墙结构影响了建筑空间，限制了建筑结构的内部空间，很显然这些情况不能满足当今人们的需求。所以建筑者和设计师们为了满足人们的需求，他们不断的进行研究探索，以剪力墙为基础，不断地积累改进建筑框架结构，创建出一套全新的建筑框架结构模式，就是我们现在所研究的短肢剪力墙框架结构体系，也称为筒体或一般剪力墙结构体系。
1)短肢剪力墙高厚比的标准。短肢剪力墙在设计过程中一定要严格控制它的高厚比，它的控制方法包括：a.首先把短肢剪力墙和常规剪力墙分开，根据建筑施工标准，通常短肢剪力墙的高厚比是5～8，常规剪力墙的高厚比是8以上。b.再区分短肢剪力墙和异型柱，根据建筑工程标准，在满足建筑结构衔接的情况下，通常要求对短肢剪力墙的高厚比在4～5之间的构件，根据具体的结构形式对其进行加工设计，要求异型柱截面的几何形状为T形、L形和十字形，要求它们截面的高厚比必须低于4的柱。
2)在实际中对短肢剪力墙的判定。在实际中，T形、L形、Z形和十字形的短肢剪力墙应用较广，因为它比一字形的短肢剪力墙抗震性强，延伸性能大，对平面外的稳定性能强，在运用这些短肢剪力墙时，按照规范要求，对它们设置翼缘。建筑结构计算软件规定，在运用短肢剪力墙时，在不超过两个墙肢之间并且每个墙肢的高厚比在小于8的情况下，软件才能够搜索并判断此短肢剪力墙。
3 对短肢剪力墙建筑结构的计算分析
一般而言，短肢剪力墙是因为对一般剪力墙所进行的大开口而造成的，在计算短肢剪力墙时，要选择合理的计算方法，合适的计算软件，加强概念设计，在确定计算模型和剪力墙结构的相关参数的情况下，对短肢剪力墙进行合理性的计算，基本上它和常规的剪力墙结构计算分析相同。采用的分析方法有三维杆—薄壁柱空间分析法和空间杆—墙组元分析法。其中空间杆—墙组元分析法的计算模型比较更符合实际，它的计算精度更高。
4 对短肢剪力墙延性的相关设计
1)对短肢剪力墙和常规剪力墙的设计研究。对短肢剪力墙的布置情况应遵循科学、匀称的原则，做到剪力墙的质量中心和刚度中心相互吻合，为了保证短肢剪力墙的抗扭和建筑平面之间的稳定性能达到规定要求，运用短肢剪力墙时，剪力墙应按照L形、T形、Z形和十字形来进行设计，对重点抗侧力的结构筒体一般使用楼梯，但必须保证楼梯刚度的均衡性，为了避免建筑出现过大的扭转效应，对楼梯刚度的设置不能过于集中，筒体刚度要达到标准要求，并且还要严格控制平面尺寸，这样才能够确保筒体和常规剪力墙所能够承受的第一振型底部地震倾覆力矩大于建筑结构总底部的地震倾覆力矩的50%，这样才有利于水平力的可靠传递。为了维持建筑内部的结构性能，还要增加重要区楼板的厚度，要参照强度指标对核心筒连接的梁柱进行设计。
2)短肢剪力墙的轴力和剪力设计值。短肢剪力墙的受力来源是竖向荷载和水平荷载，在重力荷载影响下，短肢剪力墙的轴力设计值的轴压比和抗震等级达到一、二、三级后要控制在0.4，0.5，0.6。为了在建筑构造上对短肢剪力墙的延性进行调整，对所做的短肢剪力墙的抗震等级一定要求高级点。有些短肢剪力墙没有翼缘和端柱，例如，一字形的短肢剪力墙，因为它的延性不可能达到要求，这样就可以对它的轴压比进行适当的降低，可减少0.1。在对短肢剪力墙的剪力过程中，在调整它的底部结构外，还要对其他结构进行调整，为了防止短肢剪力墙不会受到太大的损坏，计算一、二级抗震等级轴压比时要乘以增大系数1.4和1.2。
3)短肢剪力墙配筋。
a.短肢剪力墙边缘构件配筋特征值应选择轴压比小于0.3的短肢剪力墙和非加强部位的短肢剪力墙，它的边缘构件设置要高于一般剪力墙，配置如表1所示。
表1 短肢剪力墙构造边缘构件最小配筋特征值
b.短肢剪力墙的截面高度大都在1 300 mm～2 100 mm之间，所取得边缘构件长度在500 mm；在满足短肢剪力墙的边缘构件纵向配筋规范要求时，应按照建筑框架的要求对纵向钢筋的最小配筋率进行设置；对短肢剪力墙进行抗震设计时，要求短肢剪力墙的纵向钢筋的配筋率，底部加强部位大于1.3%，其他部位大于1.1%。
c.对短肢剪力墙的竖向和水平分布筋，可对短肢剪力墙进行最小配筋，不过在对短肢剪力墙进行配筋时，还应该采用双排布筋，竖向筋在内，水平筋在外的原则，对两排筋间的拉结控筋进行梅花形的布置，它们之间的间距应小于400 mm×400 mm，每根竖筋之间都有拉筋的连结，剪力墙厚的墙肢按柱要求，在肢长大于3倍，不大于4倍的要求下进行配筋，既可作为外套筋又可作为水平筋。
5 结语
本文针对在建筑行业中的一种较为常用的结构设计形式——短肢剪力墙进行研究。随着人们审美观念的转变，对现代的建筑内部要求也在进一步的提高，建筑师、设计师和开发商为了应对人们的需求，需要不断提高建筑的设计效果，本文结合短肢剪力墙相应构件的受力情况，对短肢剪力墙的高厚比、结构计算、剪力墙延性的相关设计等抗震性能的薄弱环节进行分析，提出在运用短肢剪力墙时要用科学的方法来规划对短肢剪力墙的科学设计。
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·岩土工程·地基基础·
文章编号：1009-6825(2015)11-0038-02
Research on short-leg shearing wall structural design in architectural projects
Liu Chuan
(ArchitecturalEngineeringCollege,HebeiUniversity,Baoding071000,China)
Combining with the architectural engineering examples, the paper illustrates the concept of the short-leg shearing wall, introduces the standard for the height-thickness ratio of the short-leg shearing wall, and researches the structural calculation of the wall and its related design, so as to enhance the design standards of the short-leg shearing wall.
short-leg shearing wall, structural design, height-thickness ratio, reinforcement
2015-02-03
刘 传(1994- )，男，在读本科生
1009-6825(2015)11-0036-02
TU398.2
A
