【摘 要】短肢剪力墙结构是目前高层住宅建筑设计中较为常见的结构形式。但是在现行的国家规范或设计规程中还没有给出有关异形柱和短肢剪力墙结构设计的标准。 【关键词】短肢剪力墙；结构；
随着人们对居住环境要求的提高及受传统的“风水概念”的影响，露梁、露柱的框架结构住宅销售难度越来越大。而采用“短肢剪力墙结构”这种设计型式的新型住宅则在很大程度上克服了原有普通框架与普通剪力墙结构的缺点。目前这种能适应人们新的住宅观念的高层住宅结构型式，得到了工程设计人员的肯定。
一、短肢剪力墙的概念
1、短肢剪力墙的概念
（1）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；
（2）高层建筑结构不应采用全部短肢剪力墙的剪力墙结构；
（3）短肢剪力墙较多时，应布置筒体（或一般剪力墙），形成短肢剪力墙与筒体（或一般剪力墙）共同抵抗水平力的剪力墙结构。
二、实例分析短肢剪力墙的优势
长春市某工程，主体结构地上15层地下2层，建筑总面积14400m2，建设单位为了降低成本，要求设计对结构方案进行优化设计，并要求在满足安全和使用的前提下，主体结构用钢量控制在60kg/m2以内，为了满足建设单位的要求，设计作了以下两个方案的比较，并从中优选出最优方案
2.1 方案一：采用普通现浇钢筋混凝土抗震墙结构
本方案的特点是依据建筑平面布局设置钢筋混凝土抗震墙，对较长的墙开结构洞将其分为联肢墙，使各墙段的刚度均匀，由于抗震墙较多，可以构成整体抗侧力很强的体系，对较高建筑抗震特别有利。但若房屋高度不大，反而会造成因刚度过大而招致较大的地震作用，而且造价也会增大，并非是理想的方案。本方案内力计算采用SATWE高层程序，计算结果在此就不做说明了。
2.2 方案二：短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）结构
近年来随着人们对住宅，特别是小高层及多层住宅平面不与空间的要求越来越高，原来普通框架结构的露柱露梁、普通剪力墙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。于是经过不断的实践和改进，以剪力墙为基础，并吸取框架的优点，逐步发展而形成一种能较好适应小高层住宅建筑的结构体系，即所谓“短肢剪力墙—筒体（或一般剪力墙）”结构体系。
“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），而且通常采用T形、L形 、]形、 +形等。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。
2.3 本方案的特点：
结合建筑平面、利用间隔墙位置来布置竖向构件，剪力墙的数量可多可少，剪力墙肢可长可短，主要视抗侧力的需要而定，还可通过不同尺寸和布置以调整刚度和刚度中心的位置；由于减少了剪力墙数量，而代之以轻质填充墙，不仅房屋总重量可以减轻，同时也可适当降低结构刚度，使地震作用减小，这不仅对基础设计有利，而且对结构抗震较为有利，同时也可降低工程造价，还可加快施工进度.这种结构体系通常视建筑平面及抗侧力的需要，将中心竖向交通区处理成为筒体，以承受主要水平力。对短肢剪力墙结构的设计计算，因其是剪力墙大开口而成，所以基本与普通剪力墙结构分析相同，可采用三维杆-系薄壁柱空间分析方法或空间杆-墙组元分析方法，我认为采用三维空间杆-墙组元分析方法计算模型更加符合实际情况，计算精度较高。本方案内力分析采用三维空间有限元分析软件SATWE程序计算。
从以上两种方案计算结果分析可以看出，无论是结构受力还是经济指标，第二方案均优于第一方案。另外对有底部大空间要求的转换层剪力墙结构，规范要求转换层上.下层的刚度比尽量接近1，抗震设计时小于2。通常设计时，为满足此要求，增加转换层以下层的剪力墙数量（面积）是最有效和最合理的，但这往往受到限制，提高混凝土强度等级所产生的效果比较有限，因此设计中只能通过减小转换层以上的剪力墙数量（面积）来达到减小上部抗侧刚度的目的，而减少上部剪力墙面积的有效方法之一就是将上部剪力墙设计成短墙肢。这样既能有效的减小上部结构的抗侧刚度，又能减轻结构自重及地震力作用，达到安全经济的目的。
2.4 短肢剪力墙结构的抗震概念设计
短肢剪力墙结构的抗震薄弱环节有：建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等等。因此要加强这些部位的细部结构设计，此外还应从抗震概念设计上予以重视。下面就从震害破坏分析来明确抗震概念设计要点：①当有扭转效应产生时，建筑平面外边缘及角点处的墙肢会首先开裂；②在地震力度作用下短肢剪力墙结构将以整体弯曲变形为主，底部外围的小墙肢截面面积小而且承受的竖向荷载较大，因此遭受破坏严重；③在短肢剪力墙结构中，由于墙肢刚度相对减小，就会使连梁受剪破坏的可能性增加。
因此，在短肢剪力墙结构设计中，对薄弱环节更应强化设计和强化抗震构造抗震设计，应该遵循以下设计措施：①短肢剪力墙的抗震等级应当采用比规定的剪力墙的抗震等级提高一级；②除底部加强部位应按规范调整剪力设计值外，其它各层短肢剪力墙的剪力设计值应分别乘以增大系数1.4和1.2以适应一、二级抗震；③短肢剪力墙截面的全部纵向钢筋的配筋率，底部加强部位不宜小于1.2%，其它部位不宜小于1.0%；③短肢剪力墙截面厚度不应小于200mm；④7度和8度抗震设计时，短肢剪力墙宜设置翼缘；⑤一字形短肢剪力墙平面外不宜布置与之单侧相交的楼面梁；⑥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。
三、短肢剪力墙结构与转换层结构混合设计的新方向
通过上述工程实例可以看出，由于停车和商业用房需较大空间，就必须通过转换层来实现设计结构转换。在短肢剪力墙结构中，一般都只将电梯间、楼梯间、核心筒和一少部分剪力墙落地，其余剪力墙则采用框支剪力墙结构。但是这种结构体系不利于抗震，高烈度区（9度及9度以上）不应采用。设计规范中对于框支柱的内力、轴压比、配筋等的要求都严于普通柱。根据圣维南原理，局部处理的影响只限于局部范围，所以当转换层位置较高（如高位转换）时，除转换层附近楼层的内力较复杂外，下面的结构受到的影响很小，应与普通框架结构基本一样，不必按框支柱处理。在8度区可以采用转换层，但应限制转换层高度，考虑不超过3层；7度区可适当放宽限制。因此，建议在6度抗震设防区，短肢剪力墙结构中转换层设置高度不宜超过5层，避免高位转换。
四、结束语
随着新型墙体材料的不断开发和应用及现代高层住宅建筑要求的进一步提高，短肢剪力墙这种新型的结构设计模式优势明显，其优越的结构体系将会在高层住宅中的应用拥有广阔的发展前景，这种设计方法不仅带来优越的经济效益，也更适应现在的商用实际需求。
参考文献：
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[2]刘礼联.小高层住宅短肢剪力墙结构设计优化措施分析探讨[J].中外建筑， 2010年5期
[3]王长青.试析建筑工程中短肢剪力墙的结构设计[J].中国城市经济，2011年6期