摘要：短肢剪力墻結構體系是在原有剪力墻結構體系的基礎上，吸收了框架結構體系的優點，近年來逐步發展形成的新結構型式，適用于現澆鋼筋混凝土塔式或板式高層住宅，短肢剪力墻結構是適應建筑要求而形成的特殊的剪力墻結構，具有較強的實用性。文章從剪力墻的分類、短肢剪力墻的布置著手，對高層建筑設計中剪力墻結構的應用進行了分析。
關鍵詞：短肢剪力墻；建筑設計；風荷載荷；結構體系設計
“短肢剪力墻結構”是在原有剪力墻的基礎上，吸收了框架結構的優點，逐步發展形成的能適應人們新的住宅觀念的高層住宅的結構型式。這種新的結構體系由于在很大程度上克服了普通框架與普通剪力墻結構的缺點，受到了建筑師的肯定。短肢剪力墻結構體系便于利用中部豎向交通區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，同時降低了建筑結構的混凝土用量，所以很受開發商的歡迎。
一、剪力墻的分類
房屋或構筑物中主要承受風荷載或地震作用引起的水平荷載的墻體，防止結構剪切破壞，又稱抗風墻或抗震墻、結構墻。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構、升板結構、無梁樓蓋體系中。為增加結構的剛度、強度及抗倒塌能力，在某些部位可現澆或預制裝配鋼筋混凝土剪力墻。現澆剪力墻與周邊梁、柱同時澆筑，整體性好。筒體剪力墻用于高層建筑、高聳結構和懸吊結構中，由電梯間、樓梯間、設備及輔助用房的間隔墻圍成，筒壁均為現澆鋼筋混凝土墻體，其剛度和強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。當門窗洞口的面積之和不超過剪力墻側面積的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，此時墻肢中已出現局部彎矩，這種墻稱為小開口整體墻。
（三）聯肢墻
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
當底層需要大空間時，采用框架結構支撐上部剪力墻，就形成框支剪力墻。在地震區，禁止采用純粹的框支剪力墻結構。
需要說明的是，上述剪力墻的類型劃分不是嚴格意義上的劃分，嚴格劃分剪力墻的類型還需要考慮剪力墻本身的受力特點。
二、短肢剪力墻的布置
進行短肢剪力墻布置的時候，應注意使結構的剛度適宜，傳力路徑明確，結構專業應較早地介入建筑專業的方案設計，使結構布置既能滿足建筑功能的要求，又能做到經濟合理，
（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。剪力墻靠近結構單元的周邊布置，可增大房屋的外圍剛度，從而減小結構的扭轉周期。
2．高層建筑不應全部是短肢剪力墻結構，若短肢剪力墻較多，可在豎向交通中心區布置筒體或一般剪力墻來共同抵抗水平力。
3．短肢剪力墻應布置在房間分隔墻的交點處且豎向荷載較大處，但不必在每個墻交接處設短肢墻。滿足豎向荷載和抗側力的需要既可。
4．短肢墻的數量和長短可根據結構受力的需要來確定。可由基本自振周期來判斷剪力墻布置是否合理。
5．短肢墻應盡量對齊、拉直，以便和連梁構成抗側力片。
6．在外凸部分，平面外邊緣和角點處，容易產生大的應力集中，應設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過大，以防止樓板在自身平面內變形過大，否則應采用預應力樓板。
（二）控制短肢墻體系的扭轉效應
結構的剛心是結構抗側力構件恢復力合力的作用點。結構的質心是地震慣性力合力作用點的位置，質心就是重心，重心可用材料力學求重心的方法求出。
不對稱結構，在地震作用下除了發生平移振動外，還會發生扭轉振動。引起扭轉振動的主要原因在于結構的質心和剛心不重合，質心和剛心的偏離會引起樓層相對平移，還引起樓層的轉動，樓層扭轉產生的位移和平移產生的位移疊加，可使層間位移難以滿足要求，導致不利位置結構構件的破壞。設計時可以通過調整短肢剪力墻的尺寸和布置來調整剛度大小和剛度中心的位置。
三、實例分析
某23層住宅采用純剪刀墻結構和短肢墻結構的方案對比計算：
1．方案1：剪力墻方案，按照傳統做法，外墻除預留門、窗洞口外，以剪力墻為主，為滿足建筑空間要求，內墻根據需要設置了部分剪力墻，墻厚一律200mm。
2．方案2：短肢墻方案，核心區剪力墻厚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，墻肢按構造要求設置暗柱。
短肢墻方案由于剪力墻數量減少，建筑物的設計荷載減少25071kN，降低了11.3％，而剪力墻方案則由于墻肢較多，側向剛度大，自振周期短以及結構自重大等原因導致地震作用加大，其底部剪力系數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，短肢墻方案對結構以及基礎都是十分有利的。
四、結語
隨著新型墻體材料的不斷開發和應用，現代高層住宅建筑要求大開間、平面及房間布置靈活、方便，室內不出現柱、梁殼，短肢剪力墻結構體系在高層住宅中的應用有著廣闊的發展前景。
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